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Die Erfindung betrifft eine Tintenstrahl-Druckvorrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren sowie eine Vorrichtung, mit denen die Genauigkeit der Positionierung von Tintentropfen erhöht werden kann.
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Tintenstrahl-Druckvorrichtungen können zum Bedrucken von Aufzeichnungsträgern (wie z.B. Papier) eingesetzt werden. Dazu werden meist mehrere Düsen verwendet, um Tintentropfen auf den Aufzeichnungsträger zu feuern und so ein gewünschtes Druckbild auf dem Aufzeichnungsträger zu erzeugen.
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Eine Düse einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung kann von Zeile zu Zeile Unterschiede bei der Positionierung von Tintentropfen auf einem Aufzeichnungsträger aufweisen. Derartige Schwankungen der Tropfenpositionierung können zu einer Beeinträchtigung der Druckqualität führen. Insbesondere können durch Schwankungen der Tropfenpositionierung Linienunschärfe und/oder Inhomogenitäten in Druckbildern verursacht werden.
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Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, Schwankungen der Tropfenpositionierung einer Düse einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung zu reduzieren, um die Druckqualität der Tintenstrahl-Druckvorrichtung zu erhöhen. Die Aufgabe wird jeweils durch die Merkmale des unabhängigen Verfahrensanspruchs 1 sowie durch die Merkmale des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs 10 gelöst.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Verbesserung der Positionierung von Tintentropfen einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung beschrieben. Die Druckvorrichtung umfasst zumindest eine Düse, wobei der Aktuator der Düse gemäß einem Zeilentakt angesteuert werden kann, um Bildpunkte in unterschiedlichen Zeilen auf einen Aufzeichnungsträger zu drucken.
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Das Verfahren umfasst das Ermitteln, dass von der Düse in einer ersten Zeile kein Tintenausstoß und in einer nachfolgenden zweiten Zeile ein Tintenausstoß bewirkt werden soll. Außerdem umfasst das Verfahren das Ansteuern des Aktuators der Düse für die erste Zeile mit einem Anregungs-Puls, der eingerichtet ist, eine Schwingung von Tinte in einer Tintenkammer der Düse zu bewirken und/oder aufrechtzuerhalten, ohne dass ein Tintentropfen von der Düse ausgestoßen wird. Des Weiteren umfasst das Verfahren das Ansteuern des Aktuators der Düse für die zweite Zeile mit einem Ausstoß-Puls, um einen Tintentropfen von der Düse auszustoßen.
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Der Ausstoß-Puls kann derart ausgebildet sein, dass durch den Ausstoß-Puls ein Tintentropfen mit einer Ziel-Tropfengeschwindigkeit bewirkt werden würde, wenn der Aktuator der Düse auch für die vorhergehende erste Zeile mit einem Ausstoß-Puls angesteuert worden wäre. Ferner kann der Ausstoß-Puls derart ausgebildet sein, dass durch den Ausstoß-Puls ein Tintentropfen mit einer abweichenden Tropfengeschwindigkeit bewirkt werden würde, wenn in der ersten Zeile keine Anregung des Aktuators der Düse erfolgt wäre. Der Anregungs-Puls kann derart auf den Ausstoß-Puls abgestimmt sein, dass durch den Ausstoß-Puls ein Tintentropfen mit einer kompensierten Tropfengeschwindigkeit bewirkt wird, da in der ersten Zeile eine Anregung des Aktuators der Düse mit dem Anregungs-Puls erfolgt ist, wobei die kompensierte Tropfengeschwindigkeit näher bei der Ziel-Tropfengeschwindigkeit liegt als die abweichende Tropfengeschwindigkeit.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Tintenstrahl-Druckvorrichtung zum Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers beschrieben. Die Tintenstrahl-Druckvorrichtung umfasst zumindest eine Düse mit einem Aktuator der gemäß einem Zeilentakt angesteuert werden kann, um Bildpunkte in unterschiedlichen Zeilen auf einen Aufzeichnungsträger zu drucken. Außerdem umfasst die Druckvorrichtung eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, auf Basis von Druckdaten in Bezug auf ein zu druckendes Druckbild zu ermitteln, dass von der Düse in einer ersten Zeile kein Tintenausstoß und in einer nachfolgenden zweiten Zeile ein Tintenausstoß bewirkt werden soll. Des Weiteren ist die Steuereinheit eingerichtet, den Aktuator der Düse für die erste Zeile mit einem Anregungs-Puls anzusteuern, der eingerichtet ist, eine Schwingung von Tinte in einer Tintenkammer der Düse zu bewirken und/oder aufrechtzuerhalten, ohne dass ein Tintentropfen von der Düse ausgestoßen wird. Außerdem ist die Steuereinheit eingerichtet, den Aktuator der Düse für die zweite Zeile mit einem Ausstoß-Puls anzusteuern, um einen Tintentropfen von der Düse auszustoßen. Der Anregungs-Puls und der Ausstoß-Puls können wie oben dargelegt ausgebildet sein.
