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Die
Erfindung betrifft ein System, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Ermitteln von Positionsabweichungen zwischen mehreren automatischen
Zeichengeräten.
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Die
Erfindung ist anwendbar auf Maschinen und Verfahren zum Drucken
von Text oder Grafik auf Druckmedien, wie Papier, Transparenzfolienmaterial oder
andere glänzende
Medien; spezieller betrifft die Erfindung Systeme und ein Verfahren
zum Ermitteln von Positionsabweichungen eines oder mehrerer automatischer
Zeichengeräte,
welche bei solchen Drucken verwendet werden. Die Erfindung ist insbesondere,
jedoch nicht ausschließlich
vorteilhaft einsetzbar in thermischen Tintenstrahldruckern, welche
Text oder Bilder aus einzelnen Tintenpunkten aufbauen, welche auf
einem Druckmedium in einer zweidimensionalen Pixelmatrix erzeugt
werden.
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Die
US 5,600,350 A gibt
den Hintergrund des Standes der Technik, die Probleme auf diesem
Gebiet und die früheren
Versuche, diese Probleme zu lösen,
mit vielen Einzelheiten an.
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Die
EP 0 540 243 B1 beschreibt
ein Verfahren zum Ausrichten einer Druckkartusche mit Hilfe eines
Eichmusters, das aus horizontalen Testlinien besteht. In einer Ausführung wird
auch eine diagonale Eichlinie verwendet, ohne daß dies auf das Auswerteverfahren
einen Einfluß hätte. Die
DE 38 00 877 A1 und
die US-4,737,858 A beschreiben Verfahren zum Verbessern der Positionsgenauigkeit
von Druckern, die Kalibriermuster aus diagonalen Linien verwenden.
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Ein
herkömmlicher
computergesteuerter Tischdrucker oder Zeichenbüro-Plotter verwendet ein automatisches
Zeichengerät,
wie einen Tintenstrahlschreiber oder einen Punktmatrix-Druckkopf.
Das Zeichengerät
ist normalerweise auf einem Schlitten montiert, der in den meisten
Fällen
ein Druckmedium in einer von zwei orthogonalen Richtungen überstreicht.
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Periodisch
wird auch eine relative Bewegung des Mediums im Verhältnis zu
dem Schlitten in der zweiten Richtung vorgesehen – üblicherweise
durch Bewegen des Mediums, gleichwirkend jedoch auch durch Verschieben
eines Schlittengerüstes.
Diese zweite Komponente der relativen Bewegung ermöglicht,
daß das
Zeichengerät
schließlich
Zugriff auf jeden Teil des gewünschten
Bildbereiches des Druckmediums hat.
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Um
Farbeffekte zu erzielen, und selbst für bestimmte Arten von monochromen
Drucken mit hohem Durchsatz ist es heute üblich, mehrere oder mehrfache
Zeichengeräte
zusammen in einem einzelnen derartigen Drucker oder Plotter zu verwen den.
In einigen speziellen Fällen
können
mehrere Reihen der Zeichengeräte
unterschiedliche Ausrichtungen haben – am häufigsten sind die Zeichengeräte jedoch
nebeneinander auf einem gemeinsamen Schlitten montiert, der die
Zeichengeräte
zusammen in der ersten orthogonalen Richtung über das Medium trägt. Auch
hier wird die relative Bewegung des Mediums in der zweiten Richtung
so vorgesehen, daß jedes
Zeichengerät üblicherweise
Zugriff auf den gesamten Bildbereich hat.
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Ein
modernes Drucksystem arbeitet mit einer extrem feinen Positionssteuerung – um einen
Pixel-Gitterabstand von heute etwa 0,08 mm oder 0,04 mm (0,003 oder
0,015 Inch) zu erzielen. Es hat sich jedoch als wirtschaftlich herausgestellt,
die absolute Position eines einzelnen Zeichengerätes (z.B. eines einzelnen Tintenstrahldruckkopfes
oder Schreibers) nur bis auf etwa ±0,25 mm (±0,01 Inch) zu regeln – was einer
Gesamtspanne von etwa 0,5 mm (0,02 Inch), oder etwa sechs bis zwölf mal dem
Pixel-Gitterabstand, entspricht.
