DE10117035A1 - Drucktechnik zum Verbergen von Bandgrenzen-Banderscheinungen - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft eine dynamische Einstellung für ein Volumen schwarzer Tinte zum Drucken eines schwarzen Objektes, dessen Höhe größer als ein Band des Tintenstrahldruckers ist. Das Volumen der schwarzen Tinte wird erhöht, indem verglichen mit der Anzahl der Düsen, die zum Drucken von Farbe oder eines zweiten Fluids zum Unterdrucken der schwarzen Tinte verwendet werden, eine größere Anzahl von Düsen verwendet wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Tintenstrahldru­ cker und insbesondere auf eine Drucktechnik zum Minimieren eines über Druckbereiche, die durch einen Tintenstrahldru­ cker erzeugt werden, ungleichen Bandgrenzenverhaltens.

Diese Anmeldung steht im Bezug zu der US-Patentanmeldung Nr. 09/329,974 mit dem Titel "DYNAMIC ADJUSTMENT OF UNDER AND OVERPRINTING LEVELS IN A PRINTER", die am 10. Juni 1999 eingereicht wurde und an die gemeinsame Bevollmächtig­ te übertragen wurde. Diese frühere Anmeldung wird hierin durch Bezugnahme aufgenommen. Die frühere Anmeldung schafft eine dynamische Anpassung des Fluidvolumens, das zum Unter­ drucken und/oder Überdrucken von Pigment-basierten Tinten (oder anderer Tinten) verwendet wird, um die Trocknungszeit der Pigment-basierten Tinte zu beschleunigen oder ihre Haf­ tung an einem Medium zu verbessern. Diese Technik funktio­ niert gut, die Anmelder der vorliegenden Erfindung haben jedoch erkannt, daß in bedruckten Bereichen, die eine un­ terdruckte schwarze Tinte enthalten, insbesondere beim Dru­ cken eines schwarzen Objektes, dessen Höhe größer ist, als die Bandhöhe des Druckers, eine Weißraum- bzw. Leerflächen- Bandgrenzen-Banderscheinung auftritt.

Ein typischer qualitativ hochwertiger Farbtintenstrahldru­ cker druckt unter Verwendung von mindestens vier Tintenfar­ ben: Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz. Eine gewöhnliche schwarze Tinte ist eine Pigment-basierte Tinte, bei der nicht gelöste Partikel in einem klaren Träger suspendiert sind. Eine solche Pigment-basierte Tinte erzeugt das dun­ kelste Schwarz bei einem minimalen Auslaufen bzw. Verlaufen bzw. Bluten in das Papier. Da das Papier typischerweise weiß ist, reduziert jedes signifikante Verlaufen der schwarzen Tinte in das weiße Papier merklich die Schärfe der Kanten von schwarzem Text oder anderen schwarzen Gra­ phiken.

Für nicht schwarze Farbtinten sind Farbstoff-basierte Tin­ ten sehr verbreitet. Farbstoff-basierte Tinten weisen keine Farbpartikel auf, die in einer Lösung suspendiert sind, und tendieren somit dazu, stärker in das Papier zu verlaufen, als Pigment-basierte Tinten. Da die Farbstoff-basierte Tin­ te in das Papier gesogen wird oder verläuft, trocknen Farb­ stoff-basierte Tinten schneller als die Pigment-basierten Tinten, die sich effektiv an der Papieroberfläche sammeln bzw. eine Lache bilden. Nichtschwarze Farbtinten können ebenfalls Pigment-basiert sein.

Beispiele für solche Tinten sind in den US-Patenten Nr. 5,695,820 und 5,626,655 beschrieben, die an die Bevollmäch­ tigte der vorliegenden Erfindung übertragen wurden und hierin durch Bezugnahme aufgenommen werden.

Die frühere Anmeldung schafft eine dynamische Einstellung des Fluidvolumens, das zum Unterdrucken und/oder Überdru­ cken von Pigment-basierten Tinten (oder anderen Tinten) verwendet wird, um die Trocknungszeit der Pigment-basierten Tinte zu beschleunigen oder ihre Haftung an einem Medium zu verbessern. Die Erfindung identifiziert eine Eigenschaft bei dem Drucker, welche das optimale Volumen von einem zu druckenden Unterdrucken-/Überdrucken-Fluid beeinflußt, wie z. B. Stifttemperatur, Stiftbetriebsfrequenz, Stiftbe­ triebslebensdauer, Umgebungstemperatur und Umgebungsfeuch­ tigkeit, und variiert das Unterdrucken-/Überdrucken-Fluid bzw. das unterdruckte/überdruckte Fluid entsprechend.

Ein kompaktes Schwarz mit unterdrucktem Cyan und Magenta kann eine Weißraum- bzw. Leerflächen-Bandgrenzen­ banderscheinung aufweisen. Bei Drucksystemen, die ein Un­ terdrucken verwenden, sind kompakte Schwarz-, Cyan- und Ma­ genta-Füllungen bandfrei, die Kombination dieser drei Far­ ben in einem unterdruckten schwarzen Bereich zeigt jedoch eine Bandgrenzen-Banderscheinung. Ein Grund für die Bander­ scheinung ist es, daß schwarze Pigmente von den Bandgrenzen der unterdruckten schwarzen Tinte weg migrieren. Fig. 1A zeigt ein Beispiel einer Leerflächen-Bandgrenzen-- Banderscheinung bei unterdruckter schwarzer Tinte. Cyan und Magenta sind unter die kompakte schwarze Tinte unterdruckt. Die Leerflächen-Bandgrenze tritt auf, wenn das gedruckte Objekt größer ist, als die Druckkopfhöhe (in dieser Dar­ stellung ist die Höhe 0,5" = 12,7 mm). In Fig. 1A liegt die Leerflächen-Grenze zwischen Band 1 und Band 2 für ein Ob­ jekt, das kompakt schwarz und größer als 12,7 mm ist.