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Im Weiteren werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der schematischen Zeichnung näher beschrieben. Dabei zeigen:
- 1a ein Blockdiagramm einer beispielhaften Tintenstrahl-Druckvorrichtung;
- 1b eine beispielhafte Strecke eines Tintentropfens zwischen Düse und Aufzeichnungsträger;
- 2a einen schematischen Aufbau einer Düse;
- 2b beispielhafte Messgrößen an einer Düse;
- 2c beispielhafte Druckdaten zur Ansteuerung der Düsen einer Druckvorrichtung;
- 2d beispielhafte Pulse zur Ansteuerung der Düsen einer Druckvorrichtung;
- 2e einen beispielhaften Zusammenhang zwischen der Ansteuerfrequenz einer Düse und der Tropfengeschwindigkeit;
- 3a beispielhafte Druckdaten zur Ansteuerung der Düsen einer Druckvorrichtung unter Verwendung eines Anregungs-Pulses;
- 3b einen beispielhaften Anregungs-Puls;
- 3c einen beispielhaften zeitlichen Verlauf der Schwingung des Meniskus einer Düse; und
- 4 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Verbesserung der Tropfenpositionierung von Düsen einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung.
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Die in 1a dargestellte Druckvorrichtung 100 ist für den Druck auf einen bogen- oder blatt- oder platten- oder bandförmigen Aufzeichnungsträger 120 ausgelegt. Der Aufzeichnungsträger 120 kann aus Papier, Pappe, Karton, Metall, Kunststoff, Textilien, einer Kombination davon und/oder sonstigen geeigneten und bedruckbaren Materialien hergestellt sein. Der Auszeichnungsträger 120 wird entlang der Transportrichtung 1 (dargestellt durch einen Pfeil) durch das Druckwerk 140 der Druckvorrichtung 100 geführt.
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Das Druckwerk 140 der Druckvorrichtung 100 umfasst in dem dargestellten Beispiel zwei Druckriegel 102, wobei jeder Druckriegel 102 für das Drucken mit Tinte einer bestimmten Farbe verwendet werden kann (z.B. Schwarz, Cyan, Magenta und/oder Gelb und ggf. MICR-Tinte). Des Weiteren umfasst die Druckvorrichtung 100 typischerweise zumindest eine Fixier- bzw. Trocknungseinheit, die eingerichtet ist, ein auf den Aufzeichnungsträger 120 gedrucktes Druckbild zu fixieren.
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Ein Druckriegel 102 kann ein oder mehrere Druckköpfe 103 umfassen, die ggf. in mehreren Reihen nebeneinander angeordnet sind, um die Bildpunkte unterschiedlicher Spalten 31, 32 eines Druckbildes auf den Aufzeichnungsträger 120 zu drucken. In dem in 1a dargestellten Beispiel umfasst ein Druckriegel 102 fünf Druckköpfe 103, wobei jeder Druckkopf 103 die Bildpunkte einer Gruppe von Spalten 31, 32 eines Druckbildes auf den Aufzeichnungsträger 120 druckt.
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Jeder Druckkopf 103 des Druckwerks 140 umfasst in der in 1a abgebildeten Ausführungsform mehrere Düsen 21, 22, wobei jede Düse 21, 22 eingerichtet ist, Tintentropfen auf den Aufzeichnungsträger 120 zu feuern oder zu stoßen. Ein Druckkopf 103 des Druckwerks 140 kann beispielsweise mehrere Tausend effektiv genutzte Düsen 21, 22 umfassen, die entlang mehrerer Reihen quer zur Transportrichtung 1 des Aufzeichnungsträgers 120 angeordnet sind. Mittels der Düsen 21, 22 eines Druckkopfs 103 des Druckwerks 140 können Bildpunkte einer Zeile eines Druckbildes auf den Aufzeichnungsträger 120 quer zur Transportrichtung 1, d.h. entlang der Breite des (hier bahnförmigen) Aufzeichnungsträgers 120, gedruckt werden.
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Die Druckvorrichtung 100 umfasst ferner eine Steuereinheit 101, z.B. eine Ansteuer-Hardware und/oder einen Controller, die eingerichtet ist, die Aktuatoren der einzelnen Düsen 21, 22 der einzelnen Druckköpfe 103 des Druckwerks 140 anzusteuern, um in Abhängigkeit von Druckdaten das Druckbild auf den Aufzeichnungsträger 120 aufzubringen.
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Das Druckwerk 140 der Druckvorrichtung 100 umfasst somit zumindest einen Druckriegel 102 mit K Düsen 21, 22, die mit einem bestimmten Zeilentakt bzw. mit einer bestimmten Ansteuerfrequenz angesteuert werden können, um eine Zeile, die quer zu der Transportrichtung 1 des Aufzeichnungsträgers 120 verläuft, mit K Pixeln bzw. K Spalten 31, 32 eines Druckbildes auf den Aufzeichnungsträger 120 zu drucken, z.B. mit K>1000. Der Zeilentakt zeigt somit an, mit welcher Taktung Zeilen eines Druckbildes auf einen Aufzeichnungsträger 120 gedruckt werden. Die Ansteuerfrequenz entspricht dabei typischerweise dem Zeilentakt, so dass die Düsen 21, 22 eines Druckkopfes 103 bzw. Druckriegels 102 pro Zeile eines zu druckenden Druckbildes genau einmal angesteuert werden. Insbesondere kann der Aktor einer Düse 21, 22 für eine Zeile angesteuert werden (mit einem Ausstoß-Puls), um einen Tintenausstoß für einen (nicht-weißen) Bildpunkt in der Zeile zu bewirken, oder angesteuert werden, um keinen Tintenausstoß (für einen weißen Bildpunkt in der Zeile) zu bewirken. Die Düsen 21, 22 sind in dem dargestellten Beispiel unbeweglich bzw. fest in der Druckvorrichtung 100 verbaut, und der Aufzeichnungsträger 120 wird mit einer bestimmten Transportgeschwindigkeit an den feststehenden Düsen 21, 22 vorbeigeführt. Durch eine Änderung der Transportgeschwindigkeit wird (bei einer konstanten Bildpunkt-Auflösung entlang der Transportrichtung 1) der Zeilentakt bzw. die Ansteuerfrequenz in entsprechender Weise geändert.
