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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum mehrfarbigen Tintendruck, bei
dem ein Tintendruckkopf mindestens eine erste Düse für
eine erste Farbe umfasst, bei deren Ansteuerung mindestens ein Tintentropfen
ausgesendet und ein Bildpunkt erster Farbe auf einen Aufzeichnungsträger
gedruckt wird, und bei dem der Tintendruckkopf mindestens eine weitere
Düse für mindestens eine weitere Farbe umfasst, bei
deren Ansteuerung mindestens ein Tintentropfen ausgesendet wird
und einen Bildpunkt der weiteren Farbe druckt.
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Beim
Tintendruck wird ein Bild auf einem Aufzeichnungsträger
durch gesteuerte Positionierung von Tintentröpfchen erzeugt.
Die Farbe wird mit Hilfe einer Vielzahl von Düsen auf den
zu bedruckenden Aufzeichnungsträger gebracht. Die Düsen
werden von einer komplexen Steuerung so angesteuert, dass die von
ihnen erzeugten Bildpunkte ein Rasterbild ergeben. Für
jede Farbe werden eigene Düsen verwendet. Neben der Farbe
Schwarz werden beim CMY-Farbsystem auch die Grundfarben Cyan, Magenta
und Gelb eingesetzt, die in Farbmischung eine Vielzahl von Farbtönen
ergeben. Beim RGB-Farbsystem (Rot, Grün, Blau) werden in
Subtraktivmischung verschiedenste Mischfarben erzeugt. Außerdem
gibt es zahlreiche kundenspezifische Farbmischungen aus kundenspezifischen
Grundfarben.
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Einzelne
Düsen können durch Papierstaub, Luftblasen oder
Eintrocknen der Tinte nach längeren Betriebspausen ausfallen.
Wenn eine Düse keine Tintentröpfchen mehr emittieren kann,
treten Streifen im Druckbild auf. Daher wird bei Tintendruckern
z. B. in bestimmten Zeitabständen zwischen den Druckseiten über
die ganze Breite des Druckbildes ein Farbbalken gedruckt oder es
werden zufällig verteilte Tintentröpfchen emittiert.
Letzteres führt jedoch zu optisch sichtbarer Verschlechterung
des Druckbildes.
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Aus
der
EP 1 038 677 A1 ist
ein Verfahren bekannt, bei dem zur Vermeidung der Verstopfung von
Düsen diese mit einer erhöhten Signalamplitude angesteuert
werden. Demzufolge werden sich aufbauende Verstopfungen an der Düsenöffnung
oder in der Düse durch Erhöhung des Strömungsflusses
der Tinte beseitigt.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum mehrfarbigen Tintendruck
anzugeben, welches einfach arbeitet und eine hohe Druckqualität
gewährleistet.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen
angegeben.
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Die
Erfindung geht von der Überlegung aus, dass in der Praxis
auf den Druckseiten eine bestimmte Druckfarbe, z. B. Schwarz, ungleich
häufiger vorkommt, als andere Druckfarben, die für
den Mehrfarbendruck erforderlich sind. Für diese anderen
Druckfarben ergeben sich für die zugehörigen Düsen
eine höhere Stillstandszeit, sodass hier die Gefahr der Verstopfung
und Austrocknung zunimmt. Wenn nun der überwiegende Teil
einer Druckseite mit der ersten Grundfarbe, z. B. Schwarz, bedruckt
wird, sollte es möglich sein, Bildpunkte einer anderen
Farbe über die Bildpunkte dieser ersten Grundfarbe zu drucken. Wenn
diese erste Grundfarbe so dunkel ist, dass die weitere Farbe auf
diesem dunklen Hintergrund nicht sichtbar ist, so ist die optische
Bildqualität nicht beeinträchtigt. Beim geschilderten
Fall überlagert sich die weitere Farbe der ersten Grundfarbe.
Es ist aber auch möglich, dass sich die erste Grundfarbe
der zuvor gedruckten weiteren, helleren Farbe überlagert, d.
h. die erste Grundfarbe wird erst dann gedruckt, wenn bereits die
weitere Farbe auf den Aufzeichnungsträger vorhanden ist.
