DE10117035B4

DE10117035B4 - Drucktechnik zum Verbergen von Bandgrenzen-Banderscheinungen

Info

Publication number: DE10117035B4
Application number: DE10117035A
Authority: DE
Inventors: Dan Portland Arquilevich; William S. Camas Osborne; Tod S. Vancouver Heiles; Mum Yew Lee
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2000-04-27
Filing date: 2001-04-05
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2021-04-06
Also published as: US6578943B2; GB2361670A; US20020041297A1; DE10117035A1; GB2361670B; GB0109934D0

Abstract

Verfahren zum Drucken eines schwarzen Bereichs auf einem Medium durch einen Tintenstrahldrucker, wobei der schwarze Bereich eine Höhe aufweist, die größer als eine Bandhöhe des Tintenstrahldruckers ist, wobei der Drucker (10) eine Mehrzahl von Druckköpfen (22, 24, 26, 28) relativ zu dem Medium (14) bewegt, während die Druckköpfe (22, 24, 26, 28) auf das Medium (14) drucken, wobei die Druckköpfe (22, 24, 26, 28) einen ersten Druckkopf mit einem ersten Satz von Düsen zum Drucken von Punkten eines ersten Fluids und einen zweiten Druckkopf mit einem 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 Medium (14) vorgesehen ist, wobei das Verfahren den folgenden Schritt aufweist:
Einstellen eines Volumens des zweiten Fluids von dem zweiten Druckkopf;
Aufbringen des Volumens des zweiten Fluids von dem zweiten Druckkopf auf das Medium;
Einstellen eines...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Tintenstrahldrucker und insbesondere auf eine Drucktechnik zum Minimieren eines über Druckbereiche, die durch einen Tintenstrahldrucker erzeugt werden, ungleichen Bandgrenzenverhaltens.
Die US-A-6,132,021 zeigt eine dynamische Anpassung des Fluidvolumens, das zum Unterdrucken und/oder Überdrucken von Pigment-basierten Tinten (oder anderer Tinten) verwendet wird, um die Trocknungszeit der Pigment-basierten Tinte zu beschleunigen oder ihre Haftung an einem Medium zu verbessern. Diese Technik funktioniert gut, die Anmelder der vorliegenden Erfindung haben jedoch erkannt, daß in bedruckten Bereichen, die eine unterdruckte schwarze Tinte enthalten, insbesondere beim Drucken eines schwarzen Objektes, dessen Höhe größer ist, als die Bandhöhe des Druckers, eine Weißraum- bzw. Leerflächen-Bandgrenzen-Banderscheinung auftritt.
Ein typischer qualitativ hochwertiger Farbtintenstrahldrucker druckt unter Verwendung von mindestens vier Tintenfarben: 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 dunkelste 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 Graphiken.
Für nicht-schwarze Farbtinten sind Farbstoff-basierte Tinten 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 Tinte in das Papier gesogen wird oder verläuft, trocknen Farbstoff-basierte Tinten schneller als die Pigment-basierten Tinten, die sich effektiv an der Papieroberfläche sammeln bzw. eine Lache bilden. Nicht-schwarze Farbtinten können ebenfalls Pigment-basiert sein.
Die US-A-6,132,021 zeigt eine dynamische Einstellung des Fluidvolumens, das zum Unterdrucken und/oder Überdrucken 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, Stiftbetriebslebensdauer, Umgebungstemperatur und Umgebungsfeuchtigkeit, 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-Bandgrenzenbanderscheinung aufweisen. Bei Drucksystemen, die ein Unterdrucken verwenden, sind kompakte Schwarz-, Cyan- und Magenta-Füllungen bandfrei, die Kombination dieser drei Farben in einem unterdruckten schwarzen Bereich zeigt jedoch eine Bandgrenzen-Banderscheinung. Ein Grund für die Banderscheinung ist es, daß schwarze Pigmente von den Bandgrenzen der unterdruckten schwarzen Tinte weg migrieren. 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 1A liegt die Leerflächen-Grenze zwischen Band 1 und Band 2 für ein Objekt, das kompakt schwarz und größer als 12,7 mm ist.