Deshalb wird eine Technik benötigt, um die Leerflächen- Bandgrenzen-Banderscheinung zu reduzieren, wobei eine opti­ male Menge von Unterdrucken-Fluid geliefert wird, während sich Eigenschaften in dem Drucker ändern.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 bzw. eine Vorrichtung gemäß Anspruch 7 gelöst.

Die vorliegende Erfindung sieht ein System zum Unterdrucken eines schwarzen Objektes vor, dessen Höhe größer als eine Bandhöhe eines Tintenstrahldruckers ist. Bei den folgenden Beispielen wird angenommen, daß die schwarze Tinte Pigment­ basiert ist, und daß es erwünscht ist die schwarze Tinte entweder mit einer Farbstoff-basierten Farbtinte oder einem Fixiermittel zu unterdrucken.

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung bei einem Tin­ tenstrahldrucker zum Drucken eines schwarzen Objektes, des­ sen Höhe größer ist, als die Bandhöhe des Tintenstrahldru­ ckers, geschaffen. Der Drucker umfaßt einen oder mehrere Druckköpfe, die sich in Bezug auf ein Medium bewegen, wäh­ rend die Druckköpfe auf das Medium drucken. Die Druckköpfe umfassen einen ersten Satz von Düsen zum Drucken von Punk­ ten einer ersten Tinte und einen zweiten Satz von Düsen zum Drucken von Punkten eines zweiten Fluids. Der Prozeß bzw. Vorgang stellt das Volumen der ersten Tinte ein, wobei die erste Tinte schwarze Tinte ist, die über das zweite Fluid gedruckt wird. Das Volumen der schwarzen Tinte ist größer als das Volumen des zweiten Fluids. Das Volumen der schwar­ zen Tinte wird unter Verwendung einer größeren Anzahl von Düsen in dem ersten Satz verglichen mit der Anzahl von Dü­ sen, die in den zweiten Satz verwendet werden, erhöht.

Einer der Vorteile der vorliegenden Erfindung ist es, daß eine Weißraum-Bandgrenze-Banderscheinung vermindert wird, indem die Anzahl von Düsen zum Drucken eines schwarzen Ob­ jektes, dessen Höhe größer ist als eine Bandhöhe, erhöht wird.

Diese kurze Zusammenfassung ist vorgesehen, damit die Natur der Erfindung schnell verstanden werden kann. Ein vollstän­ digeres Verständnis der Erfindung wird durch Bezug auf die folgende detailliertere Beschreibung der bevorzugten Aus­ führungsbeispiele derselben in Verbindung mit den beilie­ genden Zeichnungen erhalten.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1A eine Weißraum-Bandgrenzen-Banderscheinung, die beim Drucken eines unterdruckten schwarzen Objek­ tes auftritt, dessen Höhe größer ist, als ein Band;

Fig. 1B eines von vielen Beispielen eines Tintenstrahl­ druckers, der die vorliegende Erfindung beinhal­ tet;

Fig. 2 einen Durchlaufwagen in dem Drucker aus Fig. 1B und eine mögliche Anordnung von Druckkassetten bei dem Wagen;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht von einer der Druck­ kassetten;

Fig. 4 ein Flußdiagramm, das die grundlegenden Schritte darstellt, die bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden;

Fig. 5 ein Flußdiagramm, das die Schritte des dynami­ schen Einstellens des Volumens des Unter-/Über­ drucken-Fluids detaillierter darstellt;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines Abschnittes eines Druckkopfes, die einen Temperatursensor auf dem Druckkopf darstellt;

Fig. 7 die Wirkung der Abfeuerfrequenz auf das Tropfen­ gewicht;

Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel der Hardware, die verwen­ det wird, um den Prozeß aus Fig. 5 auszuführen;

Fig. 9A bis 9F das Drucken eines Textbuchstabens unter Verwendung eines bidirektionalen Durchlaufens und von Fixierstiften;

Fig. 10 die elektronische Einrichtung innerhalb des Dru­ ckers zum Erzeugen der Erregungssignale für die Fluidaustoßelemente in den Druckköpfen.

Die Verwendung der gleichen Bezugszeichen in verschiedenen Zeichnungen zeigt ähnliche oder identische Gegenstände.

Fig. 1B stellt ein Ausführungsbeispiels eines Tintenstrahl­ druckers 10 dar, das die Erfindung ausführt. Auch zahlrei­ che andere Bauarten, Modelle bzw. Entwürfe von Tinten­ strahldruckern können verwendet werden, um diese Erfindung auszuführen. Mehr Details eines Tintenstrahldruckers sind in dem US-Patent Nr. 5,852,459 von Norman Pawlowski et al. zu finden, das hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird.

Der Tintenstrahldrucker 10 umfaßt einen Eingangsbehälter 12, der Papierblätter 14 enthält, die unter Verwendung von Walzen bzw. Rollen 17 durch eine Druckzone 15 gefördert werden, um bedruckt zu werden. Das Papier 14 wird dann zu einem Ausgabebehälter 16 gefördert. Ein bewegbarer Wagen 20 hält Druckkassetten 22, 24, 26 und 28, die Cyan (C), Schwarz (K), Magenta (M) bzw. Gelb (Y) drucken. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist an beiden Enden des Wagens eine Fixiermitteldruckkassette angeordnet, so daß in beiden Richtungen ein Fixiermittel unterdruckt oder überdruckt werden kann. Bei einem solchen Ausführungsbeispiel sind im allgemeinen alle Tinten Pigment-basiert oder Pig­ ment/Farbstoff-Hybride, können aber Farbstoff-basiert sein.

Bei einem Ausführungsbeispiel werden Tinten oder Fixiermit­ tel in ersetzbaren Tintenkassetten 27 über flexible Tinten- Röhren bzw. -Schläuche 29 ihren entsprechenden Druckkasset­ ten zugeführt. Die Druckkassetten können auch von dem Typ sein, der einen wesentlichen Vorrat von Fluid enthält, und können wiederbefüllbar oder nicht wiederbefüllbar sein. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Tinte-/Fixier­ mittel-Vorräte von den Druckkopfabschnitten sepa­ riert bzw. getrennt und an den Druckköpfen in den Wagen entfernbar angebracht.