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Bei üblichen
monochromen Drucken mit einem einzigen Kopf bleibt diese Toleranz
von ±0,25 mm
normalerweise ohne Folgen, weil sie nur als Unsicherheit bei der
Positionierung des Gesamtbildes auf dem Blatt des Druckmediums in
Erscheinung tritt, wobei die Ränder üblicherweise
viel breiter als ein viertel Millimeter sind. Innerhalb des Bildes
bleibt die Kopfposition mit beträchtlich
feineren Toleranzen als dem Pixel-Gitterabstand konstant.
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Die
Merkmale des Bildes sind deshalb ziemlich gut zueinander ausgerichtet.
D.h., die Genauigkeit ist normalerweise selbst dann ausreichend, wenn
die Genauigkeit viel gröber
als der Pixel-Gitterabstand ist.
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Andererseits
kann selbst innerhalb eines Bildes oder einer Bilderreihe die Genauigkeit
zwischen den Kopfpositionierungen zu einer Zeit, nachdem ein Drucker
das erste Mal eingeschaltet wurde, manchmal ungenügend sein,
weil sich die Positionierung (unter anderem) mit der Temperatur ändert. Es
gibt also gewisse Ausnahmen zu dem Grundsatz, daß die rela tive Positionierung
ausreichend ist. Diese Ausnahmen können selbst in einer Einkopf-Druckumgebung eine
Rolle spielen.
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Die
Fehlausrichtung wird jedoch in einem System mit mehreren Druckköpfen zu
einem bedeutenderen Problem – da
unterschiedliche Elemente eines Bildes physisch von unterschiedlichen
Köpfen oder
Zeichengeräten
gebildet werden.
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Diese
verschiedenen "Elemente" sind, genauer gesagt,
in den meisten Fällen
Markierungen oder Zeichnungen auf dem Druckmedium in unterschiedlichen
Primärfarben
(z.B. mit den Subtraktionsfarben Cyan, Magenta und Gelb, plus Schwarz). In
einem solchen System kann die Fehlausrichtung zwischen Schreibern
z.B. dünne
Bänder
mit der falschen Farbe oder ganz ohne Farbe, wo Farbe sein sollte,
längs der
Ränder
der in einem Bild dargestellten Gegenstände erzeugen.
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Wie
oben erwähnt,
kann eine Gesamtunsicherheit in der Größenordnung von sechs bis zwölf mal dem
Pixelabstand selbst in Systemen, welche ein einzelnes automatisches
Zeichengerät
verwenden, bedeutend sein. Systematische Fehler solcher Größe sind
in der Mehrfarbumgebung, oder allgemeiner in jedem modernen System,
welches mehrere automatische Zeichengeräte verwendet, schlichtweg inakzeptabel.
Das Verrutschen und der Schräglage des
Papiers sowie mechanische Fehlausrichtungen der Zeichenelemente
tragen längs
der Medienvorschubachse und der Schlittenbewegungsachse zu den Ungenauigkeiten
bei.
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Bei
Tischdruckern hat es sich allgemein eingebürgert, die Schlittenbewegungs-
oder -scanrichtung als die x-Achse zu bezeichnen und die Medienvorschubrichtung
als die y-Achse
zu bezeichnen. Für großformatige
Plotter ist jedoch genau das Gegenteil der Fall – d.h. die Medienvorschubrichtung
ist die x-Achse, und die Schlittenscanrichtung ist die y-Achse. Diese jeweiligen
Konventionen wurden in den Zeichnungen der vorliegenden Anmeldung
eingehalten.
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Aus
diesen Gründen
ist es wichtig, die Positionsabweichung jedes Zeichengeräts von seiner
nominalen Position zu ermit teln und zu kontrollieren – sowie
die Abweichungen mehrerer Zeichengeräte von ihren nominalen Werten
in relativen Positionen (d.h. die Abstände zwischen oder unter den
Zeichengeräten).
Es ist die Aufgabe der Erfindung die Positionsgenauigkeit eines
oder mehrerer Zeichengeräte festzulegen.