Die nachveröffentlichte EP 1 038 688 A1 beschreibt ein Verfahren zum Überdrucken und Unterdrucken von Tinte, um so eine Trocknungszeit von schwarzer Tinte ohne unerwünschte Farbverschiebungen zu beschleunigen. Der hier gelehrte Ansatz besteht darin, in einem ersten Druckdurchgang eine Farbe, z.B. Magenta, aufzudrucken, auf die anschließend die schwarze Farbe aufgedruckt wird, auf die wiederum anschließend die cyanfarbige Tinte aufgebracht wird, so daß sich eine Schichtstruktur ergibt. Beim Drucken eines Elements, das sich über zwei Bahnen erstreckt, wird bei einer bidirektionalen Bewegbarkeit des Wagens eine umgekehrte Schichtfolge bzw. Tintenfolge aufgebracht, nämlich zunächst eine cyanfarbige Tinte, dann eine schwarze Tinte und dann die magentafarbige Tinte.

Die EP 0 928 689 A2 beschreibt eine Druckvorrichtung, bei der auf einem Medium eine Bildregion bestehend aus einer ersten Bildregion und einer zweiten Bildregion erzeugt wird. Die erste Bildregion umfaßt eine erste Tinte, und die zweite Bildregion umfaßt eine zweite Tinte. Zur genauen Festlegung einer Kante eines schwarzen Bereichs wird eine Fixierungsflüssigkeit aufgebracht, um zumindest im Bereich der Kanten eine genaue Fixierung und somit einen scharfen Übergang zu ermöglichen.

Die EP 0 703 087 A2 beschreibt eine Tintenstrahldruckverfahren, welches auf ein Druckmaterial Tinte und eine Qualitätsverbesserungsflüssigkeit aufbringt, wobei abhängig von dem verwendeten Druckmodus zur Durchführung der Druckoperation die Qualitätsverbesserungsflüssigkeit in unterschiedlichen Modi aufgebracht werden.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Technik zu schaffen, die die Leerflächen-Bandgrenzen-Banderscheinung reduziert, wobei eine optimale 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 6 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 Pigmentbasiert 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 Tintenstrahldrucker zum Drucken eines schwarzen Objektes, dessen Höhe größer ist, als die Bandhöhe des Tintenstrahldruckers, geschaffen. Der Drucker umfaßt einen oder mehrere Druckköpfe, die sich in Bezug auf ein Medium bewegen, während die Druckköpfe auf das Medium drucken. Die Druckköpfe umfassen einen ersten Satz von Düsen zum Drucken von Punkten 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 schwarzen Tinte wird unter Verwendung einer größeren Anzahl von Düsen in dem ersten Satz verglichen mit der Anzahl von Düsen, 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 Objektes, dessen Höhe größer ist als eine Bandhöhe, erhöht wird.

Diese kurze Zusammenfassung ist vorgesehen, damit die Natur der Erfindung schnell verstanden werden kann. Ein vollständigeres Verständnis der Erfindung wird durch Bezug auf die folgende detailliertere Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele derselben in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen erhalten.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1A eine Weißraum-Bandgrenzen-Banderscheinung, die beim Drucken eines unterdruckten schwarzen Objektes auftritt, dessen Höhe größer ist, als ein Band;
1B eines von vielen Beispielen eines Tintenstrahldruckers, der die vorliegende Erfindung beinhaltet;
2 einen Durchlaufwagen in dem Drucker aus 1B und eine mögliche Anordnung von Druckkassetten bei dem Wagen;
3 eine perspektivische Ansicht von einer der Druckkassetten;
4 ein Flußdiagramm, das die grundlegenden Schritte darstellt, die bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden;
5 ein Flußdiagramm, das die Schritte des dynamischen Einstellens des Volumens des Unter-/Überdrucken-Fluids detaillierter darstellt;
6 eine perspektivische Ansicht eines Abschnittes eines Druckkopfes, die einen Temperatursensor auf dem Druckkopf darstellt;
7 die Wirkung der Abfeuerfrequenz auf das Tropfengewicht;
8 ein Ausführungsbeispiel der Hardware, die verwendet wird, um den Prozeß aus 5 auszuführen;
9A bis 9F das Drucken eines Textbuchstabens unter Verwendung eines bidirektionalen Durchlaufens und von Fixierstiften;
10 die elektronische Einrichtung innerhalb des Druckers zum Erzeugen der Erregungssignale für die Fluidaustoßelemente in den Druckköpfen.