Der Wagen 20 wird durch ein konventionelles Riemen- und Riemenscheibe-System und Schlitten bzw. Gleiter entlang ei­ nes Schlittenstabes 30 entlang einer Durchlaufachse bewegt. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Wagen stati­ onär und ein Array von stationären Druckkassetten druckt auf ein bewegtes Blatt Papier.

Drucksignale von einem herkömmlichen externen Computer (z. B. einen PC) werden durch den Drucker 10 verarbeitet, um eine Bitmap bzw. Bittabelle der zu druckenden Punkte zu er­ zeugen. Die Bittabelle wird dann in Abfeuersignale für die Druckköpfe umgewandelt. Während des Hin- und Her-Bewegens des Wagens 20 entlang der Durchlaufachse beim Drucken wird mittels eines optischen Codierstreifens 32, der durch ein photoelektrisches Element an dem Wagen 20 erfasst wird, die Position des Wagens 20 bestimmt, um zu bewirken, daß die verschiedenen Tintenausstoßelemente an jeder Druckkassette selektiv zu der geeigneten Zeit während eines Wagendurch­ laufs abgefeuert werden.

Fig. 2 stellt ein Beispiel eines Wagens 20 mit Druckkasset­ ten 22, 24, 26 und 28 dar, die von der Vorderseite des Dru­ ckers 10 betrachtet in der Anordnung CKMY installiert sind. Andere Anordnungen und Farben können ebenfalls verwendet werden.

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht einer Druckkasset­ te, die als eine beliebige der Druckkassetten in dem Wagen 20 dienen kann, wie z. B. als Druckkassette 22. Die Druck­ kassette 22 enthält ein Reservoir von Tinte oder weist ei­ nen Tintendurchgang auf, der mit einem Tintenvorrat abseits der Achse verbunden ist und der mit einem Druckkopfab­ schnitt 34 verbunden ist. Der Druckkopfabschnitt 34 besteht im Grunde aus einem Druckkopfsubstrat, das Tintenkanäle enthält, die zu Kammern führen, welche Tintenausstoßelemen­ te umgeben. Eine Düsenplatte 36 ist über dem Substrat ange­ ordnet, wobei jede Düse über einer Tintenausstoßkammer liegt. Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Düsen in ei­ nem flexiblen Band (einer TAB-Schaltung 37) gebildet. Kon­ taktflächen 38 kontaktieren Elektroden bei dem Wagen 20 und führen über Bahnen an der TAB-Schaltung 37 elektrische Sig­ nale an das Druckkopfsubstrat. Bei einem weiteren Ausfüh­ rungsbeispiel umfaßt die Düsenplatte 36 Epoxy oder Metall.

Der Druckkopf kann resistive, piezoelektrische oder andere Typen von Tintenausstoßelementen verwenden. Allgemein wird eine Anzahl X von Düsen verwendet, um Farbe, beispielsweise Cyan und Magenta, unter kompaktes Schwarz zu unterdrucken.

Bei einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine An­ zahl X von Düsen verwendet, um Farbbänder zu unterdrucken und wird eine Anzahl Y von Düsen verwendet, um kompaktes Schwarz zu drucken, wobei Y größer als X ist. Die zusätzli­ che Anzahl von Düsen liefert die zusätzliche Bandhöhe für unterdruckte schwarze Bereiche, um die sichtbare Migration von schwarzem Pigment von Bandgrenzen weg zu kompensieren.

Während die Druckkassette im Wagen 20 in Fig. 2 über ein Blatt Papier durchläuft, überlappen die Bänder, die durch die Druckkassette gedruckt werden. Nach einem oder mehreren Durchläufen wird das Blatt Papier 14 in einer Richtung zu dem Ausgabebehälter 16 (Fig. 1) verschoben, und der Wagen 20 setzt das Durchlaufen fort. Es ist wichtig, daß die Bän­ der der gleichen Farbe, die während jedem Durchlauf ge­ druckt werden, nicht signifikant in der Farbe variieren, andernfalls folgt eine merkliche Banderscheinung.

Typischerweise ist die Trocknungszeit für schwarze Tinte (oder andere Pigment-basierte Tinten) aufgrund der unter­ schiedlichen Typen der verwendeten Tinten länger als die Trocknungszeit für nicht schwarze Farbtinte, wenn diese Farbstoff-basiert sind. Schwarze Tinte ist vorzugsweise Pigment-basiert (obwohl sie Farbstoff-basiert sein kann) während Primärfarbentinten Farbstoff-basiert, Pigment­ basiert oder Pigment-/Farbstoff-basiert. Da die schwarze Tinte speziell entwickelt ist, um nicht in das Papier zu bluten bzw. auszulaufen, weist die schwarze Tinte typi­ scherweise eine längere Trocknungszeit auf, als die Farb­ tinten. Somit wird die Trocknungszeit der schwarzen Tinte häufig zum Flaschenhals für die Trocknungszeit eines Blat­ tes Papier. Die Trocknungszeit von Pigment-basierter Tinte kann reduziert und die Anhaftung an dem Papier verbessert werden, indem klare unterdruckte Fixiermittel verwendet werden. Unten werden verschiedene Techniken zum Einstellen des Volumens von Tinte oder Fixiermittel zum Unterdrucken einer Pigment-basierten Tinte oder einer beliebigen anderen Tinte, die ein Unterdrucken verwendet, beschrieben. Fig. 4 ist ein Flußdiagramm der grundlegenden Technik, die bei der Erfindung verwendet wird.

