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TECHNISCHES
GEBIET DER ERFINDUNG UND IN BETRACHT GEZOGENER STAND DER TECHNIK
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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Aufzeichnungskopf sowie auf eine
Aufzeichnungsvorrichtung, bei der dieser Aufzeichnungskopf Verwendung
findet, und betrifft insbesondere einen Aufzeichnungskopf der Tintenstrahl-Bauart, bei dem Tinte
unter Verwendung von Wärmeenergie
ausgestoßen wird,
sowie ein Aufzeichnungsgerät,
bei dem dieser Aufzeichnungskopf Verwendung findet.
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Bei
einem Aufzeichnungskopf der Tintenstrahl-Bauart, bei dem die Aufzeichnung
unter Verwendung von Wärmeenergie
erfolgt, ist ein jeweiliges Heizelement in einem mit einer Ausstoßöffnung in Verbindung
stehenden Durchflusskanal zum Ausstoßen eines Tintentröpfchens
angeordnet. Dieses Heizelement wird für eine Dauer von etwa einigen μs erregt,
um Dampfblasen in der Tinte zu erzeugen und Tintentröpfchen auszustoßen, wodurch
die Aufzeichnung erfolgt. Bei einem solchen Aufzeichnungskopf kann
auf einfache Weise eine große
Anzahl von Ausstoßöffnungen
und Heizelementen mit hoher Dichte angeordnet werden, was die Aufzeichnung
eines Bildes mit hoher Auflösung
ermöglicht.
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Wenn
jedoch sämtliche
Heizelemente eines solchen Aufzeichnungskopfes gleichzeitig angesteuert
werden, führt
dies zum unmittelbaren Fließen
eines ziemlich hohen Stroms. Normalerweise sind daher einige 10
oder mehrere 100 Heizelemente in 4 bis 8 Blöcke unterteilt, wobei die Ansteuerzeiten
für die jeweiligen
Blöcke
in Relation zueinander geringfügig verschoben
werden, um den gleichzeitig fließenden Strom möglichst
niedrig zu halten.
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Wenn
hierbei die Stromzuführungsleitungen für die jeweiligen
Heizelemente in Bezug auf den Aufzeichnungskopf zur Ansteuerung
der Vielzahl von Heizelementen extern angeordnet sind, führt die hohe
Anzahl von Leiterbahnen zu einer aufwendigen elektrischen Verbindung
zwischen dem Aufzeichnungskopf und der Haupteinheit einer Aufzeichnungsvorrichtung,
an der der Aufzeichnungskopf angebracht ist. Aus diesem Grund umfasst
der Aufzeichnungskopf normalerweise eine Ansteuerschaltung für die Heizelemente,
um eine hohe Anzahl von Leiterbahnen zwischen dem Aufzeichnungskopf
und der Aufzeichnungsvorrichtung zu vermeiden. Diese Ansteuerschaltung
ist unabhängig
von der Heizelementplatine angeordnet und mit der Heizelementplatine
durch Drahtkontaktierung oder dergleichen verbunden. In jüngerer Zeit
hat eine Siliciumscheibe (Silicium Wafer) mit einer Ansteuerschaltung
als Heizelementplatine weite Verbreitung gefunden.
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Eine
solche Ansteuerschaltung kann in verschiedener Weise aufgebaut sein,
wobei nachstehend auf typische Anordnungen näher eingegangen wird.
- (1) In ihrer beliebtesten Form umfasst die
Ansteuerschaltung ein Schieberegister mit einer der Anzahl von Heizelementen
entsprechenden Bitzahl, eine Zwischenspeicherschaltung, Verknüpfungsglieder
sowie Transistoren. Von der Aufzeichnungsvorrichtung werden dem
Schieberegister Aufzeichnungsdaten seriell zugeführt und zwischengespeichert.
Mit einem solchen zwischengespeicherten Signal wird ein Transistor über ein Verknüpfungsglied
entsprechend einem blockweise zugeführten Treibersignal angesteuert.
- (2) Bei dieser Anordnung findet eine Diodenmatrix Verwendung,
d.h., die Heizelemente sind in Form einer N × M Matrix angeordnet, wobei
Dioden mit den jeweiligen Heizelementen in Reihe geschaltet sind,
um Koppeleffekte bzw. Einstreuungen durch Ströme zwischen den jeweiligen
Heizelementen zu vermeiden. Die Anzahl von Leiterbahnen zur externen
Verbindung des Aufzeichnungskopfes beträgt somit nur N + M.
- (3) Bei dieser Anordnung findet eine Transistormatrix und eine
Schaltungsanordnung Verwendung, bei der Transistoren jeweiligen
Heizelementen zugeordnet sind, wobei die Kollektoren jeweils mit
einem Endanschluss eines entsprechenden Heizelements und die Emitter
gemeinsam verbunden sind. Die Stromversorgungsleitungen für die Heizelemente
und die Basissignalleitungen der Transistoren sind hierbei zu ihrer
Ansteuerung in Matrixform miteinander verbunden. Die Anzahl der
Leiterbahnen für
die externe Verbindung des Aufzeichnungskopfes hat sich daher im
Vergleich zu der Anordnung mit der Diodenmatrix nur durch die gemeinsame
Leiterbahn für
die Emitter vergrößert. Die
Transistoren können
hierbei von bipolaren Transistoren oder Feldeffekttransistoren gebildet
werden.
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Die
vorstehend beschriebenen Ansteuerschaltungen des Standes der Technik
sind jedoch nicht unproblematisch, worauf nachstehend näher eingegangen
wird.
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Obwohl
bei der Schaltungsanordnung (1) mit dem Schieberegister und der
Zwischenspeicherschaltung die Anzahl der zu verbindenden Leiterbahnen
vorteilhafter Weise nur gering ist, ist die Schaltungsanordnung
dennoch voluminös
und erfordert hohe Herstellungskosten. Insbesondere bei Verwendung
einer hohen Anzahl von Heizelementen ist die Gutausbeute bei der
Herstellung der Ansteuerschaltung relativ gering, wodurch sich die
Herstellungskosten erheblich erhöhen.
Ferner fließt
bei der Ansteuerung der Heizelemente kurzzeitig ein hoher Strom,
durch den starke elektrische Störungen
erzeugt werden. Da bei einer derart aufgebauten Schaltungsanordnung
viele Flip-Flops mit hochfrequenten Taktsignalen angesteuert werden,
können die
Daten in dem Schieberegister durch Störungen verschoben oder verändert werden.
Da außerdem die
Heizelemente in eine Anzahl von Blöcken unterteilt sind und mit
geringfügig
unterschiedlichen Steuerzeiten angesteuert werden, entsteht bei
den jeweiligen Datenübertragungen
wiederholt eine starke Störung,
wodurch sich die Gefahr eines Betriebsfehlers erhöht.
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Bei
der Schaltungsanordnung mit der Diodenmatrix oder der Transistormatrix
findet grundsätzlich
kein Flip-Flop Verwendung. Auch wenn sich starke Störungen vermischen,
arbeitet die Schaltungsanordnung mit Ausnahme des Zeitpunktes der
Störungsvermischung
normal. Die kurzzeitige Störung hat
keinen Einfluss auf die folgenden Vorgänge, sodass Betriebsfehler
relativ selten auftreten. Da die Ansteuerzeit der Heizelemente bei
einem Aufzeichnungsvorgang nur einige μs beträgt, liegt die Störungserzeugungszeit
lediglich in der Größenordnung von
ungefähr
10 ns, sodass eine Beeinträchtigung durch
Störungen
vernachlässigt
werden kann. Bei beiden Schaltungsanordnungen muss jedoch die Stromversorgungsleitung
mit hoher Geschwindigkeit von einer aufzeichnungsgeräteseitigen
Schaltungsanordnung zur Ansteuerung der Treiberschaltung im Aufzeichnungskopf
umgeschaltet werden. Aus diesem Grund wird die aufzeichnungsgeräteseitige
Treiberschaltung voluminös,
was zu hohen Herstellungskosten führt. Außerdem entsteht eine hohe Verlustleistung
auf Grund des Vorhandenseins von zwei Transistoren zwischen der
Stromversorgung und Masse des Aufzeichnungskopfes zur Durchführung der
Schaltvorgänge
auf der positiven und negativen Seite eines Heizelements.