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Die Druckqualität eines Druckbildes hängt unter anderem von der Genauigkeit der Positionierung der einzelnen Tintentropfen der unterschiedlichen Düsen 21, 22 der Tintenstrahl-Druckvorrichtung 100 ab. Die Genauigkeit der Positionierung eines Tintentropfens hängt dabei insbesondere von der Tropfengeschwindigkeit ab, mit der ein Tintentropfen von einer Düse 21, 22 auf einen Aufzeichnungsträger 120 gefeuert wird. Dies ist beispielhaft in 1b dargestellt. Insbesondere zeigt 1b eine Düse 21, 22, durch die ein Tintentropfen 131 mit einer bestimmten Tropfengeschwindigkeit 134 herausgestoßen wird. Die Tropfengeschwindigkeit 134 hängt dabei z.B. von der Auslenkung eines Aktuators bzw. Aktors der Düse 21, 22 ab. Insbesondere hängt die Tropfengeschwindigkeit 134 eines Tintentropfens 131 von dem Puls, insbesondere von der Wellenform des Pulses, ab, mit dem der Aktuator einer Düse 21, 22 angesteuert wird. Der Aktuator einer Düse 21, 22 wird dabei typischerweise mit einer bestimmten Ansteuerfrequenz (d.h. gemäß dem Zeilentakt) angesteuert, um Tintentropfen 131 auszustoßen.
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Der Tintentropfen 131 durchfliegt auf seinem Weg zu dem Aufzeichnungsträger 120 die Strecke 132, die typischerweise als Druckspalt bezeichnet wird. Zur gleichen Zeit bewegt sich der Aufzeichnungsträger 120 mit einer bestimmten Transportgeschwindigkeit entlang der Transportrichtung 1 an der Düse 21, 22 vorbei. Als Folge daraus hängt die Position 133 (entlang der Transportrichtung 1), an der der Tintentropfen 131 auf den Aufzeichnungsträger 120 auftrifft, von der Transportgeschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers 120 und von der Tropfengeschwindigkeit 134 des Tintentropfens 131 ab.
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2a zeigt einen beispielhaften Aufbau einer Düsenanordnung bzw. Düse 21, 22 eines Druckkopfs 103. Die Düse 21, 22 umfasst Wände 202, welche zusammen mit einem Aktuator 220 und einer Düsenöffnung 201 ein Behältnis bzw. eine Kammer 212 zur Aufnahme von Tinte bilden. Über die Düsenöffnung 201 der Düse 21, 22 kann ein Tintentropfen 131 auf den Aufzeichnungsträger 120 gefeuert bzw. gestoßen werden. Die Tinte bildet an der Düsenöffnung 201 einen sogenannten Meniskus 210. Des Weiteren umfasst die Düse 21, 22 einen Aktuator 220 (z.B. ein piezoelektrisches Element), der eingerichtet ist, das Volumen der Kammer 212 zur Aufnahme der Tinte zu verändern bzw. den Druck in der Kammer 212 der Düse 21, 22 zu verändern. Insbesondere kann durch den Aktuator 220 infolge einer Auslenkung 222 das Volumen der Kammer 212 reduziert und somit der Druck in der Kammer 212 erhöht werden. So kann ein Tintentropfen 131 über die Düsenöffnung 201 aus der Düse 21, 22 ausgestoßen werden. 2a zeigt eine entsprechende Auslenkung 222 des Aktuators 220 (gepunktete Linien). Außerdem kann durch den Aktuator 220 das Volumen der Kammer 212 vergrößert werden (siehe Auslenkung 221), um neue Tinte über einen Einlass (nicht in 2a dargestellt) in das Behältnis bzw. in die Kammer 212 zu saugen.
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Durch eine Auslenkung 221, 222 des Aktuators 220 kann somit die Tinte innerhalb der Düsenanordnung 200 bewegt werden und die Kammer 212 kann unter Druck gesetzt werden. Dabei bewirkt eine bestimmte Bewegung des Aktuators 220 eine entsprechende bestimmte Bewegung der Tinte bzw. des Meniskus 210. Die bestimmte Bewegung des Aktuators 220 wird typischerweise durch eine entsprechende bestimmte Wellenform oder einen entsprechenden bestimmten Puls eines Ansteuersignals des Aktuators 220 bewirkt. Insbesondere kann durch einen Fire Puls (auch als Ausstoß-Puls bezeichnet) zur Ansteuerung des Aktuators 220 bewirkt werden, dass die Düse 21, 22 über die Düsenöffnung 201 einen Tintentropfen 131 ausstößt. Durch unterschiedliche Ansteuersignale bzw. Ausstoß-Pulse an den Aktuator 220 können unterschiedliche Tintentropfen 131 ausgestoßen werden. Insbesondere können so Tintentropfen 131 mit unterschiedlicher Tropfengröße (z.B. 5pl, 7pl oder 12pl) ausgestoßen werden. Des Weiteren kann durch einen Pre-Fire Puls (auch als Vorausstoß-Puls bezeichnet) zur Ansteuerung des Aktuators 220 bewirkt werden, dass die Düse 21, 22 zwar eine Bewegung der Tinte und eine Schwingung des Meniskus 210 bewirkt, dabei aber über die Düsenöffnung 201 kein Tintentropfen 131 ausgestoßen wird.