Bei einem Schritt 1 werden Drucksignale zum Drucken eines ersten Tintenmusters bzw. einer ersten Tintenstruktur, für das ein Unterdrucken wünschenswert ist, erzeugt. Diese ers­ te Tinte kann beispielsweise eine schwarze oder eine andere farbige Pigment-basierte Tinte sein, und die unterdruckte Tinte kann entweder eine Farbstoff-basierte Tinte oder ein Fixiermittel sein.

Bei einem Schritt 2 kann eine Eigenschaft innerhalb des Druckers, die das optimale Volumen der unterdruckten Tin­ te/des unterdruckten Fixiermittels beeinflußt, bestimmt. Solche Eigenschaften können von einem Algorithmus zum Er­ fassen von Füllungen mit hoher Dichte oder von hohen Tin­ tenflüssen (Schritt 2A), von einem thermischen Sensor, der in ein Druckkopfsubstrat eingebettet ist (Schritt 2B), von einem Signal, das die Betriebsfrequenz des Druckkopfes iden­ tifiziert (Schritt 2C), von einem Signal, das die Be­ triebslebensdauer des Druckkopfes anzeigt (Schritt 2D) oder von einem Sensor für eine Umgebungs-Temperatur/-Feuchtig­ keit zum Anzeigen der Eigenschaften des Mediums (Schritt 2E) erhalten werden. Bei Schritt 2 kann eine be­ liebige von diesen Eigenschaften oder eine beliebige Kombi­ nation dieser Eigenschaften verwendet werden.

Bei einem Schritt 3 werden die bei Schritt 2 identifizier­ ten Eigenschaften verwendet, um das Volumen von Fluid (ent­ weder einer unterdruckten Farbtinte oder eines Fixiermit­ tels) zum Unterdrucken der ersten Tinte einzustellen. Bei einem Ausführungsbeispiel wird das Einstellen des Volumens des Fluids bei Schritt 3 erreicht, indem mehr oder weniger Tintentropfen des Fluids aufgebracht werden. Bei einem an­ deren Ausführungsbeispiel wird die Pulsbreite der Pulse, die an die Tintenausstoßelemente, wie z. B. Widerstände oder piezoelektrische Elemente, angelegt werden, einge­ stellt, um mehr oder weniger Tinte aus einer Tintenkammer auszustoßen. Wenn schwarze Tinte für ein Objekt, das größer ist als die Druckkopfhöhe, zu unterdrucken ist, wird die Anzahl von Düsen verglichen mit der Anzahl von Düsen, die erforderlich sind, um Farbe zu drucken, erhöht, um die Weißraum-Bandgrenze einzustellen.

Fig. 5 ist ein Flußdiagramm, das den Prozeß aus Fig. 4 zum Einstellen des Volumens von Fluid beim Unterdrucken einer Pigment-basierten Tinte, wie z. B. schwarzer Tinte oder ei­ ner beliebigen anderen Tinte, für die ein Unterdrucken er­ wünscht ist, zeigt.

Bei Schritten 1 und 2 aus Fig. 5 werden Schwarz- und Nicht- Schwarz-Farb-Daten zur Wiedergabe durch einen Farbdrucker erzeugt. Bei dem Schritt 1 bestimmt der Prozeß ferner, ob die Höhe eines bestimmten schwarzen Objekts größer als die Bandhöhe des Druckers ist und daher mehrere Bänder zum Dru­ cken des Objektes erfordert. Wenn die Höhe eines bestimmten Objektes größer als die Bandhöhe ist, wird das schwarze Ob­ jekt unter Verwendung einer Anzahl Y von Düsen gedruckt, um das Weiß-Bandgrenzen-Bandphänomen zu vermeiden, wobei Y größer als die Anzahl ("X") von Düsen ist, die verwendet werden, um eine andere Farbe zu drucken.

Bei einem Schritt 3 werden die Farbdaten an eine Farbe an­ gepaßt, die durch den Drucker reproduzierbar ist, und An­ ordnungen von Tintenpunkten (Erzeugung von Halbtönen bzw. Punktschattierung) werden bestimmt, um die erwünschte Farbe mit den spezifischen Tinten, die durch den Drucker verwen­ det werden, zu reproduzieren.

Bei einem Schritt 4 wird das Unterdrucken durch eine be­ stimmte Tinte (durch bestimmte Tinten) oder ein Fixiermit­ tel bestimmt. Bei einem Ausführungsbeispiel wird schwarz durch eine Mischung aus Cyan- und Magenta-Tinten unter­ druckt. Wenn zwei Fixiermitteldruckkassetten verwendet wer­ den, wird bei dem Schritt 4 der Beitrag von jeder der Fi­ xiermittelkassetten identifiziert. Bei einem Ausführungs­ beispiel wird bei dem Schritt 4 ein nominales Volumen der Unterdrucken-Tinte identifiziert und bei einem späteren Schritt wird dieses nominale Volumen basierend auf den Dru­ ckereigenschaften variiert.

Bei Schritten 5A bis 5E werden durch Detektoren Signale er­ zeugt, um bestimmte Eigenschaften des Druckers anzuzeigen. Bei dem Schritt 5A aus Fig. 5 wird ein rasterbasierter Al­ gorithmus verwendet, um im voraus die Menge an schwarzer Tinte zu bestimmen, die in einem oder mehreren Bändern auf­ gebracht wird. Bei einem Ausführungsbeispiel hängt die Men­ ge der schwarzen Tinte davon ab, ob ein schwarzes Objekt, dessen Höhe größer ist, als eine Bandhöhe, ein Unterdrucken erfordert. Wenn ein Objekt, dessen Höhe größer ist als eine Bandhöhe, unterdruckt wird, beispielsweise mit Cyan und Ma­ genta, dann wird die Anzahl von Düsen verglichen mit der Anzahl von Düsen, die erforderlich sind, um ein schwarzes Objekt zu drucken, das unterdruckt wird und dessen Objekt­ höhe kleiner als ein Band ist, erhöht.