Die Verwendung der gleichen Bezugszeichen in verschiedenen Zeichnungen zeigt ähnliche oder identische Gegenstände.
1B stellt ein Ausführungsbeispiels eines Tintenstrahldruckers 10 dar, das die Erfindung ausführt. Auch zahlreiche andere Bauarten, Modelle bzw. Entwürfe von Tintenstrahldruckern können verwendet werden, um diese Erfindung auszuführen.
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 Pigment/Farbstoff-Hybride, können aber Farbstoff-basiert sein.
Bei einem Ausführungsbeispiel werden Tinten oder Fixiermittel in ersetzbaren Tintenkassetten 27 über flexible Tinten-Röhren bzw. -Schläuche 29 ihren entsprechenden Druckkassetten 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-/Fixiermittel-Vorräte von den Druckkopfabschnitten separiert 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 eines Schlittenstabes 30 entlang einer Durchlaufachse bewegt. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Wagen stationär 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 Wagendurchlaufs abgefeuert werden.
2 stellt ein Beispiel eines Wagens 20 mit Druckkassetten 22, 24, 26 und 28 dar, die von der Vorderseite des Druckers 10 betrachtet in der Anordnung CKMY installiert sind. Andere Anordnungen und Farben können ebenfalls verwendet werden.
3 ist eine perspektivische Ansicht einer Druckkassette, die als eine beliebige der Druckkassetten in dem Wagen 20 dienen kann, wie z. B. als Druckkassette 22. Die Druckkassette 22 enthält ein Reservoir von Tinte oder weist einen Tintendurchgang auf, der mit einem Tintenvorrat abseits der Achse verbunden ist und der mit einem Druckkopfabschnitt 34 verbunden ist. Der Druckkopfabschnitt 34 besteht im Grunde aus einem Druckkopfsubstrat, das Tintenkanäle enthält, die zu Kammern führen, welche Tintenausstoßelemente umgeben. Eine Düsenplatte 36 ist über dem Substrat angeordnet, wobei jede Düse über einer Tintenausstoßkammer liegt. Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Düsen in einem flexiblen Band (einer TAB-Schaltung 37) gebildet. Kontaktflächen 38 kontaktieren Elektroden bei dem Wagen 20 und führen über Bahnen an der TAB-Schaltung 37 elektrische Signale an das Druckkopfsubstrat. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel 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 Anzahl 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 zusätzliche 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 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 (1) verschoben, und der Wagen 20 setzt das Durchlaufen fort. Es ist wichtig, daß die Bänder der gleichen Farbe, die während jedem Durchlauf gedruckt 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 unterschiedlichen 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, Pigmentbasiert oder Pigment-/Farbstoff-basiert. Da die schwarze Tinte speziell entwickelt ist, um nicht in das Papier zu bluten bzw. auszulaufen, weist die schwarze Tinte typischerweise eine längere Trocknungszeit auf, als die Farbtinten. Somit wird die Trocknungszeit der schwarzen Tinte häufig zum "Flaschenhals" für die Trocknungszeit eines Blattes 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. 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 erste 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 Tinte/des unterdruckten Fixiermittels beeinflußt, bestimmt. Solche Eigenschaften können von einem Algorithmus zum Erfassen von Füllungen mit hoher Dichte oder von hohen Tintenflüssen (Schritt 2A), von einem thermischen Sensor, der in ein Druckkopfsubstrat eingebettet ist (Schritt 2B), von einem Signal, das die Betriebsfrequenz des Druckkopfes identifiziert (Schritt 2C), von einem Signal, das die Betriebslebensdauer des Druckkopfes anzeigt (Schritt 2D) oder von einem Sensor für eine Umgebungs-Temperatur/-Feuchtigkeit zum Anzeigen der Eigenschaften des Mediums (Schritt 2E) erhalten werden. Bei Schritt 2 kann eine beliebige von diesen Eigenschaften oder eine beliebige Kombination dieser Eigenschaften verwendet werden.