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Die
zuvor genannten Dokumente, deren bevorzugte Ausführungsformen hauptsächlich für großformatige
Druckeranwendungen entwickelt wurden, schlagen vor, das Problem
der Positioniergenauigkeit durch Eichen oder Kalibrieren der Positionen
mehrerer Zeichengeräte
relativ zueinander zu lösen.
Diese Dokumente beschreiben einen Betrieb mehrerer Zeichengeräte, bei
dem Eich-Kalibriermuster aus Balken in zwei orthogonalen Richtungen
gezeichnet werden, wie in den 9, 10a und 10b dieser
Anmeldung gezeigt:
- – ein Muster 406,
welches sich längs
der Querabmessung eines Bogens des Druckmediums, parallel zu der
Bewegungs- oder Scanrichtung der Zeichengeräte erstreckt, wobei die einzelnen
Balken in dem Muster senkrecht zu dieser Querrichtung verlaufen
(d.h. "vertikale" Balken bei der üblichen
Ausrichtung des Druckmediumbogens); und
- – ein
zweites Muster 408' längs der
Längsabmessung
dieses Bogens, parallel zu der Mediumvorschubrichtung, wobei die
einzelnen Balken in dem Muster senkrecht zu dieser Längsrichtung
verlaufen (d.h. "horizontale" Balken).
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Innerhalb
jedes Balkenmusters wird bei dem Beispiel eines Druckers mit vier
Druckköpfen
eine erste Gruppe aus grob einem Viertel der Balken von einem Druckkopf
erzeugt, eine zweite Gruppe wird von einem weiteren Druckkopf erzeugt,
usw. – so
daß jeder
Kopf ausreichend Information aufzeichnen kann, um die relative Phase
seines Balkenmusters zu den Balkenmustern der anderen Köpfe zu ermitteln.
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Ein
auf dem Zeichengerätschlitten
montierter Sensor überquert
dann das Kalibrier-Prüfmuster,
und ein zugeordnetes elektronisches System ermittelt mögliche Inkonsistenten
zwischen den resultierenden Signalwellenzügen, welche jeweils von den
verschiedenen Zeichengeräten
erzeugt werden. Das System interpretiert diese Inkonsistenzen als
Positionsabweichungen von den nominellen Kopfzwischenräumen.
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Die
Dokumente zeigen, wie Signale von dem Sensor gefiltert, verstärkt, abgetastet,
digitalisiert, an eine ideale Sinuswelle angepaßt und dann digital phasenanalysiert
werden, um die gesamten oder Netto-Positionsabweichungen von der
nominalen Position zu ermitteln. Diese Nettoabweichungen werden
dann dazu verwendet, die Bildelemente zu verschieben, welche von
einigen Köpfen
erzeugt werden, damit sie zu denen passen, welche von anderen Köpfen erzeugt
werden.
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In
der horizontalen Richtung wird die Verschiebung durch Einführen einer
kleinen Phasenverzögerung
oder eines Phasenvorlaufs für
die Anregung jeweils jedes Druckkopfes erreicht – um jede Pixelsäule zu erzeugen.
In der vertikalen Richtung wird die Verschiebung erreicht, indem
für den
tatsächlichen
Einsatz eine Gruppe aus Zeichenunterelementen innerhalb jedes Zeichengerätes (z.B.
Düsen in
einem Tintenstrahldruckkopf) gewählt
wird, welche weniger als die gesamte Anzahl der Unterelemente in dem
Zeichengerät
umfaßt.
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In
der Tintenstrahlumgebung kann die Gruppe, welche eingesetzt wird,
so weit oben liegen wie die Düsen
Nr. 1 bis Nr. 96, bei einem Schreiber, welcher insgesamt 104 Düsen umfaßt, – oder so
weit unten wie die Düsen
Nr. 9 bis Nr. 104. Andere Systeme für die vertikale Verschiebung
der tatsächlich
gedruckten Schwade jedes Druckkopfes ergeben sich dem Fachmann auf
diesem Gebiet für
diese und andere Umgebungen ohne weiteres.
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Um
all dies zu erreichen, muß das
aus dem Stand der Technik bekannte System sein Muster aus vertikalen
Markierungen (genauer gesagt vertikalen geraden Linien) aufbringen,
indem es quer über
das Druckmedium geht (scannt). Dieses Muster wird später von
dem Sensor bei der Positionier-Eichung für die Querrichtung gelesen.