Die Menge (oder Tintendichte) von aufzubringender schwarzer Tinte bestimmt die Temperatur des schwarzen Druckkopfes. Wenn die Temperatur des schwarzen Druckkopfes bekannt ist, ist auch die Tropfengöße der schwarzen Tinten bekannt. Eine Technik zum Erfassen der Menge von schwarzer Tinte, die aufzubringen ist, ist es, die Vollheit des Bandpuffers zu bestimmen und der Vollheit einen Indexwert zuzuordnen. Ein Weg, um die Vollheit des Bandpuffers zu bestimmen, ist es, digitale Merker bzw. Flags zu erfassen, die erzeugt werden, wenn in dem Bandpuffer Vollheitschwellwerte überschritten werden. Marker zu erzeugen ist bei gepufferten Systemen üb­ lich. Bandpuffer sind herkömmlich und werden in dem US- Patent Nr. 5,805,174 mit dem Titel "Display List Architec­ ture Having Two Dimensional Array of Zones" von Padmanabhan Ramchandran, das an den Bevollmächtigten der vorliegenden Erfindung übertragen wurde, beschrieben und werden hierin durch Bezugnahme aufgenommen. Ein Bandpuffer kann von einem Band bis zu einer ganzen Seite speichern.

Bei einem Schritt 6 aus Fig. 5 wird der bei dem Schritt 5A erzeugte Wert beispielsweise auf eine Verweistabelle bzw. Lookup-Tabelle angewendet, die den Wert einem Fluidvolumen pro Einheitsfläche zuordnet, das für die unterdruckte Tinte oder das unterdruckte Fixiermittel erforderlich ist. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der Vollheitwert durch einen Kompensationsalgorithmus verwendet, um das er­ wünschte Fluidvolumen pro Einheitsfläche zum Unterdrucken zu entwickeln.

Die Verweis-Tabelle oder der Algorithmus berücksichtigt auch die voraussichtliche erhöhte Temperatur des Unter­ druck-Druckkopfes. Bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem bei dem Schritt 4 ein nominales Volumen der Unterdrucken- Tinte identifiziert wird, ist bei dem Schritt 6 eine Ein­ stellung des nominalen Volumens basierend auf den Drucker­ eigenschaften vorgesehen.

Bei einem Schritt 7 aus Fig. 5 wird bestimmt, ob ein Tin­ tenausstoßelement abgefeuert wird, um bei einer bestimmten Pixelposition einen Punkt aufzubringen oder keinen Punkt aufzubringen, um das erwünschte Fluidvolumen pro Einheits­ fläche für das Unterdrucken zu erreichen. Bei einem Ausfüh­ rungsbeispiel wird das erwünschte Fluidvolumen gedruckt, indem die Punktdichte entlang der Durchlaufachse des Dru­ ckers variiert wird. Die Schritte 6 und 7 können bei einem Ausführungsbeispiel kombiniert sein, wenn die Tabelle oder der Algorithmus bei Schritt 6 die Anzahl von unterdruckten Punkten für jeden Bildpunkt direkt identifiziert.

Bei einem Schritt 8 aus Fig. 5 wird der Druckkopf für das Unterdruckfluid erregt, um Tinte oder Fixiermittel-Tropfen gemäß dem Schritt 7 aufzubringen. Durch ein dynamisches Auswählen dieses Fluidvolumens wird ein optimaleres Un­ terdruckfluidvolumen erzielt.

Bei einem Schritt 9 aus Fig. 5 wird bzw. werden die Bild­ tinten) zum Reproduzieren der Daten aus den Schritten 1 und 2 gedruckt. Dies kann von einem Überdruckschritt ge­ folgt sein, um die Tinte zu fixieren oder Farbverschiebun­ gen zu verhindern. Die Schritte 5B bis 5E aus Fig. 5 lie­ fern andere Druckereigenschaften, die auf geeignete Ver­ weis-Tabellen oder Algorithmen angewendet werden, um das Unterdrucken-Fluidvolumen einzustellen. Die Schritte 5A bis 5E können einzeln oder in einer beliebigen Kombination ver­ wendet werden. Bei dem Schritt 5B wird die tatsächliche Temperatur des schwarzen (oder andersfarbigen) Druckkopfes unter Verwendung eines beliebigen herkömmlichen thermischen Sensors erfaßt. Ein thermischer Sensor kann direkt in den Druckkopf eingebaut sein, wie z. B. in den Druckkopf, der in dem US-Patent Nr. 5,648,806 mit dem Titel "Stable Sub­ strate Structure for a Wide Swath Nozzle Array in a High Resolution Inkjet Printer" beschrieben ist, das an die Be­ vollmächtigte der vorliegenden Erfindung übertragen ist und hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird.

Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht eines Druckkopfsub­ strates 40, das typischerweise aus Silizium gebildet ist, mit darauf gebildeten Heizwiderständen 42 zur Verwendung als Tintenausstoßelemente. An dem Substrat 40 ist ferner ein thermischer Sensor 44 gebildet, der einfach eine PN- Junction bzw. einen PN-Übergang sein kann, deren Leitfähig­ keit mit der Temperatur des Substrats 40 in Beziehung steht. Ein beliebiger anderer thermischer Sensor kann ver­ wendet werden.

Der thermische Sensor 44 ist mit einer der verschiedenen Elektroden 46 entlang den Kanten des Substrates 40 verbun­ den, die Verbindungen mit Kontaktanschlußflächen an der Druckkassette herstellen. Diese Kontaktanschlußflächen an der Druckkassette sind dann mit verschiedenen Schaltungen bei dem Drucker selbst gekoppelt, um den Druckkopf zu steu­ ern und den thermischen Ablesewert von dem Sensor 44 zu empfangen.

Der Temperaturwert wird digitalisiert und entweder auf eine Verweis-Tabelle angewendet (Schritt 6 aus Fig. 5) oder bei einem Kompensationsalgorithmus verwendet, um letztlich die Dichte von Unterdrucken-Tintentropfen zu steuern, so daß das Fluidvolumen pro Einheitsfläche mit dem erwünschten Vo­ lumen übereinstimmt, wie es oben mit Bezug auf die Schritte 6, 7 und 8 in Fig. 5 diskutiert ist.