Bei einem Schritt 3 werden die bei Schritt 2 identifizierten Eigenschaften verwendet, um das Volumen von Fluid (entweder einer unterdruckten Farbtinte oder eines Fixiermittels) 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 anderen Ausführungsbeispiel wird die Pulsbreite der Pulse, die an die Tintenausstoßelemente, wie z. B. Widerstände oder piezoelektrische Elemente, angelegt werden, eingestellt, 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.
5 ist ein Flußdiagramm, das den Prozeß aus 4 zum Einstellen des Volumens von Fluid beim Unterdrucken einer Pigment-basierten Tinte, wie z. B. schwarzer Tinte oder einer beliebigen anderen Tinte, für die ein Unterdrucken erwünscht ist, zeigt.
Bei Schritten 1 und 2 aus 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 Drucken des Objektes erfordert. Wenn die Höhe eines bestimmten Objektes größer als die Bandhöhe ist, wird das schwarze Objekt 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 angepaßt, die durch den Drucker reproduzierbar ist, und Anordnungen von Tintenpunkten (Erzeugung von Halbtönen bzw. Punktschattierung) werden bestimmt, um die erwünschte Farbe mit den spezifischen Tinten, die durch den Drucker verwendet werden, zu reproduzieren.
Bei einem Schritt 4 wird das Unterdrucken durch eine bestimmte Tinte (durch bestimmte Tinten) oder ein Fixiermittel bestimmt. Bei einem Ausführungsbeispiel wird schwarz durch eine Mischung aus Cyan- und Magenta-Tinten unterdruckt. Wenn zwei Fixiermitteldruckkassetten verwendet werden, wird bei dem Schritt 4 der Beitrag von jeder der Fixiermittelkassetten 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 Druckereigenschaften variiert.
Bei Schritten 5A bis 5E werden durch Detektoren Signale erzeugt, um bestimmte Eigenschaften des Druckers anzuzeigen. Bei dem Schritt 5A aus 5 wird ein rasterbasierter Algorithmus verwendet, um im voraus die Menge an schwarzer Tinte zu bestimmen, die in einem oder mehreren Bändern aufgebracht wird. Bei einem Ausführungsbeispiel hängt die Menge 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 Magenta, 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 Objekthöhe 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 üblich. Ein Bandpuffer kann von einem Band bis zu einer ganzen Seite speichern.
Bei einem Schritt 6 aus 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 erwünschte Fluidvolumen pro Einheitsfläche zum Unterdrucken zu entwickeln.
Die Verweis-Tabelle oder der Algorithmus berücksichtigt auch die voraussichtliche erhöhte Temperatur des Unterdruck-Druckkopfes. Bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem bei dem Schritt 4 ein nominales Volumen der Unterdrucken-Tinte identifiziert wird, ist bei dem Schritt 6 eine Einstellung des nominalen Volumens basierend auf den Druckereigenschaften vorgesehen.
Bei einem Schritt 7 aus 5 wird bestimmt, ob ein Tintenausstoßelement abgefeuert wird, um bei einer bestimmten Pixelposition einen Punkt aufzubringen oder keinen Punkt aufzubringen, um das erwünschte Fluidvolumen pro Einheitsfläche für das Unterdrucken zu erreichen. Bei einem Ausführungsbeispiel wird das erwünschte Fluidvolumen gedruckt, indem die Punktdichte entlang der Durchlaufachse des Druckers 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 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 Unterdruckfluidvolumen erzielt.
Bei einem Schritt 9 aus 5 wird bzw. werden die Bildtinte(n) zum Reproduzieren der Daten aus den Schritten 1 und 2 gedruckt. Dies kann von einem Überdruckschritt gefolgt sein, um die Tinte zu fixieren oder Farbverschiebungen zu verhindern. Die Schritte 5B bis 5E aus 5 liefern andere Druckereigenschaften, die auf geeignete Verweis-Tabellen oder Algorithmen angewendet werden, um das Unterdrucken-Fluidvolumen einzustellen. Die Schritte 5A bis 5E können einzeln oder in einer beliebigen Kombination verwendet 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.
6 ist eine perspektivische Ansicht eines Druckkopfsubstrates 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 Leitfähigkeit mit der Temperatur des Substrats 40 in Beziehung steht. Ein beliebiger anderer thermischer Sensor kann verwendet werden.