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Zusätzlich muß das System
ein Muster aus horizontalen Markierungen aufbringen (genauer gesagt
horizontalen geraden Linien), indem es quer über das Druckmedium geht, wobei
das Druckmedium dazwischen in Längsrichtung
relativ zu dem/den Zeichengeräten)
bewegt wird. Dieses Muster wird später von dem Sensor für die Positionier-Eichung
in der Längsrichtung
gelesen.
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Insgesamt
haben die Anstrengungen ein schwieriges Problem des Standes der
Technik stark vereinfacht, und zwar sowohl für Tischdrucker als auch für großformatige
Plotter, und unter keinen Umständen
sollen ihre Leistungen geschmälert
werden. Der zuletzt genannte Teil der Technologie ist jedoch aus
drei Gründen,
die unten angegeben sind, noch nicht ganz ideal.
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Die
ersten beiden ergeben sich beide aus der Tatsache, daß die Steuerung
der Bewegung des Druckmediums nicht so präzise ist wie die Steuerung der
Bewegung des Schlittens, welcher die Druckköpfe transportiert:
- (1) das Drucken des Eichmusters in der Mediumvorschubrichtung
erfordert wenigstens mehrere Schwaden der Markierungen, wodurch
sich störende
Variationen innerhalb des gedruckten Kalibriermusters selbst ergeben
– und zwar
aufgrund des Vorschubs des Druckmediums, und weil mehrere Durchgänge des Schlittens
benötigt
werden;
- (2) das Lesen des Eichmusters in der Mediumvorschubrichtung
erfordert ebenfalls eine relative Vertikalbewegung des Mediums im
Verhältnis
zu dem Sensor, wodurch wiederum unerwünschte Variationen in die Sensordaten
eingebracht werden; und
- (3) bei der einfachsten Realisierung muß das Medium frei beweglich
in der positiven und der negativen Richtung, längs der Längsrichtung (der Druckmediumvorschubrichtung)
sein – oder
das Medium muß vollständig aus
dem Drucker entnommen und erneut zugeführt werden, wodurch potentiell
beträchtliche
Abweichungen in der Ausrichtung entstehen, was die tatsächlichen
Gitterabstände
beeinflußt,
welche von dem Sensor gelesen werden.
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Es
gibt daher noch genügend
Raum für
nützliche
und wichtige Verbesserungen bei der Einrichtung der Positionsgenauigkeit
automatischer Zeichengeräte
längs der
zu der Scan- oder
Bewegungsrichtung senkrechten Richtung – und insbesondere der relativen
Genauigkeit zwischen mehreren solchen Zeichengeräten.
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Der
Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein System, ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum Ermitteln von Positionsabweichungen um automatischen
Zeichengeräten
in zwei zueinander orthogonalen Richtungen anzugeben, ohne daß ein Druckmedium
und/oder ein Sensor in beide Richtungen bewegt werden müßte.
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Diese
Aufgabe wird durch ein System mit den Merkmalen von Patentanspruch
1, ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 11 und eine Vorrichtung
mit den Merkmalen von Patentanspruch 16 gelöst.
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Die
Erfinder haben erkannt, daß der
Trennabstand der Zeichengeräte
oder Zeichenelemente in sowohl der Längs- als auch der Querrichtung
durch Ausbilden eines Eich- oder Kalibriermusters während des
Betriebs in nur einer dieser beiden Richtungen ermittelt werden
kann – und
entsprechend durch Bewegen eines Sensors über das Muster in nur einer dieser
beiden Richtungen. In der reinen Lehre muß die Richtung der Musterbildung
nicht gleich der der Mustererfassung sein. Vorzugsweise wird jedoch
die Querrichtung oder -dimension sowohl für den Schreib- als auch für den Lesebetrieb
gewählt,
weil, wie oben erwähnt,
die Positionssteuerung längs
dieser Richtung erheblich besser ist.
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Um
Information über
sowohl die Längs-
als auch die Querpositionen durch Schreiben und Lesen eines Kalibriermusters
in nur einer Richtung zu erhalten, kann ein Kalibriermuster verwendet
werden, welches Markierungen oder Indizes aufweist, die im wesentlichen
diagonal sind – z.B.
relativ zu der Längsrichtung,
die als "vertikal" angesehen wird.