Solange die überlagerte erste Grundfarbe dunkler als die
weitere Farbe ist, wird diese weitere Farbe vom dunkleren Farbton
der ersten Grundfarbe überdruckt und für den Betrachter unsichtbar
gemacht.
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Bei
herkömmlichen Tintendruckköpfen ist die Steuerung
derart, dass Tintentröpfchen sehr genau auf einzelne Positionen
bzw. Punkte auf dem Aufzeichnungsträger gerichtet werden
können. Diese Steuerung basiert auf einer Anwendungssoftware, die
entsprechend der Erfindung abzuändern ist. Ein Hardwareeingriff
selbst ist nicht erforderlich, sodass das Verfahren nach der Erfindung
einfach durchführbar ist.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden im Folgenden anhand der Figuren erläutert.
Darin zeigt
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1 ein
einfaches Prinzip eines Tintendruckkopfes für den Mehrfarbendruck,
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2 den
Aufbau eines Tintendruckkopfes mit 96 Düsen für
die Farben Schwarz, Cyan, Magenta und Gelb,
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3 einen
Tintenkopf mit einer Vielzahl von Modulen für eine gesamte
Druckbreite eines Aufzeichnungsträgers, und
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4 ein
Flussdiagramm für einen Softwarealgorithmus zur Vermeidung
der Verstopfung von Düsen des Tintendruckkopfes.
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1 zeigt
schematisch einen Tintendruckkopf 10 eines DOD-Druckers
(Drop an Demand), bei dem Tintentropfen die Düsen nur dann
verlassen, wenn sie tatsächlich gebraucht werden. Im Unterschied
dazu werden bei CIJ-Druckern (Continuous Inc Jet) ein Tintenstrahl über
eine oder mehrere Düsen aus dem Druckkopf ausgesendet und
durch Elektroden abgelenkt. Der Tintendruckkopf 10 enthält in
diesem schematischen Beispiel vier Düsen 12, 14, 16, 18,
wobei aus der Düse 12 schwarze Tinte, aus der
Düse 14 Tinte der Farbe Cyan, aus der Düse 16 Tinte
der Farbe Magenta und aus der Düse Tinte der Farbe Gelb
emittiert wird. Die Düsen 12 bis 18 werden
mit Hilfe einer Steuerung 20 angesteuert, wobei jede der
Düsen 12 bis 18 zu einem Bildpunkt 22 als eine
vorbestimmte Position auf einem Aufzeichnungsträger 24,
z. B. Papier, ausgerichtet ist und zu diesem Ziel einen oder mehrere
Tintentröpfchen aussendet. Die Tropfenerzeugung kann je
nach verwendetem Druckkopftyp entweder durch Wärmezufuhr (Rubble
Jet) oder durch Veränderung des Kammervolumens in einem
Düsenkanal (Piezo Inkjet) erfolgen.
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Bei
zahlreichen Anwendungen wird überwiegend Tinte der Farbe
Schwarz verwendet, beispielsweise zum Schreiben von Text. Demzufolge
wird am häufigsten die Düse 12 eingesetzt,
durch die hindurch ein hoher Tintenstrom fließt. Die Gefahr
einer Eintrocknung dieser Düse 12 ist relativ
gering. Dagegen werden die Düsen 14, 16, 18 für
den Mehrfarbendruck im Allgemeinen seltener verwendet, was auch daran
erkennbar ist, dass bei handelsüblichen Druckern die Tintenbehälter
für derartige Farben im Vergleich zum Tintenbehälter
für die Farbe Schwarz relativ klein sind. Bei diesen Düsen 14, 16, 18 mit
den Grundfarben für den Mehrfarbendruck besteht die erhöhte
Gefahr der Eintrocknung der Tinte. Um dies zu vermeiden, muss in
bestimmten Zeitabständen ein Reinigungszyklus für
diese Düsen 14, 16, 18 erfolgen,
bei dem Tintentröpfchen ausgesendet werden. Bei dem Beispiel
nach 1 wird zunächst von der Düse 12 ein
schwarzer Bildpunkt 22 gedruckt, indem diese Düse 12 einen
Tropfen schwarzer Tinte zum Aufzeichnungsträger 24 sendet.