Das Tintentropfenvolumen wird aufgrund der Fluidmechanik der in den Druckkopf fließenden Tinte, durch die Tinten­ tropfenabfeuerrate beeinflußt. Der Graph aus Fig. 7 stellt die Veränderung bei dem Tropfengewicht gegenüber der Abfeu­ erfrequenz dar, wobei sich das Tropfengewicht über den Be­ reich der Abfeuerfrequenzen um bis zu 25% ändert.

Bei dem Schritt 5C aus Fig. 5 wird die Abfeuerrate des schwarzen Druckkopfes (oder anderer Tinte, die zu unterdru­ cken ist) erfaßt. Ein Detektor kann einen oder mehrere Zäh­ ler zum Zählen der Pulse umfassen, die während einer Zeit­ dauer an den Druckkopf angelegt werden. Der Frequenzwert wird auf eine Verweis-Tabelle oder einen Kompensationsalgo­ rithmus angewendet, um schließlich die Dichte von Flu­ idtropfen zu steuern, die verwendet werden, um eine be­ stimmte Tinte zu unterdrucken, wie es in Bezug auf die Schritte 6 bis 8 in Fig. 5 beschrieben ist.

Das Tropfengewicht erhöht sich allgemein während der Le­ bensdauer des Stiftes aufgrund der Abnützung an dem Stift. Der Schritt 5D aus Fig. 5 erzeugt einen Wert, der der akku­ mulierten Betriebszeit des Stiftes entspricht. Diese Be­ stimmung kann beispielsweise auf der Anzahl von abgefeuer­ ten Tropfen basieren oder auf der Gesamtzeit der Verwendung des Stiftes basieren. Ein solcher Wert wird auf eine Ver­ weis-Tabelle oder einen Kompensationsalgorithmus angewen­ det, wie es oben beschrieben ist, um die Menge von Unter­ drucken-Fluid zu steuern.

Das optimale Volumen von Unterdrucken-Fluid wird ferner durch die Eigenschaften des Mediums bestimmt. Diese Eigen­ schaften werden durch die relative Umgebungsfeuchtigkeit und die Umgebungstemperatur beeinflußt. Ein herkömmlicher Feuchtigkeitsdetektor ist innerhalb des Druckers angeord­ net, und sein Wert wird in einen Index für eine Verweis- Tabelle oder zur Verwendung durch einen Kompensationsalgo­ rithmus umgewandelt, wie es oben beschrieben ist. Die Aus­ gabe der Verweis-Tabelle oder des Algorithmus wird dann verwendet, um schließlich die Dichte der Unterdrucken- Tintentropfen zu steuern. Ferner kann die Umgebungstempera­ tur verwendet werden, und die Kombination aus Feuchtigkeit und Temperatur kann in einen Wert zur Verwendung durch die Verweis-Tabelle oder den Algorithmus umgewandelt werden.

Im Bereich niedriger relativer Feuchtigkeit (10% rel. Feuchtigkeit) ist der Feuchtigkeitsgehalt des Papieres niedrig. Es ist ein stärkeres Unterdrucken mit Fixiermittel oder Farbtinte erforderlich, um die Seite vorzubehandeln bevor die schwarze oder andersfarbige Tinte das Papier be­ rührt. Mit einem Feuchtigkeitssensor können basierend auf mehreren Feuchtigkeitsbereichen unter Verwendung der Ver­ weis-Tabelle oder des Kompensationsalgorithmus Pegel vor­ eingestellt sein. Unter heißen und feuchten Bedingungen (z. B. 35°C, 80% relative Feuchtigkeit) wird die Textdruckqua­ lität durch den hohen Feuchtigkeitsgehalt in dem Papier be­ einträchtigt, der eine schlechte Kantenschärfe (Verlaufen) bewirkt. Durch Verwendung von Temperatur- und Feuchtig­ keits-Messungen kann der Unterdrucken-Pegel verringert oder erhöht werden, um die Druckqualität zu optimieren.

Die in Fig. 5 verwendeten Techniken können verwendet wer­ den, um Punkte zu unterdrucken, überdrucken oder verschach­ teln bzw. überlappen.

Fig. 8 stellt eine Schaltung dar, die für verschiedene hierin beschriebene Techniken verwendet werden kann. Eine oder mehrere Verweis-Tabellen oder Algorithmen 48 führen das Farbanpassen, das Punktschattieren und das Auswählen des Unterdruckfluids durch. Der Detektor 49 erhält Eigen­ schaften des Druckers, die das Unterdrucken und/oder Über­ drucken beeinflussen. Der Detektor 49 erzeugt einen digita­ len Wert, der als ein Index für eine Verweis-Tabelle oder in einem Kompensationsalgorithmus 50 verwendet wird, die bzw. der dann einen Wert erzeugt, der das zu druckende Flu­ idvolumen pro Einheitsfläche anzeigt. Dieser Wert kann die Anzahl von Unterdrucken-Punkten, die für einen bestimmten Bildpunkt zu drucken sind, identifizieren. Die Druckvor­ richtung 51 druckt dann die tatsächlichen Punkte auf ein Medium, wie es in den Fig. 9 und 10 beschrieben ist.