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2b veranschaulicht unterschiedliche Messgrößen einer Düse 21, 22. Insbesondere veranschaulicht 2b einen beispielhaften Puls 231, durch den der Meniskus 210 der Düse 21, 22 in Schwingung versetzt wird. Bei dem Puls 231 kann es sich z.B. um einen Ausstoß-Puls handeln. Des Weiteren zeigt 2b die durch den Puls 231 bewirkte Auslenkung 232 des Meniskus 210 als Funktion der Zeit. Ferner zeigt 2b die Bewegungs- bzw. Schwingungsgeschwindigkeit 233 des Meniskus 210 als Funktion der Zeit.
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Die durch einen Puls 231 bewirkte Schwingung des Meniskus 210 einer Düse 21, 22 weist typischerweise eine größere zeitliche Dauer auf als die Periodendauer einer Periode des Zeilentaktes. Als Folge daraus schwingt der Meniskus 210 einer Düse 21, 22 infolge eines Ausstoß-Pulses für einen Bildpunkt in einer bestimmten Zeile eines Druckbildes noch, wenn der Aktuator 220 der Düse 21, 22 mit einem Ausstoß-Puls für einen Bildpunkt einer direkt nachfolgenden Zeile des Druckbildes angesteuert wird. Somit bewirkt der Ausstoß-Puls für die nachfolgende Zeile eine Schwingung des Meniskus 210 der Düse 21, 22 ausgehend von einem bereits vorliegenden Schwingungszustand des Meniskus 210.
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Andererseits klingt die Schwingung des Meniskus 210 einer Düse 21, 22 mit steigender Anzahl von Perioden des Zeilentaktes nach-und-nach ab, wenn kein erneuter Puls 231 zur Anregung des Meniskus 210 erfolgt, z.B. weil keine nicht-weißen Bildpunkte gedruckt werden sollen. Wenn dann nach zwei oder mehr Perioden des Zeilentaktes wieder eine Anregung des Meniskus 210 der Düse 21, 22 durch einen Ausstoß-Puls erfolgt, so wird durch den Ausstoß-Puls ggf. eine Schwingung des Meniskus 210 der Düse 21, 22 ausgehend von einem Ruhezustand des Meniskus 210 bewirkt.
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Eine Schwingung des Meniskus 210, die ausgehend von einem bereits vorliegenden Schwingungszustand des Meniskus 210 bewirkt wird, ist typischerweise unterschiedlich zu einer Schwingung des Meniskus 210, die ausgehend von einem Ruhezustand des Meniskus 210 bewirkt wird. Insbesondere kann die Schwingung in dem ersten Fall, je nach Phase des bereits vorliegenden Schwingungszustands, eine größere oder eine kleinere Schwingungsenergie aufweisen als die Schwingung in dem zweiten Fall. Als Folge daraus kann auch die Tropfengeschwindigkeit 134 eines ausgestoßenen Tintentropfens 131 für diese beiden Fälle unterschiedlich sein.
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Allgemein kann somit festgehalten werden, dass die Tropfengeschwindigkeit 134 eines ausgestoßenen Tintentropfens 131 und damit die Position 133 eines Tintentropfens 131 auf einem Aufzeichnungsträger 120 von dem Schwingungszustand des Meniskus 210 einer Düse 21, 22 abhängen kann, den der Meniskus 210 aufweist, wenn eine Ausstoß-Puls bewirkt wird.
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2c zeigt beispielhafte Druckdaten für mehrere unterschiedliche Zeilen 250 und mehrere unterschiedliche Spalten 31, 32 eines Druckbildes. Dabei können die Druckdaten für einen Bildpunkt in einer bestimmten Zeile 250 und in einer bestimmten Spalte 31, 32 anzeigen, dass ein Ausstoß-Puls 252 erfolgen soll, oder dass eine Pause 251 erfolgen soll, bei der keine Anregung des Meniskus 210 erfolgt. Die zeitlichen Verläufe der entsprechenden Ansteuersignale für den Ausstoß-Puls 252 und für die Pause 251 sind beispielhaft in 2d darge stellt.
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In der obersten Spalte 31, 32 in 2c wird der Aktuator 220 der entsprechenden Düse 21, 22 in jeder Periode des Zeilentaktes mit einem Ausstoß-Puls 252 angesteuert. In der zweiten Spalte 31, 32 erfolgt nur noch eine Ansteuerung mit einem Ausstoß-Puls 252 in jeder zweiten Periode, usw. Als Folge aus der unterschiedlichen Periodizität der Ausstoß-Pulse 252 ist der Schwingungszustand des Meniskus 210 der unterschiedlichen Düsen 21, 22 bei einem Ausstoß-Puls 252 unterschiedlich. Die unterschiedlichen Schwingungszustände haben wiederum unterschiedliche Tropfengeschwindigkeiten 134 und unterschiedliche Tropfenpositionierungen zur Folge. Folglich kann die Druckqualität durch die unterschiedliche Periodizität der Ausstoß-Pulse 252 beeinträchtigt werden.
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2e veranschaulicht beispielhafte Zusammenhänge 261, 262 zwischen der Tropfengeschwindigkeit 134 und der Ansteuerfrequenz bzw. dem Zeilentakt. Wie z.B. aus den Punkten 262, 263 ersichtlich ist, können die Tropfengeschwindigkeiten 134 für unterschiedliche Ansteuerfrequenzen bzw. Zeilentakte signifikant voneinander abweichen. Diese Abweichungen der Tropfengeschwindigkeiten 134 können dadurch erklärt werden, dass sich durch eine Änderung der Ansteuerfrequenz bzw. des Zeilentaktes unterschiedliche Schwingungszustände des Meniskus 210 einer Düse 21, 22 bei Ansteuerung mit einem Ausstoß-Puls 252 ergeben. Die unterschiedlichen Schwingungszustände des Meniskus 210 können, wie oben dargelegt, zu unterschiedlichen Tropfengeschwindigkeiten 134 führen.