Der thermische Sensor 44 ist mit einer der verschiedenen Elektroden 46 entlang den Kanten des Substrates 40 verbunden, 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 steuern und den thermischen Ablesewert von dem Sensor 44 zu empfangen.
Der Temperaturwert wird digitalisiert und entweder auf eine Verweis-Tabelle angewendet (Schritt 6 aus 5) oder bei einem Kompensationsalgorithmus verwendet, um letztlich die Dichte von Unterdrucken-Tintentropfen zu steuern, so daß das Fluidvolumen pro Einheitsfläche mit dem erwünschten Volumen übereinstimmt, wie es oben mit Bezug auf die Schritte 6, 7 und 8 in 5 diskutiert ist.
Das Tintentropfenvolumen wird aufgrund der Fluidmechanik der in den Druckkopf fließenden Tinte, durch die Tintentropfenabfeuerrate beeinflußt. Der Graph aus 7 stellt die Veränderung bei dem Tropfengewicht gegenüber der Abfeuerfrequenz dar, wobei sich das Tropfengewicht über den Bereich der Abfeuerfrequenzen um bis zu 25% ändert.
Bei dem Schritt 5C aus 5 wird die Abfeuerrate des schwarzen Druckkopfes (oder anderer Tinte, die zu unterdrucken ist) erfaßt. Ein Detektor kann einen oder mehrere Zähler zum Zählen der Pulse umfassen, die während einer Zeitdauer an den Druckkopf angelegt werden. Der Frequenzwert wird auf eine Verweis-Tabelle oder einen Kompensationsalgorithmus angewendet, um schließlich die Dichte von Fluidtropfen zu steuern, die verwendet werden, um eine bestimmte Tinte zu unterdrucken, wie es in Bezug auf die Schritte 6 bis 8 in 5 beschrieben ist.
Das Tropfengewicht erhöht sich allgemein während der Lebensdauer des Stiftes aufgrund der Abnützung an dem Stift. Der Schritt 5D aus 5 erzeugt einen Wert, der der akkumulierten Betriebszeit des Stiftes entspricht. Diese Bestimmung kann beispielsweise auf der Anzahl von abgefeuerten Tropfen basieren oder auf der Gesamtzeit der Verwendung des Stiftes basieren. Ein solcher Wert wird auf eine Verweis-Tabelle oder einen Kompensationsalgorithmus angewendet, wie es oben beschrieben ist, um die Menge von Unterdrucken-Fluid zu steuern.
Das optimale Volumen von Unterdrucken-Fluid wird ferner durch die Eigenschaften des Mediums bestimmt. Diese Eigenschaften werden durch die relative Umgebungsfeuchtigkeit und die Umgebungstemperatur beeinflußt. Ein herkömmlicher Feuchtigkeitsdetektor ist innerhalb des Druckers angeordnet, und sein Wert wird in einen Index für eine Verweis-Tabelle oder zur Verwendung durch einen Kompensationsalgorithmus umgewandelt, wie es oben beschrieben ist. Die Ausgabe der Verweis-Tabelle oder des Algorithmus wird dann verwendet, um schließlich die Dichte der Unterdrucken-Tintentropfen zu steuern. Ferner kann die Umgebungstemperatur 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 berührt. Mit einem Feuchtigkeitssensor können basierend auf mehreren Feuchtigkeitsbereichen unter Verwendung der Verweis-Tabelle oder des Kompensationsalgorithmus Pegel voreingestellt sein. Unter heißen und feuchten Bedingungen (z. B. 35°C, 80% relative Feuchtigkeit) wird die Textdruckqualität durch den hohen Feuchtigkeitsgehalt in dem Papier beeinträchtigt, der eine schlechte Kantenschärfe (Verlaufen) bewirkt. Durch Verwendung von Temperatur- und Feuchtigkeits-Messungen kann der Unterdrucken-Pegel verringert oder erhöht werden, um die Druckqualität zu optimieren.
Die in 5 verwendeten Techniken können verwendet werden, um Punkte zu unterdrucken, überdrucken oder verschachteln bzw. überlappen.