Die Fig. 9A bis 9F stellen das Unterdrucken von schwar­ zer Tinte durch ein Fixiermittel in einem bidirektionalen Druckmodus dar. In Fig. 9A ist ein Durchlaufwagen 20, der sechs Druckkassetten 53 bis 58 mit einer Fixiermitteldruck­ kassette an beiden Enden beinhaltet, gezeigt, der von links nach rechts durchläuft. Es wird angenommen, daß der Buch­ stabe "T" in zwei Durchläufen unter Verwendung schwarzer Tinte gedruckt wird. Wenn der Buchstabe "T" größer als die Bandhöhe des Druckers ist, wird eine Anzahl Y von Düsen verwendet, um Schwarz zu drucken, wobei Y größer als eine Anzahl von Düsen ist, die verwendet werden, um eine weitere Farbe zu drucken oder um Schwarz zu drucken, wenn die Höhe von "T" kleiner als eine Bandhöhe ist. Bei dem ersten Durchgang von links nach rechts wird das Fixiermittelfluid von der Druckkassette 58 aufgebracht, und bei dem gleichen Durchlauf wird schwarze Tinte von der Druckkassette 54 über dem Fixiermittel aufgebracht, wie es in Fig. 9B gezeigt ist, die einen Querschnitt eines Blattes Papier 14 mit dem Fixiermittel und der schwarzen Tinte, die darauf gedruckt sind, darstellt. Eine beliebige andere Farbe kann durch das Fixiermittel unterdruckt werden. Fig. 9C ist eine Frontan­ sicht des Abschnittes des T, das auf das Papier 14 gedruckt wird. Das Volumen des aufgebrachten Fixiermittels wird un­ ter Verwendung eines beliebigen von den Verfahren bestimmt, die in Fig. 5 beschrieben sind.

Bei dem Durchgang von rechts nach links, der in Fig. 9D ge­ zeigt ist, wird zuerst das Fixiermittelfluid aus der Druck­ kassette 53 auf das Papier 14 gedruckt, gefolgt von Tinte von der schwarzen Tintenkassette 54, wie es in Fig. 9E ge­ zeigt ist, um den Buchstaben T in Fig. 9F fertigzustellen.

Bei einem Ausführungsbeispiel druckt die schwarze Tinten­ kassette 54 bei einer Auflösung von 600 Punkten pro Zoll (600 dpi; dpi = dots per inch) entlang der Papiervorschub­ achse und druckt mit bis zu 3600 dpi entlang der Durchlauf­ achse. Die Fixiermittel- und andere Farb-Druckkassetten können bei der gleichen Auflösung wie die schwarze Druck­ kassette oder einer geringeren wie z. B. 300 dpi, drucken. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Volumen der Unterdru­ cken-Tinte oder des Unterdrucken-Fixiermittels ca. 25% des Volumens der aufzubringenden schwarzen Tinte. Das relative Volumen muß jedoch auf den speziellen verwendeten Tinten und Fixiermitteln basieren, und deshalb kann eine optimale Menge hier nicht spezifiziert werden. Das Volumen der Un­ terdrucken-Tinte oder des Unterdrucken-Fixiermittels kann sich beispielsweise im Bereich zwischen 5 und 50% des Volu­ mens der schwarzen Tinte bewegen. Die Auflösung entlang der Durchlaufachse kann variiert werden, um das erwünschte Vo­ lumen von Unterdrucken-/Überdrucken-Fluid für jeden ge­ druckten Bildpunkt zu erzielen.

Fig. 10 zeigt die grundlegende Schaltungsanordnung bei den Druckkassetten, dem Wagen 20 und dem Drucker 10 zum Erzeu­ gen der Abfeuersignale für die Heizwiderstände bei den Druckköpfen. Die Hauptprozessorplatine 70 in dem Drucker führt die gut bekannten Schritte des Decodierens der Druck­ signale von dem Personalcomputer, der mit einem Eingang des Druckers verbunden ist, und des Erzeugens einer Bitmap bzw. einer Bittabelle der zu druckenden Punkte in einem Bandpuf­ fer, der einen Teil der Hauptprozessorplatine 70 bildet, aus. Zusätzliche Details einer Technik zum Erzeugen der Bittabelle der Punkte sind in dem US-Patent Nr. 5,805,174 mit dem Titel "Display List Architecture Having Two Dimen­ sional Array of Zones" von Padmanabhan Ramchandran zu fin­ den, das an die Bevollmächtigte der vorliegenden Erfindung übertragen und hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist. Die Daten werden an die gedruckte Schaltungsplatine 72 des Wa­ gens übertragen, die Zeitgebungssignale von dem optischen Codierstreifen 32 (Fig. 1) verwendet, um die Adressierungs­ signale zum Abfeuern ausgewählter Heizwiderstände in einem bestimmten Druckkopf zu erzeugen. Eine flexible Schaltung 74 des Wagens enthält Elektroden, die durch die Kontak­ tanschlußflächen an der Druckkassette-TAB-Schaltung 76 zu kontaktieren sind. Eine Steuerschaltung 78 an dem Druckkopf verteilt die Signale zu den verschiedenen Heizwiderstands­ schaltungen. Die Heizwiderstände (oder Abfeuerwiderstände) 80 verdampfen einen Teil der Tinte in ihrer zugeordneten Kammer, um ein Tröpfchen Tinte durch eine zugeordnete Düse in einem Düsenarray 82 auszustoßen. Der Wagen kann ferner Fixierkassetten oder andere Farbkassetten umfassen.

Die obige Beschreibung ist auf Drucker von einem Einzel­ durchlauftyp gerichtet, bei denen das Papier nach einem einzelnen Durchgang um eine Bandbreite verschoben wird. Das Unterdrucken kann ferner bei einem Mehrfachdurchgangsmodus des Druckens verwendet werden, bei dem Bänder von zwei auf­ einander folgenden Durchläufen entweder vollständig oder teilweise überlappen. Bei einem solchen Mehrfachdurchgang­ drucker muß der schwarze Druckkopf (oder Düsensatz) andere Farbdruckköpfe (oder Düsensätze) nicht an seinen beiden Seiten aufweisen, da das Überdrucken und Unterdrucken bei zwei separaten Durchgängen geschehen kann.