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Bei
der Matrix-Ansteuerschaltung mit der Diodenmatrix oder der Transistormatrix
sind N + M oder mehr Signalleitungen erforderlich. Bei einem Aufzeichnungskopf
mit einer hohen Anzahl von Ausstoßdüsen und damit einer hohen Anzahl
von anzusteuernden Heizelementen führt dies nachteiligerweise auch
zu einem Anstieg der Anzahl von Leiterbahnen für die elektrische Verbindung
mit der Aufzeichnungsvorrichtung. Hierdurch erhöhen sich die Herstellungskosten,
wobei sich gleichzeitig die Zuverlässigkeit verringert.
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Aus
der US-A-4 649 401 ist ein thermisches Aufzeichnungsgerät mit einer
Anzahl von Heizelementen in Form von Widerständen bekannt, die von integrierten
Ansteuerschaltkreisen angesteuert werden, die jeweils zur Ansteuerung
von 32 Widerständen
vorgesehen sind. Jedem Ansteuerschaltkreis werden Daten in Abhängigkeit
von einem Adressierungssignal zugeführt, wobei die Daten für ein bestimmtes
Heizelement bzw. einen bestimmten Widerstand von einem entsprechenden
Zwischenspeicher zwischengespeichert und sodann einem Eingang eines
UND-Gliedes zugeführt
werden, dessen anderer Eingang mit einem Freigabesignal beaufschlagt
wird. Das Ausgangssignal eines jeden UND-Gliedes wird der Steuerelektrode eines
entsprechenden Transistors zur Ansteuerung des zugehörigen Widerstands in
Abhängigkeit
von den erhaltenen Freigabe- und Datensignalen zugeführt.
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Gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung wird ein Aufzeichnungskopf angegeben, der abnehmbar
an einer Aufzeichnungsvorrichtung anbringbar ist, mit:
M × N Aufzeichnungselementen,
M × N Ansteuereinrichtungen
zur Ansteuerung und Erregung der M × N Aufzeichnungselemente,
einer
Wähleinrichtung
zur Dekodierung von von der Aufzeichnungsvorrichtung erhaltenen
Blocksteuersignalen und Erzeugung von Blockwählsignalen zur Auswahl von
jeweils M Aufzeichnungselemente umfassenden jeweiligen Blöcken aus
N Blöcken
in Abhängigkeit
von den von der Aufzeichnungsvorrichtung erhaltenen Blocksteuersignalen,
einer
Eingabeeinrichtung zur Aufnahme von Aufzeichnungsdaten, Ausführung einer
logischen UND-Verknüpfung unter
Verwendung eines Freigabesignals zur Freigabe der Ansteuerung der
Aufzeichnungselemente und Abgabe eines den M Aufzeichnungselementen
entsprechenden Aufzeichnungsdatensignals, und
Ausgabeeinrichtungen
zur Abgabe eines Treibersignals für die Ansteuerung der Ansteuereinrichtungen in
Abhängigkeit
von dem von der Eingabeeinrichtung zugeführten Aufzeichnungsdatensignal
und den von der Wähleinrichtung
erzeugten Blockwählsignalen.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung wird eine Aufzeichnungsvorrichtung mit einem Aufzeichnungskopf
gemäß der ersten
Ausführungsform
angegeben.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung wird eine Siliciumplatine zur Verwendung bei einem
Aufzeichnungskopf gemäß der ersten
Ausführungsform
angegeben, in die eingebaut oder auf der ausgebildet sind:
M × N Aufzeichnungselemente,
M × N Ansteuereinrichtungen
zur Ansteuerung und Erregung der M × N Aufzeichnungselemente,
eine
Wähleinrichtung
zur Dekodierung von von der Aufzeichnungsvorrichtung erhaltenen
Blocksteuersignalen und Erzeugung von Blockwählsignalen zur Auswahl von
jeweils M Aufzeichnungselemente umfassenden jeweiligen Blöcken aus
N Blöcken
in Abhängigkeit
von den von der Aufzeichnungsvorrichtung erhaltenen Blocksteuersignalen,
eine
Eingabeeinrichtung zur Aufnahme von Aufzeichnungsdaten, Ausführung einer
logischen UND-Verknüpfung unter
Verwendung eines Freigabesignals zur Freigabe der Ansteuerung der
Aufzeichnungselemente und Abgabe eines den M Aufzeichnungselementen
entsprechenden Aufzeichnungsdatensignals, und
Ausgabeeinrichtung
zur Abgabe eines Treibersignals für die Ansteuerung der Ansteuereinrichtungen
in Abhängigkeit
von dem von der Eingabeeinrichtung zugeführten Aufzeichnungsdatensignal
und den von der Wähleinrichtung
erzeugten Blockwählsignalen.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die zugehörigen
Zeichnungen näher
beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
schematische perspektivische Außenansicht
eines Tintenstrahldruckers IJRA gemäß einem typischen Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
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2 ein
Blockschaltbild des Aufbaus der Steuerschaltung des Tintenstrahldruckers
IJRA,
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3 ein
Blockschaltbild des Aufbaus einer Ansteuerschaltung eines Aufzeichnungskopfes
IJH gemäß einem
in den Patentansprüchen
nicht enthaltenen Beispiel,
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4A, 4B, 4C, 4D, 4E, 4F, 4G und 4H Signalverläufe zur
Veranschaulichung von Ansteuerzeiten bei dem Aufzeichnungskopf IJH
mit dem Aufbau gemäß 3,
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5 ein
Blockschaltbild des Aufbaus einer Ansteuerschaltung eines Aufzeichnungskopfes
IJH gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
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6A, 6B, 6C, 6D, 6E, 6F, 6G und 6H Signalverläufe zur
Veranschaulichung von Ansteuerzeiten bei dem Aufzeichnungskopf IJH
mit dem Aufbau gemäß 5,
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7 ein
Blockschaltbild des Aufbaus einer Ansteuerschaltung eines Aufzeichnungskopfes
IJH gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
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8 ein
Schaltbild einer Ansteuerschaltung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
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9 ein
Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels
einer Schaltungsanordnung zur Zuführung eines Temperaturaufrechterhaltungs-/Heizsignals
zu der Schaltungsanordnung gemäß 8, und
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10 ein
Schaltbild einer Ansteuerschaltung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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BESCHREIBUNG EINES BEISPIELS
SOWIE BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Nachstehend
werden ein in den Patentansprüchen
nicht enthaltenes Beispiel sowie bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
unter Bezugnahme auf die zugehörigen
Zeichnungen im einzelnen beschrieben.
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Kurzbeschreibung
des Sauptgeräteaufbaus
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1 zeigt
eine schematische perspektivische Außenansicht eines (nachstehend
vereinfacht als Drucker bezeichneten) Tintenstrahldruckers IJRA gemäß einem
typischen Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Wie in 1 veranschaulicht ist, steht
ein an einem Druckwagen bzw. Druckschlitten HC angeordneter (nicht
dargestellter) Stift mit einer Spiralnut 5004 einer Antriebsspindel 5005 in
Eingriff, die bei der Vorwärts-
und Rückwärtsdrehung
eines Antriebsmotors 5013 über Antriebsübertragungszahnräder 5009 bis 5011 in
Drehung versetzt wird. Der Druckwagen HC wird von einer Führungsschiene 5003 gehalten
und in Richtung der Pfeile a und b hin- und herbewegt. Eine einen
Druckkopf IJH sowie einen Tintenbehälter IT in integrierter Bauweise
umfassende Tintenstrahlpatrone IJC ist an dem Druckwagen HC angebracht.
Eine Papierandruckplatte 5002 drückt ein Aufzeichnungspapierblatt
P über
die Bewegungsrichtung des Druckwagens HC hinweg gegen eine Auflagewalze 5000.
Optokoppler 5007 und 5008 dienen als Ruhe- oder
Ausgangsstellungsdetektoren z.B. zur Erfassung der Anwesenheit eines
Wagenhebels 5006 und Umschaltung der Drehrichtung des Antriebsmotors 5013.