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Des Weiteren kann aus 2e entnommen werden, dass die Tropfengeschwindigkeit 134 mit sinkender Ansteuerfrequenz bzw. mit sinkendem Zeilentakt sinkt. Das liegt daran, dass bei relativ hohen Ansteuerfrequenzen bzw. relativ kurzen Zeilentakten die noch vorhandene Energie in einer Düse 21, 22 genutzt wird, um den Tintentropfen in einer nachfolgenden Periode des Zeilentaktes auszustoßen. Als Folge daraus geht relativ wenig Energie beim Beschleunigen der schwingungsfähigen Masse innerhalb der Düse 21, 22 verloren. Bei relativ niedrigen Ansteuerfrequenzen bzw. relativ langen Zeilentakten, ist die vorhandene Energie in einer Düse 21, 22 relativ niedrig, so dass erst die gesamte Masse in der Düsenkammer 212 der Düse 21, 22 beschleunigt werden muss, so dass diese Energie nicht mehr für die Beschleunigung eines Tintentropfens 131 zur Verfügung steht.
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Das Einschieben von ein oder mehreren Pausen 251 zwischen zwei Ausstoß-Pulsen 252 kann als eine ganzzahlige Reduzierung der Ansteuerfrequenz bzw. Verlängerung des Zeilentaktes betrachtet werden. Folglich kann das Drucken von einer variierenden Anzahl von „weißen“ Bildpunkten in einer Spalte 31, 32 eines Druckbildes zu variierenden Tropfengeschwindigkeiten 134 und somit zu variierenden Tropfenpositionierungen führen. Die variierenden Tropfenpositionierungen können dann insbesondere bei relativ großflächigen homogenen Rasterflächen zu sichtbaren Druckartefakten führen.
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3a zeigt die Druckdaten aus 2c, bei denen die Pausen 251 durch jeweils einen Anregungs-Puls 351 ersetzt wurden. Dabei ist ein Anregungs-Puls 351 ausgebildet, um eine Schwingung des Meniskus 210 einer Düse 21, 22 zu bewirken und/oder aufrechtzuerhalten, ohne dass dabei ein Tintenausstoß erfolgt. Durch das Einschieben von ein oder mehreren Anregungs-Pulsen 351 kann bewirkt werden, dass der Schwingungszustand des Meniskus 210 einer Düse 21, 22 bei jedem Zeilentakt nahezu unverändert bleibt, unabhängig davon, ob in einem vorhergehenden Zeilentakt ein Ausstoß-Puls 252 bewirkt wurde oder nicht. Als Folge daraus kann die Tropfengeschwindigkeit 134 der von einer Düse 21, 22 ausgestoßenen Tintentropfen 131 angeglichen werden.
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3c zeigt einen beispielhaften zeitlichen Verlauf der Auslenkung 232 eines Meniskus 210 in Reaktion aus einen Ausstoß-Puls 252. Aus 3c ist ersichtlich, dass der Meniskus 210 an unterschiedlichen Zeitpunkten 241, 242 unterschiedliche Auslenkungen 232 aufweist. Der Anregungs-Puls 351 kann ein bestimmte Phase 352 aufweisen, die auf die Schwingung bzw. die Auslenkung 232 des erneut anzuregenden Meniskus 210 abgestimmt ist. Beispielsweise kann der Anregungs-Puls 351 derart auf die Auslenkung 232 des Meniskus 210 abgestimmt sein, dass die Schwingung des Meniskus 210 mit einer möglichst geringen Energie aufrechterhalten werden kann. Zu diesem Zweck kann der Anregungs-Puls 251 ausgebildet sein, um in Phase mit der Schwingung des Meniskus 210 zu sein.
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Zwischen zwei Ausstoß-Pulsen 252 kann somit ein Überbrückungs- und/oder Anregungs-Puls 351 eingeschoben werden, der den Meniskus 210 einer Düse 21, 22 derart am Schwingen hält, dass der durch den folgenden Ausstoß-Puls 252 bewirkte Tintentropfen 131 mit einer bestimmten Ziel-Tropfengeschwindigkeit 134 ausgestoßen wird. Zu diesem Zweck werden der Zeitpunkt bzw. die Phase 352 der Anregung bevorzugt an die Schwingung des Meniskus 210 angepasst, um die Schwingung, insbesondere mit möglichst wenig Energie, aufrechtzuerhalten. Beispielsweise kann die Anregung in dem in 3c dargestellten Beispiel bevorzugt an dem Zeitpunkt 242 erfolgen. Die Phase 352 des Anregungs-Pulses 351 kann entsprechend eingestellt werden. Die Phase 352 eines Anregungs-Pulses 351 kann z.B. experimentell bestimmt werden.
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Beispielsweise kann die Phase 352 des Überbrückungs- und/oder Anregungs-Pulses 351 derart an die Schwingung des Meniskus 210 angepasst werden, dass der Überbrückungs- und/oder Anregungs-Puls 351 (zumindest teilweise) in Phase zu der Schwingung des Meniskus 210 ist (und somit die Schwingung des Meniskus 210 unterstützt). Insbesondere kann der der Überbrückungs- und/oder Anregungs-Puls 351 derart ausgelegt und/oder zeitlich positioniert sein, dass der Schwingung des Meniskus 210 Energie zugeführt wird, um die Schwingung des Meniskus 210 aufrechtzuerhalten.