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 Eigenschaften des Druckers, die das Unterdrucken und/oder Überdrucken beeinflussen. Der Detektor 49 erzeugt einen digitalen 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 Fluidvolumen pro Einheitsfläche anzeigt. Dieser Wert kann die Anzahl von Unterdrucken-Punkten, die für einen bestimmten Bildpunkt zu drucken sind, identifizieren. Die Druckvorrichtung 51 druckt dann die tatsächlichen Punkte auf ein Medium, wie es in den 9 und 10 beschrieben ist.
Die 9A bis 9F stellen das Unterdrucken von schwarzer Tinte durch ein Fixiermittel in einem bidirektionalen Druckmodus dar. In 9A ist ein Durchlaufwagen 20, der sechs Druckkassetten 53 bis 58 mit einer Fixiermitteldruckkassette an beiden Enden beinhaltet, gezeigt, der von links nach rechts durchläuft. Es wird angenommen, daß der Buchstabe „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 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. 9C ist eine Frontansicht des Abschnittes des T, das auf das Papier 14 gedruckt wird. Das Volumen des aufgebrachten Fixiermittels wird unter Verwendung eines beliebigen von den Verfahren bestimmt, die in 5 beschrieben sind.
Bei dem Durchgang von rechts nach links, der in 9D gezeigt ist, wird zuerst das Fixiermittelfluid aus der Druckkassette 53 auf das Papier 14 gedruckt, gefolgt von Tinte von der schwarzen Tintenkassette 54, wie es in 9E gezeigt ist, um den Buchstaben T in 9F fertigzustellen.
Bei einem Ausführungsbeispiel druckt die schwarze Tintenkassette 54 bei einer Auflösung von 600 Punkten pro Zoll (600 dpi; dpi = dots per inch) entlang der Papiervorschubachse und druckt mit bis zu 3600 dpi entlang der Durchlaufachse. Die Fixiermittel- und andere Farb-Druckkassetten können bei der gleichen Auflösung wie die schwarze Druckkassette oder einer geringeren wie z. B. 300 dpi, drucken. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Volumen der Unterdrucken-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 Unterdrucken-Tinte oder des Unterdrucken-Fixiermittels kann sich beispielsweise im Bereich zwischen 5 und 50% des Volumens der schwarzen Tinte bewegen. Die Auflösung entlang der Durchlaufachse kann variiert werden, um das erwünschte Volumen von Unterdrucken-/Überdrucken-Fluid für jeden gedruckten Bildpunkt zu erzielen.
10 zeigt die grundlegende Schaltungsanordnung bei den Druckkassetten, dem Wagen 20 und dem Drucker 10 zum Erzeugen der Abfeuersignale für die Heizwiderstände bei den Druckköpfen. Die Hauptprozessorplatine 70 in dem Drucker führt die gut bekannten Schritte des Decodierens der Drucksignale 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 Bandpuffer, der einen Teil der Hauptprozessorplatine 70 bildet, aus. Die Daten werden an die gedruckte Schaltungsplatine 72 des Wagens übertragen, die Zeitgebungssignale von dem opti schen Codierstreifen 32 (1) verwendet, um die Adressierungssignale zum Abfeuern ausgewählter Heizwiderstände in einem bestimmten Druckkopf zu erzeugen. Eine flexible Schaltung 74 des Wagens enthält Elektroden, die durch die Kontaktanschlußflächen an der Druckkassette-TAB-Schaltung 76 zu kontaktieren sind. Eine Steuerschaltung 78 an dem Druckkopf verteilt die Signale zu den verschiedenen Heizwiderstandsschaltungen. 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 Einzeldurchlauftyp 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 aufeinander folgenden Durchläufen entweder vollständig oder teilweise überlappen. Bei einem solchen Mehrfachdurchgangdrucker 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 Medien- und/oder Druckkopf-Bewegungsvorrichtungen verwenden, wie z. B. jene die ein rauhes bzw. Sand-Rad (grit wheel), eine Rollenzuführung (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 einer Achse hin und her, während ein Wagen, der einen oder mehrere Druckkopfanordnungen trägt, entlang einer orthogonalen 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 vorbei 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 1 dargestellten System der Fall ist.