Eine Halterung 5016 trägt
ein Kappenelement 5022, das die Vorderseite des Aufzeichnungskopfes
IJH abdeckt. Eine Absaugeinrichtung 5015 saugt den Innenraum
des Kappenelements über
eine Kappenöffnung 5023 zur
Durchführung
einer Absaugregenerierung des Aufzeichnungskopfes ab. Ein Bauteil 5019 ermöglicht einer
Reinigungsklinge 5017 eine Vorwärts- und Rückwärtsbewegung, wobei diese beiden
Bauteile auf einer Trägerplatte 5018 der
Haupteinheit angeordnet sind. Die Ausgestaltung der Reinigungsklinge
ist jedoch nicht auf diese Form beschränkt, sondern bei diesem Ausführungsbeispiel
kann natürlich
auch eine bekannte Reinigungsklinge Verwendung finden. Ein zur Einleitung eines
Absaugvorgangs bei der Absaugregenerierung dienender Hebel 5021 bewegt
sich zusammen mit einem mit dem Druckwagen in Eingriff stehenden
Nocken 5020, wobei die Antriebskraft des Antriebsmotors
von einem bekannten Kraftübertragungsmechanismus
wie einer Schaltkupplung gesteuert wird.
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Die
gewünschten
Abdeck-, Reinigungs- und Absaugregenerierungsvorgänge können in
entsprechenden Stellungen durch eine mit Hilfe der Antriebsspindel 5005 erfolgende
Betätigung
stattfinden, wenn der Druckwagen den Bereich der Ausgangsstellung erreicht.
Wenn diese Vorgänge
jedoch in gewünschter
Weise mit einer bekannten zeitlichen Steuerung erfolgen, können auch
solche Operationen bei diesem Ausführungsbeispiel Anwendung finden.
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Beschreibung
der Steuereinrichtung
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Nachstehend
wird eine Steuereinrichtung zur Durchführung einer Aufzeichnungssteuerung
bei der vorstehend beschriebenen Vorrichtung näher beschrieben.
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2 zeigt
ein Blockschaltbild des Aufbaus einer Steuerschaltung des Druckers
IJRA. Die Steuerschaltung gemäß 2 umfasst
eine Schnittstelle 1700 zur Eingabe eines Aufzeichnungssignals,
einen Programm-Festspeicher ROM 1702 zur Speicherung eines
von einer Zentraleinheit MPU 1701 ausgeführten Steuerprogramms
sowie einen dynamischen Direktzugriffsspeicher DRAM 1703 zur
Speicherung verschiedener Daten (des Aufzeichnungssignals, der dem
Aufzeichnungskopf zugeführten
Aufzeichnungsdaten und dergleichen). Eine Verknüpfungsschaltung (G.A.) 1704 steuert
die Zuführung
der Aufzeichnungsdaten zu dem Aufzeichnungskopf IJH sowie die Datenübertragung
zwischen der Schnittstelle 1700, der Zentraleinheit MPU 1701 und
dem Direktzugriffsspeicher DRAM 1703. Ein Wagenantriebsmotor 1710 dient
zur Bewegung des Aufzeichnungskopfes 1708, während ein
Transportmotor 1709 zum Transport eines Aufzeichnungspapierblattes
dient. Eine Aufzeichnungskopf-Ansteuerschaltung 1705 dient
zur Ansteuerung des Aufzeichnungskopfes, während Motor-Treiberschaltungen 1706 und 1707 jeweils
zum Antrieb des Transportmotors 1709 bzw. des Wagenantriebsmotors 1710 vorgesehen
sind.
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Nachstehend
wird auf die Wirkungsweise dieser Steuereinrichtung näher eingegangen.
Wenn der Schnittstelle 1700 ein Aufzeichnungssignal zugeführt wird,
wird es von der Verknüpfungsschaltung 1704 und
der Zentraleinheit MPU 1701 in Druckaufzeichnungsdaten
umgesetzt. Zur Durchführung
der Aufzeichnung werden sodann die Motor-Treiberschaltungen 1706 und 1707 betätigt und
gleichzeitig der Aufzeichnungskopf entsprechend den der Aufzeichnungskopf-Ansteuerschaltung 1705 zugeführten Aufzeichnungsdaten
angesteuert.
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Nachstehend
werden ein nicht in den Patentansprüchen enthaltenes Beispiel sowie
Ausführungsbeispiele
des bei dem den vorstehend beschriebenen Aufbau aufweisenden Drucker
IJRA verwendeten Aufzeichnungskopfes IJH näher beschrieben. Bei diesem
Beispiel und den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen umfasst der
Aufzeichnungskopf IJH 128 Aufzeichnungselemente, die in
16 Blöcke
(Teilungszahl N:16) mit jeweils 8 Aufzeichnungselementen unterteilt
sind, wobei insgesamt 8 Aufzeichnungselemente, d.h. ein Aufzeichnungselement
für jeden
Block gleichzeitig angesteuert bzw. betätigt werden (gleichzeitiger
Aufzeichnungselement-Ansteuerungszählwert M:8).
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Bei
dem nachstehend beschriebenen Beispiel sowie den Ausführungsbeispielen
bezeichnen gleiche Bezugszahlen (Bezugszeichen) jeweils die gleichen
Bauelemente.
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Beispiel für einen
Aufzeichnungskopf IJB, das nicht in den Patentansprüchen enthalten
ist
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3 zeigt
ein Blockschaltbild des Aufbaus einer Ansteuerschaltung eines Aufzeichnungskopfes IJH
gemäß einem
Beispiel, das in den Patentansprüchen
nicht enthalten ist. Bei der Schaltungsanordnung gemäß 3 dekodiert
ein 4 bis 16-Dekodierer 100 vom Drucker IJRA zugeführte Blocksteuersignale
B1, B2, B3 und B4 zur Erzeugung von Blockwählsignalen N1, N2, ..., N16.
Ein Inverter 101 invertiert ein von dem Drucker IJRA zugeführtes Freigabesignal
ENB. 16 UND-Glieder 102 nehmen eine UND-Verknüpfung zwischen dem invertierten
Freigabesignal ENB und den jeweiligen Blockwählsignalen N1, N2, ... N16
vor. Heizelemente H1 bis H128 werden von Leistungstransistoren T1
bis T128 erregt, wobei UND-Glieder A1 bis A128 den Leistungstransistoren
T1 bis T128 zugeordnet sind.
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Die
UND-Glieder A1 bis A128 führen
eine UND-Verknüpfung
zwischen vom Drucker IJRA zugeführten
Aufzeichnungssignalen D1 bis D8 und den Blockwählsignalen N1, N2, ... N16
herbei.
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Wie
aus dieser Anordnung ersichtlich ist, beträgt die Teilungszahl (N) der
Aufzeichnungselemente 16, wobei die 16 Blockwählsignale N1, N2, ..., N16 von
dem Dekodierer auf der Basis der über vier Signalleitungen (L)
eingegebenen Blocksteuersignale B1, B2, B3 und B4 erzeugt werden.
Zur zuverlässigen
Verhinderung einer Ansteuerung der Heizelemente H1 bis H128 auf
Grund eines Betriebsfehlers ist eine Signalleitung zur Zuführung des
Freigabesignals ENB vorgesehen.
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Die 4A bis 4H zeigen
Signalverläufe,
die Ansteuerzeiten bei dem den Aufbau gemäß 3 aufweisenden
Aufzeichnungskopf IJH veranschaulichen. Gemäß diesen Signalverläufen werden bei
der Kombination der vom Drucker IJRA zugeführten Blocksteuersignale B1
bis B4 (4A bis 4D) Signale
aufeinanderfolgend abgegeben, die die Werte 0 (in Binärdarstellung:
000) bis 15 (in Binärdarstellung:
1111) repräsentieren.
In Abhängigkeit von
diesen Signalen gehen die Blockwählsignale
N1 bis N16 als Ausgangssignale des 4 bis 16-Dekodierers 100 nacheinander
auf einen "hohen" Wert über. Diese
Blockwählsignale
werden den UND-Gliedern A1 bis A128 und den Leistungstransistoren
T1 bis T128 und sodann mit Hilfe der UND-Glieder 102 den Heizelementen
H1 bis H128 zugeführt.