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Der Anregungs-Puls 351 kann ausgebildet sein, gerade so viel Energie in eine Düse 21, 22 einzukoppeln, dass der Meniskus 210 schwingt und dabei kein Tintenausstoß erfolgt. Der Anregungs-Puls 351 kann beispielsweise beim Drucken eines homogenen Rasters verwendet werden. Insbesondere kann der Anregungs-Puls 351 bei Pausenzeiten zwischen Bildpunkten eingefügt werden, um die Schwingung des Meniskus 210 einer Düse 21, 22 aufrechtzuerhalten. Dabei ist der Anregungs-Puls 351 nicht auf das Vermeiden des Eintrocknens von Tinte in einer Düse 21, 22 bei relativ langen Pausenzeiten gerichtet, sondern auf das Aufrechterhalten der Schwingungen in einer Düse 21, 22. Der Anregungs-Puls 351 kann primär bei dem Druck von Rasterflächen eingesetzt werden, um die Düsen 21, 22 eines Druckkopfes 103 in einem solchen Fall möglichst nahe an einem optimalen Arbeitspunkt (d.h. möglichst nah an einer bestimmten Ziel-Schwingungsenergie) zu betreiben.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 400 zur Verbesserung der Positionierung von Tintentropfen 131 einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung 100, die zumindest eine Düse 21, 22 umfasst. Die Düse 21, 22 kann einen Aktuator 220 umfassen, der gemäß einem Zeilentakt angesteuert werden kann, um Bildpunkte in unterschiedlichen Zeilen auf einen Aufzeichnungsträger 120 zu drucken. Unterschiedliche Perioden des Zeilentaktes können mit einer bestimmten Periodendauer aufeinander folgen, wobei in jeder Periode typischerweise der Bildpunkt genau einer Zeile 250 durch die Düse 21, 22 gedruckt werden kann.
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Das Verfahren 400 umfasst das Ermitteln 401, dass von der Düse 21, 22 in einer ersten Zeile 250 kein Tintenausstoß und in einer nachfolgenden zweiten Zeile 250 ein Tintenausstoß bewirkt werden soll. Dies kann z.B. auf Basis von Druckdaten bezüglich eines zu druckenden Druckbildes ermittelt werden. Es kann somit ermittelt werden, dass die Düse 21, 22 auf einen in der nachfolgenden zweiten Zeile 250 zu bewirkenden Tintenausstoß vorbereitet werden soll.
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Außerdem umfasst das Verfahren 400 das Ansteuern 402 des Aktuators 220 der Düse 21, 22 für die erste Zeile 250 mit einem Anregungs-Puls 351. Der Anregungs-Puls 351 ist eingerichtet, eine Schwingung von Tinte in der Tintenkammer 220 der Düse 21, 22 zu bewirken und/oder aufrechtzuerhalten, ohne dass ein Tintentropfen 131 von der Düse 21, 22 ausgestoßen wird. Insbesondere kann der Anregungs-Puls 351 dazu verwendet werden, Schwingungsenergie in die Düse 21, 22 einzubringen, um die Düse 21, 22 auf den nachfolgenden Tintenausstoß vorzubereiten.
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Das Verfahren 400 umfasst ferner das Ansteuern 403 des Aktuators 220 der Düse 21, 22 für die zweite Zeile 250 mit einem Ausstoß-Puls 252, um einen Tintentropfen 131 von der Düse 21, 22 auszustoßen.
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Der Ausstoß-Puls 252 kann derart ausgebildet sein, dass durch den Ausstoß-Puls 252, zumindest in einem statischen Mittel, ein Tintentropfen 131 mit einer Ziel-Tropfengeschwindigkeit 134 bewirkt wird, wenn der Aktuator 220 der Düse 21, 22 in einer direkt vorhergehenden Periode des Zeilentaktes mit einem Ausstoß-Puls 252 angesteuert wurde. Mit anderen Worten, die Tintentropfen 131 können bei Verwendung des Ausstoß-Pulses 252, zumindest im statistischen Mittel, die Ziel-Tropfengeschwindigkeit 134 aufweisen, wenn Tintenausstöße in direkt aufeinander folgenden Zeilen 250 erfolgen.
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Andererseits kann der Ausstoß-Puls 252 derart ausgebildet sein, dass durch den Ausstoß-Puls 252, z.B. in einem statischen Mittel, ein Tintentropfen 131 mit einer (von der Ziel-Tropfengeschwindigkeit 134) abweichenden Tropfengeschwindigkeit 134 bewirkt wird, wenn in der direkt vorhergehenden Periode des Zeilentaktes keine Anregung des Aktuators 220, d.h. insbesondere eine Pause 251, der Düse 21, 22 erfolgt ist. Die abweichende Tropfengeschwindigkeit 134 ist dabei typischerweise niedriger als die Ziel-Tropfengeschwindigkeit 134.
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Der Anregungs-Puls 351 kann derart auf den Ausstoß-Puls 252 abgestimmt sein bzw. derart von dem Ausstoß-Puls 251 abhängen, dass durch den Ausstoß-Puls 252, zumindest in einem statischen Mittel, ein Tintentropfen 131 mit einer kompensierten Tropfengeschwindigkeit 134 bewirkt wird, wenn in der direkt vorhergehenden Periode des Zeilentaktes eine Anregung des Aktuators 220 der Düse 21, 22 mit dem Anregungs-Puls 351 erfolgt ist.