Der Zeitpunkt, zu dem ein Sensor dann eine der Markierungen erreicht,
hängt von
den mechanischen Abweichungen des Zeichengerätes von der Nennposition sowohl
in vertikaler als auch in horizontaler Richtung ab.
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Die
tatsächliche
mechanische Abweichung längs
nur der horizontalen Richtung wird leicht gesondert herausgefunden,
indem ein System mit "vertikalen" Balken, wie bei
dem o.g. System, verwendet wird. Die gesamte scheinbar horizontale
Verschiebung, welche durch Abtasten der diagonalen Balken gefunden
wird, kann dann analysiert werden, um den Teil der gesamten horizontalen
Verschiebung herauszufinden, welcher sich aufgrund einer mechanischen
vertikalen Abweichung ergibt, indem einfach die rein horizontale
Komponente abgezogen wird.
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Außer wenn
die Diagonalen fünfundvierzig Grad
haben, ist es ferner wünschenswert
den Rest einer Korrektur für
die tatsächliche
Orientierung der Eichmusterbalken zu unterziehen, um die tatsächliche
vertikale Abweichung herauszufinden.
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Eine
Formel für
diese Analyse kann, genauer betrachtet, geometrisch gefunden werden.
Wenn die gesamte beobachtete horizontale Verschiebung δT ist,
und der Teil dieser gesamten scheinbaren horizontalen Verschiebung δT,
welcher sich aus der mechanischen horizontalen Abweichung bei dem Schreibvorgang
ergibt, mit δH bezeichnet wird, dann ist der Teil δV' dieser selben gesamten
horizontalen Verschiebung δT, welcher sich ausschließlich aus der vertikalen Abweichung
ergibt: δV' = δT – δH und
die mechanische vertikale Abweichung selbst ist δV'cotθ oder: δV = (δT – δH)cotθ.
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Wenn
die Balken bei fünfundvierzig
Grad orientiert sind, ist cotθ =
1, und es wird keine arithmetische Korrektur benötigt.
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Man
wird verstehen, daß diese
Analyse auf gleiche Weise auf (1) die Positionsabweichung einzelner
Zeichengeräte
von einer nominalen absoluten Position und (2) die Abweichungen
der relativen Abstände
zwischen zwei Zeichenelementen von einem nominalen relativen Abstand
anwendbar ist.
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Die
Erfindung sieht ein System zum Ermitteln von Positionsabweichungen
zwischen mehreren automatischen Zeichengeräten gemäß Anspruch 1, ein Verfahren
gemäß Anspruch
11 und eine Vorrichtung gemäß Anspruch
16 vor.
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Das
System umfaßt
ein Druckmedium. Das System umfaßt auch ein Kalibriermuster
für Positionsabweichungen.
Das Eichmuster umfaßt
eine Anordnung aus im wesentlichen diagonalen Markierungen, welche
auf dem Druckmedium von dem wenigstens einen automatischen Zeichengerät gebildet
werden.
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Wie
in der Einleitung erklärt,
ermöglichen insbesondere
die diagonalen Markierungen des Eichmusters auf dem Druckmedium
die Entwicklung einer zusammengesetzten Information über die
horizontale und die vertikale Abweichung. Diese Information kann
erbracht werden, ohne daß ein
Muster gebildet oder erfaßt
werden muß,
welches sich (mehr als eine Druckkopfschwade) in zwei unterschiedliche Richtungen
erstreckt.
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Vorzugsweise
weist das System z.B. einen querlaufenden automatischen Sensor auf.
Dieser Sensor dient zum Lesen der im wesentlichen diagonalen Markierungen,
um Informationen über
die Positionsabweichung zu erhalten.
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Das
Eichmuster umfaßt
mehrere Unteranordnungen, die jeweils diagonale Markierungen aufweisen.