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Den
UND-Gliedern 102 wird das invertierte Signal des vom Drucker
IJRR abgegebenen Freigabesignals ENB (4E) zugeführt. Nur
bei einem "niedrigen" Wert des Freigabesignals
ENB werden die Blockwählsignale
N1 bis N16 den Heizelementen zu deren Ansteuerung bzw. Betätigung zugeführt.
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Die
Heizdauer (einige μs)
und der Heizzeitpunkt der Heizelemente können von dem Freigabesignal
ENB oder den Aufzeichnungssignalen D1 bis D8 (4F bis 4H)
bestimmt oder unter Verwendung von Doppelimpulsen als Freigabesignal
gesteuert werden. Bei dieser Schaltungsanordnung kann die Heizimpulsdauer
für jedes
Heizelement durch Steuerung der Datenimpulsdauer gesteuert werden, wodurch
sich eine Feinsteuerung des Tintenausstoßes bei dem Tintenstrahlkopf
erzielen lässt.
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Bei
der Schaltungsanordnung gemäß 3 sind
zwischen dem Aufzeichnungskopf IJH und dem Drucker IJRA 15 Signalleitungen
einschließlich
einer Zuführungsleitung
für die
Versorgungsspannung (VH) und einer Signalleitung
für das
Massepotential (GH) vorgesehen (nämlich 8
Signalleitungen für
die Aufzeichnungssignale D1 bis D8, 4 Signalleitungen für die Blocksteuersignale
B1 bis B4 sowie jeweilige Signalleitungen für das Freigabesignal ENB, die
Versorgungsspannung (VH) und das Massepotential (GH)).
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Bei
diesem Beispiel werden somit die Heizelemente nicht direkt von den
durch Dekodierung der vom Drucker IJRA zugeführten Blocksteuersignale erhaltenen
Blockwählsignalen
angesteuert, sondern von dem Freigabesignal in Verbindung mit den
Blockwählsignalen.
Auf diese Weise wird verhindert, dass die Heizelemente z.B. durch
einen Betriebsfehler des Dekodierers angesteuert werden. Da aus
den L (L < N) Blocksteuersignalen
nur N Blockwählsignale
erzeugt werden, kann die Anzahl der zu der Haupteinheit des Druckers
führenden
Signalleitungen weiter verringert werden.
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Erstes Ausführungsbeispiel
des Aufzeichnungskopfes IJH
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5 zeigt
ein Blockschaltbild des Aufbaus der Ansteuerschaltung eines Aufzeichnungskopfes IJH
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Bei dieser Schaltungsanordnung werden die dem Aufzeichnungskopf
IJH des vorstehend beschriebenen Beispiels zugeführten Aufzeichnungssignale
D1 bis D8 über
ein Schieberegister und eine Zwischenspeicherschaltung zugeführt. Bei
der Schaltungsanordnung gemäß 5 werden
einem 8-Bit-Schieberegister 103 seriell
Aufzeichnungsdaten DATA in Abhängigkeit
von einem vom Drucker IJRA abgegebenen Taktsignal CK zugeführt. Eine 8-Bit-Zwischenspeicherschaltung 104 nimmt
eine Zwischenspeicherung der in dem 8-Bit-Schieberegister 103 festgehaltenen
Aufzeichnungsdaten DATA in Abhängigkeit
von einem vom Drucker IJRA zugeführten
Zwischenspeichersignal LATCH vor. Eine UND-Verknüpfungsschaltung 105 führt eine UND-Verknüpfung zwischen
dem Freigabesignal ENB und jedem Bit der in der 8-Bit-Zwischenspeicherschaltung 104 zwischengespeicherten
8-Bit-Daten herbei.
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Die
Ausgangssignale der UND-Verknüpfungsschaltung 105 werden
in Form der Aufzeichnungssignale D1 bis D8 den Heizelementen zugeführt. Der
jeweilige Ansteuerzeitpunkt und die jeweilige Ansteuerimpulsdauer
für die
Heizelemente werden von diesen Ausgangssignalen und den in Form der
Ausgangssignale eines 4 bis 16-Dekodierers 100 abgegebenen
Blockwählsignalen
N1 bis N16 bestimmt. Im Vergleich zu dem vorstehend beschriebenen
Beispiel wird das Freigabesignal ENB bei diesem ersten Ausführungsbeispiel
bei einem positiven Logikwert aktiv, d.h., wenn das Freigabesignal
ENB auf einen "hohen" Wert übergeht,
findet die Ansteuerung bzw. Betätigung
der Heizelemente statt.
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Bei
der Schaltungsanordnung gemäß 5 sind
zwischen dem Aufzeichnungskopf IJH und dem Drucker IJRA nur 10 Signalleitungen
einschließlich einer
Zuführungsleitung
für die
Versorgungsspannung (VH) und einer Signalleitung
für das
Massepotential (GH) vorgesehen (nämlich 4
Signalleitungen für
die Blocksteuersignale B1 bis B4 sowie jeweilige Signalleitungen
für das
Aufzeichnungsdatensignal DATA, das Taktsignal CK, das Freigabesignal
ENB, das Zwischenspeichersignal LATCH, die Versorgungsspannung (VH) und das Massepotential (GH)). Die
Anzahl der Signalleitungen bei dieser Schaltungsanordnung ist somit
erheblich geringer als bei der Schaltungsanordnung gemäß dem vorstehend beschriebenen
Beispiel.
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Die 6A bis 6H zeigen
Signalverläufe,
die Ansteuerzeiten bei dem Aufzeichnungskopf IJH gemäß 5 veranschaulichen.
Gemäß diesen Signalverläufen ist
der Zeitpunkt zur seriellen Übertragung
der Aufzeichnungsdaten zu dem 8-Bit-Schieberegister 103 in
Bezug auf den Zeitpunkt zur Ansteuerung der Heizelemente verschoben
bzw. versetzt. Störungen
entstehen verstärkt
im Flankenbereich des Heizimpulses (des Freigabesignals ENB). Bei
der Steuerung gemäß den 6A bis 6H kann
die Zuführungszeit
des Freigabesignals ENB bei einem Datenübertragungsvorgang jedoch höchstens
ein- oder zweimal in die Nähe
der Datenübertragungszeit
gelangen oder sich mit dieser überschneiden.
Die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Betriebsfehlers kann
daher weitgehend vernachlässigt werden.
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Durch
die über
die Aufzeichnungskopf-Ansteuerschaltung 1705 erfolgende
Steuerung des Druckers IJRA durch die Zentraleinheit MPU 1701 wird somit
die Erzeugung von Störungen
durch eine fehlerhafte Ansteuerung eines Heizelements während der Übertragung
von Aufzeichnungsdaten verhindert, sodass das Auftreten von Betriebsfehlern
weitgehend vernachlässigt
werden kann.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
kann daher das Auftreten eines Betriebsfehlers verhindert werden,
indem die Aufzeichnung dahingehend gesteuert wird, dass die den
Hauptgrund für
das Auftreten von Störungen
darstellende Ansteuerung eines Heizelements nicht während der Übertragung
der Aufzeichnungsdaten erfolgt.
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Durch
Anordnung des Schieberegisters und der Zwischenspeicherschaltung
in der Ansteuerschaltung ergibt sich ferner eine weitere Verringerung
der Anzahl von Signalleitungen zwischen dem Drucker IJRA und dem
Aufzeichnungskopf. Hierdurch verkleinert sich das Verbindungskabel
zwischen dem Aufzeichnungskopf und dem Drucker, was eine Verkleinerung
und damit geringere Herstellungskosten der Vorrichtung ermöglicht.
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Wenn
die Übertragung
der Aufzeichnungsdaten nach der Ansteuerung der Heizelemente erfolgt,
wie dies in den 6A bis 6H dargestellt ist,
kann die 8-Bit-Zwischenspeicherschaltung 104 gemäß 5 auch
entfallen, was eine weitere Verkleinerung der Schaltungsanordnung
ermöglicht.