Auf einem einzelnen Substrat können Mehrfachdruckköpfe gebildet 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 orangefarbene, grüne, rote, blaue Tinten oder Tinten mit einem reduzierten Farbstoff-/Pigment-Pegel umfassen, wie z. B. ein helles Cyan, ein helles Magenta oder ein helles Gelb.

Claims

Verfahren zum Drucken eines schwarzen Bereichs auf einem Medium durch einen Tintenstrahldrucker, wobei der schwarze Bereich eine Höhe aufweist, die größer als eine Bandhöhe des Tintenstrahldruckers ist, wobei der Drucker (10) eine Mehrzahl von Druckköpfen (22, 24, 26, 28) relativ zu dem Medium (14) bewegt, während die Druckköpfe (22, 24, 26, 28) auf das Medium (14) drucken, wobei die Druckköpfe (22, 24, 26, 28) einen ersten Druckkopf mit einem ersten Satz von Düsen zum Drucken von Punkten eines ersten Fluids und einen zweiten Druckkopf mit einem 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 Medium (14) vorgesehen ist, wobei das Verfahren den folgenden Schritt aufweist: Einstellen eines Volumens des zweiten Fluids von dem zweiten Druckkopf; Aufbringen des Volumens des zweiten Fluids von dem zweiten Druckkopf auf das Medium; Einstellen eines Volumens des ersten Fluids von dem ersten Druckkopf, wobei das erste Fluid eine schwarze Tinte ist, und wobei das Volumen des ersten Fluids von dem ersten Druckkopf größer als ein Volumen des zweiten Fluids von dem zweiten Druckkopf ist; Aufbringen des Volumens des ersten Fluids von dem ersten Druckkopf auf das Medium, wobei das Volumen des ersten Fluids über das Volumen des zweiten Fluids aufgebracht wird, wobei das größere Volumen des ersten Fluids durch Verwenden einer größeren Anzahl von Düsen in dem ersten Satz von Düsen zum Aufbringen des Volumens des ersten Fluids, verglichen mit einer Anzahl von Düsen, die in dem zweiten Satz von Düsen verwendet wird, erreicht wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das zweite Fluid ein Fixiermittel ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das zweite Fluid eine Farbstoff-basierte Tinte ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das erste Fluid eine Pigment-basierte Tinte ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Mehrzahl von Druckköpfen (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.
Tintenstrahldrucker (10) zum Drucken eines schwarzen Bereichs auf einem Medium, wobei der schwarze Bereich eine Höhe aufweist, die größer als eine Bandhöhe des Tintenstrahldruckers ist, mit folgenden Merkmalen: einer Mehrzahl von Druckköpfen (22, 24, 26, 28), die einen ersten Druckkopf mit einem ersten Satz von Düsen zum Drucken eines ersten Fluids und einen zweiten Druckkopf mit einem 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; einer Steuerungseinrichtung, die wirksam ist, um ein Volumen des zweiten Fluids von dem zweiten Druckkopf einzustellen, und den zweiten Druckkopf zu steu ern, um das Volumen des zweiten Fluids von dem zweiten Druckkopf auf das Medium aufzubringen; ein Volumen des ersten Fluids von dem ersten Druckkopf einzustellen, und den ersten Druckkopf zu steuern, um das Volumen des ersten Fluids von dem ersten Druckkopf über das Volumen des zweiten Fluids aufzubringen, wobei das erste Fluid eine schwarze Tinte ist, und wobei das Volumen des ersten Fluids von dem ersten Druckkopf größer als ein Volumen des zweiten Fluids von dem zweiten Druckkopf ist; und um den ersten Druckkopf anzusteuern, um das größere Volumen des ersten Fluids durch Verwenden einer größeren Anzahl von Düsen in dem ersten Satz von Düsen zum Aufbringen des Volumens des ersten Fluids, verglichen mit einer Anzahl von Düsen, die in dem zweiten Satz von Düsen verwendet wird, zu erreichen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 6, bei dem das zweite Fluid ein Fixiermittel ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 6, bei dem das zweite Fluid eine Farbstoff-basierte Tinte ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem das erste Fluid eine Pigment-basierte Tinte ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, bei dem die Mehrzahl von Druckköpfen (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.