Die vorliegende Erfindung ist gleichfalls auf alternative Drucksysteme (nicht gezeigt) anwendbar, die alternative Me­ dien- und/oder Druckkopf-Bewegungsvorrichtungen verwenden, wie z. B. jene die ein rauhes bzw. Sand-Rad (grit wheel), eine Walzenzuführung (roll feed) oder eine Trommel- oder Vakuumriemen-Technologie umfassen, um das Druckmedium zu tragen und relativ zu der Druckkopfanordnung zu bewegen.

Bei einem Sandrad-Aufbau bewegen ein Sandrad bzw. ein Rad mit rauem Belag und eine Klemmrolle das Medium entlang ei­ ner Achse hin und her, während ein Wagen, der einen oder mehrere Druckkopfanordnungen trägt, entlang einer orthogo­ nalen Achse an dem Medium vorbei durchläuft. Bei einem Trommeldruckeraufbau ist das Medium an einer rotierenden Trommel angebracht, die entlang einer Achse rotiert während ein Wagen, der einen oder mehrere Druckkopfanordnungen trägt, entlang einer orthogonalen Achse an dem Medium vor­ bei durchläuft. Sowohl bei dem Trommel- als auch bei dem grit-wheel-Aufbau erfolgt das Durchlaufen typischerweise nicht in einer Hin-und-her-Weise, wie es bei dem in Fig. 1 dargestellten System der Fall ist.

Auf einem einzelnen Substrat können Mehrfachdruckköpfe ge­ bildet sein. Ferner kann sich ein Array von Druckköpfen über die gesamte Breite einer Seite erstrecken, so daß kein Durchlaufen der Druckköpfe nötig ist; nur das Papier wird senkrecht zu dem Array verschoben.

Um die Trocknungszeit zu beschleunigen kann ein Erwärmen des Papieres durch eine Wärmequelle in Verbindung mit der Erfindung verwendet werden.

Zusätzliche Druckkassetten in dem Wagen können orangefarbe­ ne, grüne, rote, blaue Tinten oder Tinten mit einem redu­ zierten Farbstoff-/Pigment-Pegel umfassen, wie z. B. ein helles Cyan, ein helles Magenta oder ein helles Gelb.

Claims (12)

1. Verfahren zum Drucken eines schwarzen Objektes durch einen Tintenstrahldrucker, wobei das schwarze Objekt eine Höhe aufweist, die größer als eine Bandhöhe des Tintenstrahldruckers ist, wobei der Drucker (10) einen oder mehrere Druckköpfe (22, 24, 26, 28) in Bezug zu einem Medium (14) bewegt, während der eine oder die mehreren Druckköpfe (22, 24, 26, 28) auf das Medium (14) drucken, wobei der eine oder die mehreren Druck­ köpfe (22, 24, 26, 28) einen ersten Satz von Düsen zum Drucken von Punkten eines ersten Fluids und einen zweiten Satz von Düsen zum Drucken von Punkten eines zweiten Fluids umfassen, wobei das zweite Fluid für eine Wechselwirkung mit dem ersten Fluid auf dem Medi­ um (14) vorgesehen ist, wobei das Verfahren den fol­ genden Schritt aufweist:
Einstellen eines Volumens des ersten Fluids, wobei das erste Fluid eine schwarze Tinte ist und über das zwei­ te Fluid gedruckt wird, und wobei das Volumen der schwarzen Tinte größer als ein Volumen des zweiten Fluids ist, wobei das Volumen der schwarzen Tinte durch ein Erhöhen einer Anzahl von Düsen in dem ersten Satz von Düsen im Vergleich zu einer Anzahl von Düsen in dem zweiten Satz von Düsen erhöht wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das zweite Fluid ein Fixiermittel ist.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das zweite Fluid eine Farbstoff-basierte Tinte ist.

4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das erste Fluid eine Pigment-basierte Tinte ist.

5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das erste Fluid über das zweite Fluid gedruckt wird.

6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der eine oder die mehreren Druckköpfe (22, 24, 26, 28) mindestens einen ersten Druckkopf (22) zum Drucken von cyanfarbener Tinte, einen zweiten Druckkopf (24) zum Drucken schwarzer Tinte, einen dritten Druckkopf (26) zum Drucken magentafarbener Tinte und einen vierten Druckkopf (28) zum Drucken gelber Tinte umfassen.

7. Vorrichtung bei einem Tintenstrahldrucker (10), mit folgenden Merkmalen:
einem oder mehreren Druckköpfen (22, 24, 26, 28), die einen ersten Satz von Düsen zum Drucken eines ersten Fluids und einen zweiten Satz von Düsen zum Drucken eines zweiten Fluids umfassen, wobei das zweite Fluid für eine Wechselwirkung mit dem ersten Fluid auf einem Medium (14) vorgesehen ist, wobei der erste Satz von Düsen eine größere Anzahl von Düsen als der zweite Satz von Düsen umfaßt, um ein schwarzes Objekt zu dru­ cken, das eine Höhe aufweist, die größer als eine Bandhöhe des Druckers ist;
einem Detektor (44) zum Erfassen einer Eigenschaft in­ nerhalb des Druckers (10); und
einer Steuerungseinrichtung zum Variieren eines Volu­ mens des ersten Fluids, wobei das erste Fluid schwarze Tinte ist, die zum Drucken des schwarzen Objektes ver­ wendet wird.

8. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, bei dem das zweite Fluid ein Fixiermittel ist.

9. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, bei dem das zweite Fluid eine Farbstoff-basierte Tinte ist.

10. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem das erste Fluid eine Pigment-basierte Tinte ist.

11. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, bei dem das erste Fluid über das zweite Fluid gedruckt wird.

12. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, bei dem der eine oder die mehreren Druckköpfe (22, 24, 26, 28) mindestens einen Druckkopf (22) zum Drucken einer cyanfarbenen Tinte, einen zweiten Druckkopf (24) zum Drucken einer schwarzen Tinte, einen dritten Druckkopf (26) zum Drucken einer magentafarbenen Tinte und einen vierten Druckkopf (28) zum Drucken einer gelben Tinte umfassen.