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Dabei ist der Anregungs-Puls 351 bevorzugt derart ausgebildet, dass die kompensierte Tropfengeschwindigkeit 134 näher bei der Ziel-Tropfengeschwindigkeit 134 liegt als die abweichende Tropfengeschwindigkeit 134. Insbesondere kann der Anregungs-Puls 351 derart auf den Ausstoß-Puls 252 abgestimmt sein bzw. von dem Ausstoß-Puls 252 abhängen, dass die kompensierte Tropfengeschwindigkeit 134 nur um 20%, 10% oder weniger von der Ziel-Tropfengeschwindigkeit 134 abweicht.
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Der Aktuator 220 einer Düse 21, 22 einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung 100 kann somit in Vorbereitung auf einen Ausstoß-Puls 252 zum Druck eines Bildpunktes in einer nachfolgenden Zeile 250 in einer aktuellen Zeile 250 mit einem Anregungs-Puls 351 angesteuert werden, wobei durch den Anregungs-Puls 351 zwar eine Schwingung von Tinte in der Düse 21, 22 aber kein Tintenausstoß bewirkt wird. Die von dem Anregungs-Puls 351 bewirkte Schwingung ist dabei derart auf den Ausstoß-Puls 252 abgestimmt, dass der durch den Ausstoß-Puls 252 in der nachfolgenden Zeile 250 ausgestoßene Tintentropfen 131 zumindest annähernd eine bestimmte Ziel-Tropfengeschwindigkeit 134 aufweist. Durch die Verwendung von Anregungs-Pulsen 351 können somit die Tropfengeschwindigkeit 134 der ausgestoßenen Tintentropfen 131 und somit die Tropfenpositionierung vergleichmäßigt werden.
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Durch einen Anregungs-Puls 351 kann die schwingende Masse einer Düse 21, 22 zu Beginn einer bestimmten Periode des Zeilentaktes, in dem ein Tintenausstoß bewirkt werden soll, in einen definierten Schwingungszustand versetzt werden, so dass durch den Ausstoß-Puls 252 in der bestimmten Periode ein Tintentropfen 131 mit der kompensierten Tropfengeschwindigkeit 134 bewirkt wird, die zumindest annähernd der Ziel-Tropfengeschwindigkeit 134 entspricht. Der definierte Schwingungszustand entspricht dabei bevorzugt zumindest annähernd dem Ziel-Schwingungszustand, den die schwingende Masse der Düse 21, 22 aufweisen würde, wenn anstelle des Anregungs-Pulses 351 ein Ausstoß-Puls 252 bewirkt worden wäre. Somit kann durch Verwendung eines Anregungs-Pulses 351 in besonders zuverlässiger und präziser Weise eine Angleichung der Tropfengeschwindigkeit 134 erreicht werden.
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Wie oben dargelegt, führt die Tinte in der Tintenkammer 212 einer Düse 21, 22 in Reaktion auf einen Ausstoß-Puls 251 typischerweise eine bestimmte Schwingung aus. Der Anregungs-Puls 351 kann derart auf den Ausstoß-Puls 252 abgestimmt sein, dass die von einem Ausstoß-Puls 251 in einer Periode des Zeilentaktes bewirkte Schwingung der Tinte durch den Anregungs-Puls 351 in einer nachfolgenden, insbesondere in einer direkt nachfolgenden, Periode des Zeilentaktes verstärkt wird. So kann, auch ohne dass ein Tintenausstoß bewirkt wird, erreicht werden, dass durch Aufrechterhalten einer zuvor durch einen Ausstoß-Puls 251 bewirkten Schwingung am Ende der nachfolgenden Periode des Zeilentaktes die schwingende Masse der Düse 21, 22 zumindest annähernd den Ziel-Schwingungszustand aufweist (auch wenn in der nachfolgenden Periode kein Ausstoß-Puls 252 sondern ein Anregungs-Puls 351 bewirkt wurde).
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Die durch einen Ausstoß-Puls 251 bewirkte Schwingung der Tinte kann eine bestimmte Phase aufweisen. Der Anregungs-Puls 351, insbesondere eine Phase 352 des Anregungs-Pulses 351, kann dann von der Phase der durch einen Ausstoß-Puls 251 bewirkten Schwingung der Tinte abhängen. Insbesondere kann der Anregungs-Pulse 351 in Phase mit der durch einen vorhergehenden Ausstoß-Puls 251 bewirkten Schwingung der Tinte sein. So kann in besonders effizienter Weise die durch einen Ausstoß-Pulse 251 bewirkte Schwingung der Tinte in einer Düse 21, 22 aufrechterhalten werden, um den Ziel-Schwingungszustand zu erreichen.
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Die durch einen Ausstoß-Puls 251 bewirkte Schwingung der Tinte kann am Ende einer Periode des Zeilentaktes eine Ziel-Schwingungsenergie (als Teil des Ziel-Schwingungszustands) aufweisen. Der Anregungs-Puls 351 kann derart ausgebildet sein, dass die durch den Anregungs-Puls 351 in einer Periode des Zeilentaktes bewirkte oder aufrechterhaltene Schwingung am Ende der Periode des Zeilentaktes um 20%, 10% oder weniger von der Ziel-Schwingungsenergie abweicht.