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Weiterhin
können
bei dieser Schaltungsanordnung wie im Falle des vorstehend beschriebenen Beispiels
auch UND-Glieder
zur Herbeiführung
einer UND-Verknüpfung
zwischen den als Ausgangssignale des 4 bis 16-Dekodierers 100 abgegebenen
Blockwählsignalen
N1 bis N16 und dem Freigabesignal ENB vorgesehen werden. Durch eine
solche Anordnung kann eine versehentliche Ansteuerung der Heizelemente
auf Grund eines Betriebsfehlers mit höherer Zuverlässigkeit
vermieden werden.
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Bei
einem Aufzeichnungskopf mit einer hohen Anzahl von Heizelementen
kann die Kapazität des
Schieberegisters vergrößert werden.
Zur Ansteuerung einer derart hohen Anzahl von Heizelementen ohne
Anhebung der Taktfrequenz kann dann eine Vielzahl von Schieberegistern
und Zwischenspeicherschaltungen vorgesehen werden, während der Dekodierer
gemeinsam für
die von den einzelnen Schieberegistern angesteuerten Heizelemente
Verwendung findet.
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Zweites Ausführungsbeispiel
des Aufzeichnungskopfes IJH
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7 zeigt
ein Blockschaltbild des Aufbaus einer Ansteuerschaltung eines Aufzeichnungskopfes IJH
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel.
Bei dieser Schaltungsanordnung sind anstelle des bei dem Aufzeichnungskopf
IJH des ersten Ausführungsbeispiels
vorgesehenen 8-Bit-Schieberegisters 103 nunmehr 8 Flip-Flop-Schaltungen
und ein 3 bis 8-Dekodierer
zur Dekodierung von 3 Bits entsprechenden Datenwählsignalen S1, S2 und S3 vorgesehen.
Die Schaltungsanordnung gemäß 7 umfasst
somit einen 3 bis 8-Dekodierer 106 sowie Flip-Flop-Schaltungen 107.
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Bei
dieser Ansteuerschaltung findet wie im Falle des ersten Ausführungsbeispiels
ebenfalls eine serielle Übertragung
von Aufzeichnungsdaten DATA statt. Hierbei wird ein Bit jeweils
von einer der Flip-Flop-Schaltungen 107 festgehalten, die übertragungssynchron
von dem Ausgangssignal des 3 bis 8-Dekodierers 106 ausgewählt worden
ist. Nachdem die 8 Bit entsprechenden Daten sämtlich in die Flip-Flop-Schaltungen 107 eingegeben
worden sind, werden sie in einer Zwischenspeicherschaltung 104 gespeichert.
Die weitere Anordnung entspricht dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist eine Anzahl von 12 Leitungen zwischen dem Aufzeichnungskopf
IJH und dem Drucker IJRA vorgesehen (nämlich 4 Signalleitungen für die Blocksteuersignale
B1 bis B4, 3 Signalleitungen für
die Datenwählsignale
S1 bis S3 sowie jeweilige Signalleitungen für die Aufzeichnungsdaten DATA,
das Freigabesignal ENB, das Zwischenspeichersignal LATCH, die Versorgungsspannung
(VH) und das Massepotential (GH)).
Die Anzahl der Signalleitungen ist damit ein wenig höher als bei
dem ersten Ausführungsbeispiel,
bei dem das Schieberegister Verwendung findet. Bei Verwendung des
Schieberegisters verschiebt sich jedoch die gesamte Übertragungsdatenfolge,
wenn nur ein Störimpuls
in das Taktsignal CK eingeht, sodass Bildpunkte an falschen Positionen
aufgezeichnet werden. Wenn dagegen bei diesem Ausführungsbeispiel
während der
Datenübertragung
in ähnlicher
Weise ein einem Datenbit entsprechendes Störsignal auftritt, ist der Bereich
eines Betriebsfehlers nur auf dieses eine Datenbit beschränkt.
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Hierdurch
kann bei diesem Ausführungsbeispiel
das Auftreten eines Betriebsfehlers bei Störungseinstreuungen lokal begrenzt
werden. Außerdem
ist bei diesem Ausführungsbeispiel
die mit Flip-Flops arbeitende Schaltungsanordnung viel kleiner als
bei Verwendung eines Schieberegisters. Hierdurch verringert sich
die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Betriebsfehlers auf
Grund von Störungen
auch unter dem Gesichtspunkt des Schaltungsaufbaus.
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Ähnlich wie
im Falle des ersten Ausführungsbeispiels
können
auch bei diesem Ausführungsbeispiel
bei einem Aufzeichnungskopf mit einer hohen Anzahl von Heizelementen
mehrere Zwischenspeicherschaltungen und ein 3 bis 8-Dekodierer zur Ansteuerung
der Vielzahl von Heizelementen ohne Vergrößerung der Taktfrequenz vorgesehen
werden.
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Wenn
eine Siliciumplatine oder dergleichen bei den Heizelementen Verwendung
findet, kann die Ansteuerschaltung des vorstehend beschriebenen Aufzeichnungskopfes
in diese Platine eingebaut werden. Alternativ kann die Ansteuerschaltung
mit einer die Heizelemente enthaltenden Platine verbunden werden.
Diese Ansteuerschaltung ist in Verbindung mit einem Aufzeichnungskopf
der sogenannten Seitenschussart verwendbar, der Tinte in der Vertikalrichtung
zu der Heizelementplatine ausstößt, oder
in Verbindung mit einem Aufzeichnungskopf der sogenannten Randschussart,
der Tinte von einer Platinenendseite in einer parallel zu der Platine
verlaufenden Richtung ausstößt.
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Der
Hauptteil der Ansteuerschaltung des Aufzeichnungskopfes gemäß dem vorstehend
beschriebenen Beispiel und den beiden Ausführungsbeispielen besteht im
wesentlichen aus einer Matrixschaltung. Auch bei Auftreten eines
störungsbedingten
Betriebsfehlers ist die störungsbedingte
Einwirkungszeit viel kürzer
als die Ansteuerzeit eines Heizelementes, d.h., da die Einwirkungszeit
einer Störung nur
ungefähr
10 ns beträgt,
wird der Tintenausstoß kaum
beeinträchtigt.
Im Vergleich zu einem Fall, bei dem der Aufzeichnungsvorgang durch
einfache Auswahl der Aufzeichnungselemente erfolgt, kann somit eine
zuverlässige
Aufzeichnung bei weiterer Verringerung der Wahrscheinlichkeit des
Auftretens von Betriebsfehlern durchgeführt werden.
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Drittes Ausführungsbeispiel
des Aufzeichnungskopfes IJH
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8 zeigt
ein Blockschaltbild der elektrischen Schaltungsanordnung von Tintenausstoß-Heizelementen
und einer Treiberschaltung bei einem dritten Ausführungsbeispiel.
Bei dieser Schaltungsanordnung ist ein (nicht dargestellter) Temperatursensor
in eine Platine eingebaut, sodass die Temperatur eines Druckkopfes
auf der Basis des Ausgangssignals dieses Sensors überwacht
werden kann. Die Schaltungsanordnung wird durch Hinzufügung einer ODER-Verknüpfungsschaltung 134 zu
der Schaltungsanordnung des Aufzeichnungskopfes IJH des zweiten
Ausführungsbeispiels
erhalten. Das Schieberegister 103 und die Zwischenspeicherschaltung 104 sind
hierbei gemeinsam mit der Bezugszahl 132 bezeichnet.
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Acht
Druckdaten DATA, die 8 gleichzeitig anzusteuernden Tintenausstoß-Heizelementen
entsprechen, werden synchron mit einem Taktsignal CLK in das Schieberegister 132 eingegeben
und in Abhängigkeit
von einem Zwischenspeichersignal LA zwischengespeichert. Die von
dem Schieberegister 132 zwischengespeicherten 8 Daten werden
dann über
die ODER-Verknüpfungsschaltung 134 einer UND-Verknüpfungsschaltung 105 zugeführt.