Im vorliegenden Fall sind die Bedingungen derart, dass für
die Düse 14 für die Farbe Cyan ein Reinigungszyklus
erforderlich ist. Daher wird bei diesem Beispiel nach der Erfindung von
der Düse 14 ebenfalls ein Tintentropfen auf den schwarz
eingefärbten Bildpunkt 22 ausgesendet, welcher
sich der schwarzen Farbe überlagert. Diese schwarze Farbe
hat eine solche Hintergrund-Deckkraft, dass für den Betrachter
die Farbe Cyan nicht sichtbar wird. Auf diese Weise wird erreicht,
dass einerseits ein schwarzer Bildpunkt 22 gedruckt wird und
andererseits ein Reinigungszyklus für die Düse 14 durchgeführt
wird. In gleicher Weise kann auch ein Reinigungszyklus für
die Düsen 16 für die Farbe Magenta oder
die Düse 18 für die Farbe Gelb durchgeführt
werden. Für ein Farbsystem mit weiteren Farben, wie z.
B. den Zusatzfarben Hellcyan und Hellmagenta, Photo-Cyan oder Photo-Magenta
ist diese Vorgehensweise ebenfalls möglich, wobei die entsprechenden
Düsen hier in der 1 nicht
eingezeichnet sind.
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Da
die Farben Magenta oder Cyan ebenfalls eine kräftige Hintergrundfarbe
bilden, ist es auch möglich, die Farbe Gelb auf dem Hintergrund
eines Bildpunktes mit der Farbe Magenta oder der Farbe Cyan zu drucken,
ohne dass dies ohne weiteres sichtbar wäre. Problematisch
wäre jedoch ein Druck von Bildpunkten auf dem Hintergrund
eines Bildpunktes der relativ blassen Farbe Gelb.
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2 zeigt
einen Druckkopf 30 für einen Vier-Farben-Druck.
Der Druckkopf 30 enthält insgesamt 96 Düsen
für die Farben Schwarz, Cyan, Magenta und Gelb, und zwar
48 Düsen für die Farbe Schwarz, und jeweils 16
Düsen für die anderen Grundfarben des CMY-Farbsystems.
Mit ihm ist eine Auflösung von 300 dpi (dots per inch)
möglich. Durch Neigen der Düsenzeile 31 bei
Ausrichtung der Zeile senkrecht zur Papiertransportrichtung 32 wird
eine verbesserte Auflösung erreicht. Der Druckkopf 30 wird
in Zeilenrichtung 34 bewegt, wobei die 96 Düsen Bildpunkte
auf dem Aufzeichnungsträger drucken. Die Steuerung ist
so programmiert, dass bei längeren Betriebspausen der Düsen
für die Farben Cyan, Magenta und/oder Gelb Bildpunkte zur
Reinigung der Düsen auf Bildpunkte gedruckt werden, die
von 48 Düsen für die schwarze Farbe gedruckt werden
können. Ebenso ist es möglich, zuerst die helleren
Farben Cyan, Magenta und/oder Gelb an Positionen zu drucken, an
denen zu einem späteren Zeitpunkt die Farbe Schwarz gedruckt
wird, die dann die zuvor gedruckte Farbe überdeckt.
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3 zeigt
einen Druckkopf 40, bei dem eine Vielzahl von Druckkopfmodulen 30 nach
Art des Druckkopfes 30 so matrixartig angeordnet sind,
dass die gesamte Druckbreite eines Aufzeichnungsträgers bedruckt
werden kann, ohne dass der Druckkopf 40 in Zeilenrichtung
bewegt werden muss. Der Aufzeichnungsträger wird in Richtung
des Pfeils 42 bewegt, wobei die Druckkopfmodule 30 spaltenweise Bildpunkte
drucken. In Spaltenrichtung 44 sind sechs Druckkopfmodule 30 und
in Zeilenrichtung 46 fünf Druckmodule angeordnet.