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Durch eine Sequenz von ein oder mehreren Anregungs-Pulsen 351 kann somit bewirkt werden, dass die von einem Ausstoß-Puls 252 bewirkte Schwingung von Tinte in einer Düse 21, 22 aufrechterhalten bleibt, bis der Aktuator 220 der Düse 21, 22 mit einem nachfolgenden Ausstoß-Puls 252 angesteuert wird. Dabei kann durch die Sequenz von ein oder mehreren Anregungs-Pulsen 351 insbesondere ein Ziel-Schwingungszustand (mit einer Ziel-Schwingungsenergie und/oder einer Ziel-Schwingungsphase) beibehalten werden. So kann in effizienter und zuverlässiger Weise bewirkt werden, dass der durch den nachfolgenden Ausstoß-Puls 252 ausgestoßene Tintentropfen 131 zumindest annähernd die Ziel-Tropfengeschwindigkeit 134 aufweist.
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Die Druckvorrichtung 100 kann eine Vielzahl von Düsen 21, 22 für eine entsprechende Vielzahl von zu bedruckenden Spalten 31, 32 auf dem Aufzeichnungsträger 120 umfassen. Das in diesem Dokument beschriebene Verfahren 400 kann für jede einzelne Düse 21, 22 der Vielzahl von Düsen 21, 22 ausgeführt werden. Insbesondere können die Aktuatoren 220 zumindest eines Teils der Düsen 21, 22 in einer Periode des Zeilentaktes jeweils mit einem Anregungs-Puls 351 angesteuert werden, um die Düsen 21, 22 auf einen Ausstoß-Puls 351 in einer nachfolgenden Periode des Zeilentaktes vorzubereiten. Alternativ oder ergänzend können die Aktuatoren 220 zumindest eines Teils der Düsen 21, 22 mit dem Anregungs-Puls 351 für zumindest einige der Zeilen 250 eines Druckbildes angesteuert werden, bei denen der Teil der Düsen 21, 22 nicht mit einem Ausstoß-Puls 252 angesteuert wird.
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Das Verfahren 400 kann umfassen, das Detektieren, dass durch die Vielzahl von Düsen 21, 22 eine homogene Rasterfläche gedruckt werden soll, bei der die Düsen 21, 22 der Vielzahl von Düsen 21, 22 nur für einen Bruchteil der Zeilen 250 der Rasterfläche einen Tintenausstoß bewirken sollen. Das in diesem Dokument beschriebene Verfahren 400 kann ggf. auf die Verwendung in Zusammenhang mit einer homogenen Rasterfläche beschränkt sein, z.B. auf Rasterflächen, die sich zumindest über 20, 50, 100, 500 oder mehr Zeilen 250 und/oder Spalten 31, 32 erstrecken. So kann die Energieeffizienz einer Druckvorrichtung 100 erhöht werden.
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Eine Düse 21, 22 der Druckvorrichtung 100 kann eingerichtet sein, in Reaktion auf eine Mehrzahl von unterschiedlichen Ausstoß-Pulsen 252 Tintentopfen 131 mit einer entsprechenden Mehrzahl von unterschiedlichen Tropfengrößen auszustoßen. Im Rahmen des Verfahrens 400 kann ermittelt werden, welcher Ausstoß-Puls 252 aus der Mehrzahl von unterschiedlichen Ausstoß-Pulsen 252 für die zweite Zeile 250 verwendet werden soll. Beispielsweise kann auf Basis der Druckdaten ermittelt werden, welche Tropfengröße der für die zweite Zeile 205 auszustoßende Tintentropfen 131 aufweisen soll. Der Anregungs-Puls 351 zur Ansteuerung des Aktuators 220 der Düse 21, 22 für die erste Zeile 250 kann dann von dem ermittelten Ausstoß-Puls 252 abhängen. Beispielsweise können für die unterschiedlichen Ausstoß-Pulse 252 jeweils unterschiedliche Anregungs-Pulse 351 verwendet werden. So kann auch bei der Verwendung von unterschiedlichen Ausstoß-Pulsen 252 eine gleichmäßige Tropfenpositionierung bewirkt werden.
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Durch die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen kann die Druckqualität einer Druckvorrichtung 100, insbesondere in Bezug auf Streifigkeit und den Druck von homogenen Rasterflächen, in effizienter Weise erhöht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Transportrichtung
- 21, 22
- Düse (Druckbild)
- 31, 32
- Spalte (des Druckbildes)
- 100
- Druckvorrichtung
- 101
- Steuereinheit
- 102
- Druckriegel
- 103
- Druckkopf
- 120
- Aufzeichnungsträger
- 131
- Tintentropfen
- 132
- Strecke (Druckspalt)
- 133
- Position (auf Aufzeichnungsträger)
- 134
- Tropfengeschwindigkeit
- 140
- Druckwerk
- 201
- Düsenöffnung
- 202
- Wand
- 210
- Meniskus
- 212
- Düsenkammer
- 220
- Aktuator
- 221, 222
- Auslenkung (Aktuator)
- 231
- Puls
- 232
- Auslenkung (Meniskus)
- 233
- Bewegungsgeschwindigkeit (Meniskus)
- 241,242
- Zeitpunkt
- 250
- Zeile
- 251
- Pause
- 252
- Ausstoß-Puls
- 261, 262
- Zusammenhang Tropfengeschwindigkeit / Zeilentakt
- 263,264
- Wertepunkt
- 351
- Anregungs-Puls
- 352
- Phase (Anregungs-Puls)
- 400
- Verfahren zur Erhöhung der Positionierungsgenauigkeit von Tintentropfen
- 401-403
- Verfahrensschritte