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Die
ODER-Verknüpfungsschaltung 134 stellt den
wesentlichen Bestandteil dieses Ausführungsbeispiels dar und umfasst
8 ODER-Glieder, die einen Eingang zur Zuführung von Druckdaten und einen weiteren
Eingang zur Zuführung
eines Temperaturaufrechterhaltungssignals SUB aufweisen. Das Temperaturaufrechterhaltungssignal
SUB stellt ein Signal zur Zuführung
von Energie zu einem Tintenausstoß-Heizelement in einem solchen Ausmaß dar, dass
in der Tinte keine Blasenbildung hervorgerufen bzw. keine Tinte
ausgestoßen
wird. Diese Energiemenge wird in Abhängigkeit von dem Aufbau, der Größe und dergleichen
eines Tintenausstoß-Heizelements
in geeigneter Weise festgelegt. Das Temperaturaufrechterhaltungssignal
SUB kann hierbei z.B. in Form eines Signals eingestellt sein, das
während
einer Dauer von 0,3 μs
einen hohen Pegel bei einer Frequenz von 1 MHz aufweist. Dieses
Signal wird kontinuierlich zugeführt,
wenn die Temperatur des Druckkopfes einen vorgegebenen Wert unterschreitet,
wobei die Zuführung
des Signals beendet wird, wenn die Temperatur des Druckkopfes diesen
vorgegebenen Temperaturwert überschreitet.
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Die
UND-Verknüpfungsschaltung 105 umfasst
8 UND-Glieder, die jeweils einen Eingang zur Zuführung des Ausgangssignals eines
ODER-Gliedes und einen weiteren Eingang zur Zuführung des Freigabesignals ENB
aufweisen. Das Freigabesignal ENB wird von einem Impulssignal gebildet,
das zur Festlegung einer optimalen Impulsdauer für den durch Ansteuerung der
Tintenausstoß-Heizelemente erfolgenden
Tintenausstoß dient.
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Die
Ausgangssignale der UND-Verknüpfungsschaltung 105 sowie
die Ausgangssignale eines Dekodierers 100 werden von den Tintenausstoß-Heizelementen
H1 bis H128 zugeordneten UND-Gliedern
A1 bis A128 einer UND-Verknüpfung unterzogen,
wobei durch die auf diese Weise erhaltenen UND-Ausgangssignale Leistungssteuerelemente
bildende Transistoren T1 bis T128 angesteuert werden. Die Transistoren
können
hierbei von bipolaren Transistoren oder MOS-Feldeffekttransistoren gebildet
werden.
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Wenn
eine Siliciumplatine bei den Tintenausstoß-Heizelementen Verwendung findet, kann
die vorstehend beschriebene Schaltungsanordnung auf einfache Weise
auf dieser Platine mit Hilfe eines üblichen Herstellungsverfahrens
für integrierte
Schaltkreise ausgebildet werden.
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Wenn
sich der Drucker bei diesem Ausführungsbeispiel
in einem Zustand befindet, bei dem kein Druckvorgang bzw. Ausdrucken
erfolgt, werden als Druckdaten "Nichtansteuerungsdaten" DA zugeführt, während gleichzeitig
die Zuführung
des Freigabesignals ENB erfolgt. Wenn hierbei das Temperaturaufrechterhaltungs-/Heizsignal
SUB in Abhängigkeit von
der Temperatur des Aufzeichnungs- bzw. Druckkopfes zugeführt wird,
können
die Temperatur des Druckkopfes angehoben und der Druckkopf auf einem
geeigneten Temperaturwert gehalten werden.
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Das
Temperaturaufrechterhaltungs-/Heizsignal SUB muss nicht in Abhängigkeit
von der Vornahme eines Druckvorgangs geändert werden. Dies beruht auf
dem Umstand, dass auch bei Zuführung
dieses Signals zu einem Eingang eines ODER-Gliedes dieses ODER-Glied im Betrieb
zur Zuführung
vorgegebener Druckdaten zu einem dem Druckvorgang zugeordneten Tintenausstoß-Heizelement
dient. Darüber
hinaus wird kein überflüssiges Ansteuersignal
dem anzusteuernden Tintenausstoß-Heizelement
zur Durchführung des
Tintenausstoßes
in Abhängigkeit
von den Druckdaten zugeführt.
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Das
Temperaturaufrechterhaltungs-/Heizsignal SUB kann unter Verwendung
der Schaltungsanordnung gemäß 9 erzeugt
werden. Diese Schaltungsanordnung umfasst eine Oszillatoreinrichtung (OSC) 201 zur
Erzeugung eines Signals mit der vorstehend beschriebenen Impulsdauer
und der vorstehend genannten Frequenz, eine Vergleichereinrichtung 202 zur
Vornahme eines Vergleichs der für
den Druckkopf erhaltenen Temperaturinformation mit einer Temperaturaufrechterhaltungsinformation
und Abgabe eines vorgegebenen Ausgangssignals bei einer niedrigeren
Kopftemperatur sowie ein UND-Glied 203, das die Ausgangssignale
der Oscillatoreinrichtung 201 und der Vergleichereinrichtung 202 erhält und ein
Oscillationsausgangssignal als Temperaturaufrechterhaltungs-/Heizsignal
SUB nur bei einer niedrigen Kopftemperatur abgibt.
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Obwohl
diese Schaltungsanordnung in den Druckkopf integriert sein kann,
kann sie auch zur Vermeidung einer Vergrößerung der Druckkopfabmessungen
in der Drucker-Haupteinheit
angeordnet sein. In diesem Fall kann die Schaltungsanordnung z.B, durch
Schaltungsmaßnahmen
unter Verwendung einer Logikschaltung bei einer bei einem Drucker üblicherweise
verwendeten Steuereinrichtung ausgebildet oder sämtliche Funktionen dieser Schaltungsanordnung
können
durch eine entsprechende Programmausrüstung realisiert werden. Als
Einrichtung zur Zuführung
der den Druckkopf betreffenden Temperaturinformation können eine
in dem Druckkopf angeordnete Diode, ein Widerstand oder dergleichen
als Temperatursensor Verwendung finden. Alternativ kann eine Einrichtung
zur Schätzung
der Kopftemperatur durch einen logischen Verarbeitungsvorgang oder
dergleichen auf der Basis der Außentemperatur und der in Abhängigkeit
von einem auszudruckenden Bild vorliegenden Ansteuerbedingungen
in Betracht gezogen werden.
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Bei
einem üblichen
Verfahren zur Steuerung der Heizelementtemperatur unabhängig von
den Tintenausstoß-Heizelementen kann
der Umstand eintreten, dass bei Einsetzen eines Druckvorgangs und steigender
Temperatur des Druckkopfes durch Ansteuerung von Heizelementen die
durch den Druckvorgang erzeugte Wärme zu einem übermäßigen Temperaturanstieg
des Druckkopfes führt.
Ob eine solche Erscheinung auftritt, hängt hierbei vom Inhalt der
Bilddaten ab. Die Verhinderung des Auftretens einer solchen Erscheinung
erfordert jedoch eine aufwendige Steuerung.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
kann dagegen das Auftreten dieser Erscheinung verhindert werden,
da keine übermäßige Wärme erzeugt
wird, wenn einen "Tintenausstoß" beinhaltende Druckdaten
zugeführt
werden.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
wird die Dauer des als Freigabesignal ENB zugeführten Impulssignals häufig in
Abhängigkeit
von Schwankungen der Kennwerte z.B. auf Grund von herstellungsbedingten
Abweichungen der Abmessungen der Tintenausstoß-Heizelemente eingestellt
bzw. justiert. Diese Einstellung erfolgt, um die Wärmeerzeugung unabhängig von
Schwankungen der Kennwerte der Tintenausstoß-Heizelemente weitgehend konstant zu
halten. Da bei diesem Ausführungsbeispiel
die Zuführungsdauer
des Temperaturaufrechterhaltungs-/Heizsignals SUB zu einem jeweiligen
Tintenausstoß-Heizelement
auch durch das Freigabesignal festgelegt ist, kann die Wärmeerzeugung
für die
Temperaturaufrechterhaltung weitgehend konstant gehalten werden,
ohne dass das Signal SUB selbst eingestellt bzw. justiert werden
muss. Dieser Vorteil ergibt sich durch den Umstand, dass die Einrichtung (ODER-Verknüpfungsschaltung 134)
zur Zuführung eines
Signals, das eine Wärmeerzeugung
bei einem Tintenausstoß-Heizelement
unabhängig
von Druckdaten herbeiführt,
in Bezug auf die Signalzuführung der
Einrichtung (UND-Verknüpfungsschaltung 105) zur
Steuerung der Dauer des einem Tintenausstoß-Heizelement zuzuführenden Impulssignals übergeordnet
bzw. vorgeschaltet ist.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
sind die als Stromzuführungs-Steuerelemente
dienenden Transistoren und das als Logikschaltung zur Verknüpfung und
Verteilung der Ansteuersignale in Abhängigkeit von den Druckdaten
dienende Schieberegister und dergleichen auf der Heizelementplatine
integriert. Hierdurch lässt
sich die Anzahl der Leiterbahnen zwischen dem Druckkopf und der
Haupteinheit des Druckers verringern, bei dem der Druckkopf Verwendung findet.