Insgesamt sind 7.680 Düsen für eine Druckbreite
von 325 mm angeordnet. Auch bei dieser matrixartigen Anordnung von
Druckkopfmodulen 30 kann die Erfindung angewendet werden.
Für Düsen mit einem längeren Betriebsstillstand
kann ein Reinigungszyklus dann durchgeführt werden, wenn
in der betreffenden Spalte ein Bildpunkt, beispielsweise mit der
Farbe Schwarz, gedruckt worden ist oder noch gedruckt wird und diesem
Bildpunkt ein nicht-schwarzer Bildpunkt überlagert oder
zuvor gedruckt werden kann.
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4 zeigt
ein Flussdiagramm für einen Steuerprogrammabschnitt zur
Steuerung der Reinigung einer Düse, welche in diesem Fall
die Tinte der Farbe Cyan emittiert. Im Schritt S1 beginnt der Programmabschnitt
für die Überwachung dieser Düse. Im Schritt
S2 wird die aktuelle Stillstandszeit Ts für diese Düse
geladen. Im Vergleichsschritt S3 wird überprüft,
ob diese Stillstandszeit Ts abgelaufen ist. Ist dies nicht der Fall
so wird zum Schritt S3 zurück verzweigt. Fall Ts abgelaufen
ist, so wird im nachfolgenden Schritt S4 geprüft, ob durch
eine Düse für schwarze Tinte ein schwarzer Bildpunkt
auf dem Aufzeichnungsträger gedruckt worden ist. Falls
dies nicht zutrifft, wird zurück verzweigt. Andernfalls
wird zum nächsten Schritt S5 verzweigt, in welchem auf dem
schwarzen Bildpunkt durch die betreffende Düse n Tintentropfen
gedruckt werden, wobei n eine ganze Zahl ist. Anschließend
wird zum Schritt S1 zurück verzweigt.
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Da
bei erhöhter Temperatur oder verringerter Luftfeuchtigkeit
die Gefahr einer Verstopfung einer Düse erhöht
ist, kann die Stillstandszeit Ts abhängig von diesen Größen
eingestellt werden. Beispielsweise kann diese Stillstands zeit Ts
bei zunehmender Temperatur verkleinert und bei zunehmender Luftfeuchtigkeit
vergrößert werden. Gleiches gilt für
die Zahl n der ausgesendeten Tintentröpfchen. Diese kann
bei erhöhtem Reinigungsbedarf vergrößert
werden. Bei der Stillstandszeit kann auch eine Ruhezeit mit einbezogen
werden, in welcher der Tintendruckkopf nicht in Betrieb ist.
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Wie
weiter vorne erwähnt, ist es nicht unbedingt erforderlich,
nicht-schwarze Bildpunkte einem schwarzen Bildpunkt zu überlagern,
um einen Reinigungszyklus durchzuführen. Es kann ausreichen, wenn
das überlagernde Bildpunktdrucken auf einer dunklen Grundfarbe
als Hintergrund erfolgt.
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Weiterhin
ist es möglich, Reinigungszyklen für die Düsen
nach einem Zufallsalgorithmus durchzuführen, bei dem fortlaufend
zufällig ausgewählte Düsen und/oder in
zufälligen Zeitabständen Bildpunkte drucken, die
den vorher oder nachher gedruckten dunklen Bildpunkten überlagert
oder unterlagert werden.
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- 10
- Tintendruckkopf
- 12
bis 18
- Düsen
- 20
- Steuerung
- 22
- Bildpunkt
- 24
- Aufzeichnungsträger
- 30
- Druckkopf
- 32
- Papiertransportrichtung
- 34
- Zeilenrichtung
- 40
- Druckkopf
- 42
- Pfeil
- 44
- Spaltenrichtung
- 46
- Zeilenrichtung
- S1
bis S5
- Verfahrensschritte
- Ts
- Stillstandszeit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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