Das Eichmuster kann eine Vielzahl im wesentlichen paralleler Linien,
eine gleichmäßige Breite und
einen gleichen Abstand der Linien, Winkel von zwanzig bis siebzig
Grad (vorzugsweise dreißig
bis sechzig) zur Vertikalen etc. haben. Die Ausbildung des Musters
kann in einem einzigen Durchgang erfolgen, und das Muster kann in
Verbindung mit einer angrenzenden Anordnung aus im wesentlichen
vertikalen Markierungen verwendet werden.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt sieht die Erfindung ein Verfahren zum Ermitteln von
Positionsabweichungen zwischen mehreren automatischen Zeichengeräten vor.
Dieses Verfahren wird in Verbindung mit einem Druckmedium eingesetzt,
welches eine erste und eine zweite Richtung hat, die zueinander
orthogonal sind.
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Das
Verfahren umfaßt
einen Schritt, bei dem Positionsabweichungen in Bezug auf eine erste
dieser Richtungen ermittelt werden. Das Verfahren umfaßt ferner
einen weiteren Schritt, bei dem das wenigstens eine Zeichengerät längs dieser
ersten Richtung betrieben wird, um ein Kalibriermuster auf dem Medium
auszu bilden.
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Zusätzlich umfaßt das Verfahren
einen Schritt, bei dem ein Sensor noch immer längs der ersten Richtung bewegt
wird (scannt), um das Kalibriermuster im wesentlichen ohne einen
Vorschub des Druckmediums in der zweiten Richtung zu lesen. Das Verfahren
umfaßt
ferner einen Schritt, bei dem dann Positionsabweichungen längs der
zweiten Richtung gefunden werden, indem die ermittelten Abweichungen
in Bezug auf die erste Richtung bei der Auswertung der Sensorwerte
berücksichtigt
werden.
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Das
Vorstehende kann eine Beschreibung oder Definition des zweiten Aspekts
der Erfindung in seiner breitesten oder allgemeinsten Form darstellen.
Selbst in dieser allgemeinen Form kann man jedoch sehen, daß auch dieser
Aspekt der Erfindung die Schwierigkeiten, welche vom Stand der Technik nicht
gelöst
wurden, erheblich reduziert.
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Das
Verfahren gemäß dieses
zweiten Aspekts der Erfindung erlaubt insbesondere, die Positionsgenauigkeit
relativ schnell und effizient einzurichtung, ohne daß ein bidirektionaler
Transport des Druckmediums erforderlich wäre (oder das Neueinlegen eines
Bogens des Mediums für
einen zweiten Durchgang durch den Drucker) und unabhängig von der
relativ unzuverlässigen
Längsbewegung
des Druckmediums.
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Obwohl
dieser zweite Aspekt der Erfindung in seiner breiten Form bereits
einen erheblichen Fortschritt im Stand der Technik darstellt, wird
er vorzugsweise in Verbindung mit bestimmten anderen Merkmalen oder
Eigenschaften umgesetzt, welche die Vorteile der Erfindung noch
weiter verbessern.
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Vorzugsweise
umfaßt
das Verfahren z.B. ferner einen Schritt, bei dem die gefundenen
Positionsabweichungen, längs
der ersten und der zweiten Richtung, verwendet werden, um den Betrieb
des automatischen Zeichengerätes
zu steuern.
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Vorzugsweise
umfaßt
das Verfahren auch einen Schritt, bei dem in einer Speichervorrichtung
Befehle für
die obigen Schritte aufgezeichnet werden. In diesem Fall ist es
weiter vorteilhaft, wenn das Verfahren einen Schritt umfaßt, bei
dem diese Befehle automatisch aus der Speichervorrichtung abgerufen werden
und für
die Ausführung
der vorstehenden Schritte verwendet werden.
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Die
Erfindung sieht ferner eine Vorrichtung zum Einrichten oder Einstellen
der Positions- oder Lagegenauigkeit
zwischen mehreren automatisch positionierten Zeichengeräten vor.
Das Zeichengerät dieser
Vorrichtung kann Relativbewegungen längs einer ersten und einer
zweiten Richtung durchführen, welche
zueinander senkrecht sind.
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Diese
erfindungsgemäße Vorrichtung
umfaßt
Mittel zum Ermitteln der Positions- oder Lageabweichungen in Bezug
auf eine erste der beiden Richtungen. Die Vorrichtung umfaßt ferner
ein Kalibriermuster, welches längs
dieser ersten Richtung definiert ist.