Wenn die internen Leiterbahnen für
die eine Gruppe von ODER-Gliedern umfassende und den wesentlichen
Bestandteil dieses Ausführungsbeispiels
bildende Schaltungsanordnung 134 sowie für die jeweiligen
ODER-Glieder gleichzeitig
ausgebildet werden, wird nur eine gemeinsame Leiterbahn zwischen
der Schaltungsanordnung 134 und der Haupteinheit des Druckers
hinzugefügt.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist eine Vielzahl von Heizelementen (Tintenausstoß-Heizelementen)
in Form einer N × M-Matrix
miteinander verbunden, wobei zur Ansteuerung sämtlicher Heizelemente die Logikschaltung
separat jeweils M Heizelemente N-fach ansteuert. Die von dem Schieberegister
zur Verknüpfung
und Verteilung der Druckdaten verlaufende Anzahl von Ausgangssignalleitungen beträgt somit
M, sodass die Anzahl der erforderlichen ODER-Glieder ebenfalls M beträgt, wodurch
sich die ODER-Verknüpfungsschaltung
verkleinern lässt.
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Weiterhin
kann die Verknüpfungsschaltung bei
Verwendung einer Diodenmatrixschaltung nicht von einer einfachen
Logikschaltung gebildet werden, sondern muss aus einer Leistungssteuerschaltung bestehen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist jedoch die Verwendung einer Leistungssteuerschaltung nicht erforderlich.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass die Anzahl der Heizelemente, die Anzahl
der gleichzeitig anzusteuernden Heizelemente, die Teilungszahl und
dergleichen im Rahmen der vorstehenden Beschreibung natürlich lediglich
Beispiele darstellen und willkürlich festgelegt
sind.
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Viertes Ausführungsbeispiel
des Aufzeichnungskopfes IJH
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist die Einrichtung zur Zuführung
eines Signals, durch das eine Wärmeerzeugung
durch ein Tintenausstoß-Heizelement
unabhängig
von Druckdaten herbeigeführt
wird, in Bezug auf die Einrichtung zur Steuerung der Dauer des dem
Tintenausstoß-Heizelement
zuzuführenden Impulssignals
auf der übergeordneten
Seite der Signalzuführung
angeordnet. Diese Einrichtung ist weiterhin auch in Bezug auf die
Signalzuführung
unmittelbar vor der Stromsteuereinrichtung in effektiver Weise angeordnet.
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10 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
für diese
Anordnung. Zwischen Transistoren T1 bis T128 und UND-Gliedern A1
bis A128 sind jeweils ODER-Glieder O1 bis O128 zur Zuführung eines ODER-Verknüpfungssignals
angeordnet, denen jeweils ein UND-Ausgangssignal und das Temperaturaufrechterhaltungs-/Heizsignal
SUB zugeführt
werden. Wenn bei dieser Schaltungsanordnung das Temperaturaufrechterhaltungs-/Heizsignal
SUB den ODER- Gliedern
O1 bis O128 zugeführt
wird, wird unabhängig
von dem Druckkopf zugeführten
anderen Signalen eine Wärmeerzeugung
durch die Tintenausstoß-Heizelemente
H1 bis H128 herbeigeführt, wodurch
der Druckkopf aufgeheizt und seine Temperatur aufrecht erhalten
werden.
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Wenn
nämlich
bei der Schaltungsanordnung gemäß 8 des
dritten Ausführungsbeispiels
die Umgebungstemperatur sehr niedrig ist, kann die erzeugte Wärmemenge
unzureichend sein, so dass zur Anhebung der Temperatur des Druckkopfes
eine längere
Zeitdauer erforderlich ist. Dies beruht auf dem Umstand, dass das
Temperaturaufrechterhaltungs-/Heizsignal
SUB nur derjenigen Gruppe von Tintenausstoß-Heizelementen zugeführt wird, die von dem Dekodierer 100 ausgewählt und
zum Ausdrucken eines Bildes gleichzeitig angesteuert wird.
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Da
bei diesem Ausführungsbeispiel
jedoch das Temperaturaufrechterhaltungs-/Heizsignal SUB auch denjenigen
Tintenausstoß-Heizelementen
zugeführt
wird, die während
dieser Zeit nicht von dem Dekodierer 100 ausgewählt worden
sind, kann eine Wärmeerzeugung
durch sämtliche
Tintenausstoß-Heizelemente
herbeigeführt
werden, sodass auch bei sehr niedrigen Umgebungstemperaturen die
Temperatur des Druckkopfes schnell angehoben werden kann. Wenn ein
solcher Fall nicht in Betracht kommt, ist natürlich die Schaltungsanordnung
gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
ebenso effektiv.
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Bei
den Schaltungsanordnungen gemäß den 8 und 10 wird
ein Temperaturaufrechterhaltungs-/Heizsignal SUB für eine vorgegebene
Energiemenge jeweils einem Eingang von sämtlichen ODER-Gliedern zugeführt. Es
kann jedoch auch die selektive Zuführung einer Vielzahl von Temperaturaufrechterhaltungs-/Heizsignalen
SUB für
unterschiedliche Energiemengen in Betracht gezogen werden. Bei Verwendung
eines sogenannten verlängerten
Druckkopfes mit einem großen
Ausrichtungsbereich der Ausstoßöffnungen
bzw. Tintenausstoß-Heizelemente
können
z.B. bei einer solchen Ausrichtung Temperaturveränderungen auftreten. Zur Bewältigung
dieses Problems kann dann eine Vielzahl von Temperaturmesselementen
an dem Druckkopf vorgesehen sein, wobei ein Temperaturaufrechterhaltungs-/Heizsignal
aus einer Vielzahl solcher Signale in Abhängigkeit von der jeweils erfassten
Temperatur ausgewählt
und zugeführt
werden kann.
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Bei
der Schaltungsanordnung gemäß 8 ist
jeweils ein ODER-Glied zur Zuführung
des Temperaturaufrechterhaltungs-/Heizsignals
16 Tintenausstoß-Heizelementen
zugeordnet, die dicht beieinander angeordnet sind. Wenn somit ein
Temperaturaufrechterhaltungs-/Heizsignal SUB für eine geeignete Energiemenge
in Abhängigkeit
von der erfassten Temperatur zugeführt wird, kann die Temperatur
des Druckkopfes segmentweise gesteuert werden.
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Die
Erfindung eignet sich insbesondere für eine Verwendung in Verbindung
mit einem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf und einer Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung,
bei denen von einem elektrothermischen Wandler, einem Laserstrahl
oder dergleichen erzeugte Wärmeenergie
zur Herbeiführung einer
Zustandsänderung
der Tinte bzw. eines Tintenausstoßes dient, da auf diese Weise
eine hohe Dichte der Bildelemente und damit eine hohe Auflösung bei
der Aufzeichnung erzielbar sind.
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Ein
typischer Aufbau sowie das Funktionsprinzip eines solchen Systems
sind vorzugsweise den US-Patentschriften 4 723 129 und 4 740 796
zu entnehmen, wobei dieses Funktionsprinzip und dieser Systemaufbau
bei einem Aufzeichnungssystem sowohl im Rahmen eines sogenannten
bedarfsabhängigen
Bereitschaftsbetriebs als auch im Rahmen eines kontinuierlichen
Betriebs verwendbar sind. Ein solches System eignet sich jedoch
insbesondere für einen
bedarfsabhängigen
Bereitschaftsbetrieb, da auf Grund des Funktionsprinzips zumindest
ein Ansteuersignal einem im Bereich eines Flüssigkeit (Tinte) enthaltenden
Blattes oder Flüssigkeitskanals
angeordneten elektrothermischen Wandler zugeführt wird, das zur Herbeiführung eines
den Siedepunkt überschreitenden
raschen Temperaturanstiegs ausreicht, sodass durch die von dem elektrothermischen Wandler
abgegebene Wärmeenergie
ein Schichtsiedeeffekt an dem Heizabschnitt des Aufzeichnungskopfes
hervorgerufen und eine Dampfblase in der Flüssigkeit (Tinte) in jeweiliger
Abhängigkeit
von den Ansteuersignalen gebildet werden können. Durch die Bildung, Ausdehnung
und Schrumpfung dieser Dampfblase wird die Flüssigkeit (Tinte) über eine Ausstoßöffnung unter
Bildung zumindest eines Tröpfchens
ausgestoßen.
Das Ansteuersignal wird vorzugsweise in Form eines Impulses zugeführt, da
auf diese Weise die Ausdehnung und Schrumpfung der Dampfblase sofort
erfolgt und hierdurch ein Flüssigkeitsausstoß (Tintenausstoß) mit hoher
Ansprechempfindlichkeit erzielbar ist. In Bezug auf ein solches Ansteuersignal
in Form eines Impulses sind vorzugsweise Signale geeignet, wie sie
aus den US-Patentschriften
4 463 359 und 4 345 262 bekannt sind. Ferner sollte die Temperaturanstiegsrate
der Heizoberfläche
vorzugsweise in der aus der US-Patentschrift 4 313 124 bekannten
Weise ausgestaltet sein.
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In
Bezug auf den Aufbau des Druckkopfes kann außer dem in den vorstehend genannten
Druckschriften beschriebenen Aufbau in Form einer Kombination von
Ausstoßöffnungen, Flüssigkeitskanälen und
elektrothermischen Wandlern auch ein aus den US-Patentschriften
4 558 333 und 4 459 600 bekannter Aufbau Verwendung finden, bei
dem der Heizabschnitt in einem gekrümmten Bereich angeordnet ist. Weiterhin
kann die Erfindung auch bei einer aus der japanischen Patentoffenlegungsschrift
59-123 670 bekannten Anordnung Verwendung finden, bei der ein gemeinsamer
Schlitz als Ausstoßöffnung für mehrere
elektrothermische Wandler dient, sowie bei einer aus der japanischen
Patentoffenlegungsschrift 59 138 461 bekannten Anordnung, bei der
eine Öffnung
zur Absorbierung von Druckwellen der Wärmeenergie entsprechend dem
Ausstoßbereich
ausgebildet ist. Die Erfindung ist nämlich unabhängig von der jeweils verwendeten
Art eines Aufzeichnungskopfes zur Durchführung eines Aufzeichnungsbetriebs
mit hoher Zuverlässigkeit
und hohem Wirkungsgrad einsetzbar.
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Weiterhin
ist die Erfindung bei einem Aufzeichnungskopf der seriellen Art,
der an einer Haupteinheit angebracht ist, bei einem Aufzeichnungskopf in
Form eines austauschbaren Chips, der mit dem Hauptgerät elektrisch
verbunden und bei Anbringung an der Haupteinheit mit Tinte versorgt
werden kann, oder bei einem Aufzeichnungskopf des Patronentyps mit
einem integrierten Tintenbehälter
verwendbar.
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Vorzugsweise
sollte die Regeneriereinrichtung und/oder eine Zusatzeinrichtung
für eine
vorbereitende Betriebsweise vorgesehen sein, da sich hierdurch eine
weitere Ergänzung
der erfindungsgemäßen Vorteile
erzielen lässt.
Ausführungsbeispiele für eine solche
Einrichtung umfassen eine Abdeckeinrichtung und eine Reinigungseinrichtung
für den Aufzeichnungskopf,
eine Druckbeaufschlagungs- oder Absaugeinrichtung, eine von einem
elektrothermischen Wandler gebildete Vorheizeinrichtung, ein zusätzliches
Heizelement oder deren Kombination. Außerdem kann der Aufzeichnungsvorgang
durch eine Einrichtung zur Durchführung eines (nicht zur Aufzeichnung
dienenden) Vorausstoßes
stabilisiert werden.
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In
Bezug auf die verschiedenen anbringbaren Aufzeichnungsköpfe können ein
einzelner Aufzeichnungskopf entsprechend einer einzigen Farbtinte
oder eine Vielzahl von Aufzeichnungsköpfen entsprechend einer Vielzahl
von Tinten mit unterschiedlichen Aufzeichnungsfarben oder Dichten
in Betracht gezogen werden. Die Erfindung kann sehr effektiv bei einer
Vorrichtung Anwendung finden, die in Form einer Einfarben-Betriebsart
im wesentlichen mit der Farbe Schwarz, einer Mehrfarben-Betriebsart
mit verschiedenen Farbtinten und/oder einer Vollfarben-Betriebsart unter
Verwendung einer Farbmischung betreibbar ist, wobei diese Vorrichtung
von einer in integrierter Bauweise ausgestalteten Aufzeichnungseinheit
oder einer Kombination von mehreren Aufzeichnungsköpfen gebildet
werden kann.
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Ferner
ist bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen davon ausgegangen
worden, dass die Tinte in Form einer Flüssigkeit vorliegt. Es kann
jedoch auch die Verwendung einer Tinte in Betracht gezogen werden,
die bei Temperaturen unterhalb der Raumtemperatur fest ist, sich
jedoch bei Raumtemperatur verflüssigt.
Da bei einer üblichen Aufzeichnungsvorrichtung
dieser Art die Tinte in einem Temperaturbereich zwischen 30°C und 70°C gehalten
wird, um die Viskosität
der Tinte zur Erzielung eines stabilen Tintenausstoßes zu stabilisieren,
kann auch eine Tinte Verwendung finden, die sich innerhalb dieses
Temperaturbereichs verflüssigt,
wenn das Aufzeichnungssignal angelegt wird. Die Erfindung ist jedoch
auch in Verbindung mit anderen Tintenarten anwendbar. Bei einer
dieser Tintenarten wird ein durch die Zuführung der Wärmeenergie hervorgerufener übermäßiger Temperaturanstieg
dadurch verhindert, dass die Wärmeenergie
auch zur Erzielung einer Zustandsänderung der Tinte vom festen
in den flüssigen
Zustand eingesetzt wird. Eine weitere Tinte verfestigt sich im unbenutzten
Zustand, wodurch eine Verdampfung der Tinte verhindert wird. In
beiden Fällen
verflüssigt
sich die Tinte in Abhängigkeit
von dem Anlegen des Aufzeichnungssignals, durch das Wärmeenergie
erzeugt wird, sodass die verflüssigte
Tinte dann ausgestoßen
werden kann. Bei einer weiteren Tinte kann die Verfestigung bei
Erreichen des Aufzeichnungsmaterials einsetzen.
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Die
Erfindung ist somit auch in Verbindung mit einer Tinte verwendbar,
die sich bei Zuführung von
Wärmeenergie
verflüssigt.
Eine solche Tinte kann in Form einer Flüssigkeit oder eines festen
Materials in Durchgangslöchern
oder Ausnehmungen eines porösen
Blattes festgehalten werden, wie dies aus den japanischen Patentoffenlegungsschriften 54-56
847 und 60-71 260 bekannt ist. Dieses Blatt ist hierbei gegenüber den
elektrothermischen Wandlern angeordnet. In Bezug auf die vorstehend
beschriebenen Möglichkeiten
stellt jedoch das Schichtsiedesystem das effektivste System dar.
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Die
Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung kann als Ausgabeeinheit eines
Informationsverarbeitungsgerätes
wie eines Computers oder dergleichen, als Kopiergerät in Verbindung
mit einem Lesegerät oder
dergleichen oder als Faksimilegerät mit Informationssende- und
-Empfangsfunktionen Verwendung finden.
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Die
Erfindung ist jedoch nicht auf die in Verbindung mit den vorstehend
beschriebenen Ausführungsbeispielen
dargelegten Einzelheiten beschränkt,
sondern umfasst darüber
hinaus sämtliche Modifikationen
und Änderungen,
die im Rahmen der Patentansprüche
liegen.