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Weiterhin
ist ein Sensor vorgesehen, der zusammen mit dem Zeichengerät montiert
ist. Zusätzlich
weist die Vorrichtung Mittel zum Bewegen des Sensors zusammen mit
dem Zeichengerät
längs der ersten
Richtung auf, um das Kalibriermuster zu lesen – im wesentlichen ohne eine
Relativbewegung des Sensors oder des Zeichengerätes längs der zweiten Richtung.
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Die
Vorrichtung umfaßt
zusätzlich
Mittel zum Finden der Positionsabweichung längs der zweiten Vorrichtung
durch Auswerten der Sensorwerte unter Berücksichtigung der Positionsabweichung
in der ersten Richtung.
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Wiederum
stellen die bevorzugten Ausführungsformen
dieses dritten Hauptaspekts oder dieser Facette der Erfindung einen
wichtigen Fortschritt in Bezug auf den Stand der Technik und die
verwandten Gebiete dar, wie man aus der Beziehung dieses Aspektes
der Erfindung zu dem zweiten Verfahrensaspekt sehen kann, welcher
oben erörtert
wurde. in gewissem Sinne greifen die Vorteile dieses Aspektes der
Erfindung jedoch etwas breiter, weil er nicht notwendig auf eine
Vorrichtung beschränkt
ist, welche das Kalibriermuster tatsächlich selbst ausbildet.
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Dieser
Vorrichtungsaspekt der Erfindung wird jedoch ebenfalls vorzugsweise
in Verbindung mit bestimmten weiteren Eigenschaften oder Merkmalen
realisiert, welche den Genuß seiner
Vorteile noch steigern. Dieser Aspekt der Erfindung umfaßt z.B.
ferner Mittel zum Verwenden der gefundenen Positionsabweichungen
längs der
ersten und der zweiten Richtung für die automatische Steuerung des
Betriebs des automatisch positionierten Zeichengerätes.
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Zusätzlich umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung
eine Speichereinrichtung, welche aufgezeichnete Befehle für die vorstehenden
Schritte enthält.
In diesem Fall weist die Vorrichtung vorzugsweise auch Mittel zum
automatischen Abrufen und Ausführen
dieser Befehle aus der Speichereinrichtung auf, um die Durchführung der
vorstehenden Schritte zu ermöglichen.
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Alle
vorstehend genannten Grundsätze
für den
Betrieb und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich noch
deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug
auf die Zeichnung, in der:
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1 eine
perspektivische Darstellung eines thermischen Tintenstrahl-Tischdruckers zeigt, welcher
eine bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung enthält
oder bildet (nicht maßstäblich);
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1a ist
eine ähnliche
Ansicht eines Großformatdruckers/Plotters,
welcher ebenfalls die Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gemäß 1 enthält oder
bildet, wobei enstprechende Teile jeweils mit denselben Bezugszeichen
bezeichnet sind;
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2 ist
eine perspektivische Darstellung von unten rechts der Schlittenanordnung
der Ausführungsform der 1 (Tischdrucker),
in der man das Sensormodul allgemein sieht;
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2a ist
eine ähnliche
Ansicht der entsprechenden Schlittenanordnung der Ausführungsform von 1a (Großformatplotter);
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3 ist
eine vergrößerte Ansicht
(nicht maßstäblich) des
Kalibriermusters, welches für
die Ausrichtung des Schreibers bei diesen beiden Ausführungsformen
verwendet wird;
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4a ist
eine perspektivische Außenansicht
des Sensormoduls und der zugehörigen
gedruckten Schaltungsplatte, welche in der bevorzugten Ausführungsform
der 1 und 2 verwendet werden;
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4b ist
eine perspektivische Explosionsdarstellung der beiden Halbschalen
des Sensormoduls und der gedruckten Schaltungsplatte der 4a;
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4c ist
eine perspektivische Explosionsdarstellung derselben Elemente, die
auch in 4b gezeigt sind, jedoch von
der gegenüberliegenden Seite
gesehen und mit den innen liegenden Komponenten;
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4d ist
eine perspektivische Innenansicht einer internen Haupt-Unteranordnung
eines Sensors, der bei der bevorzugten Ausführungsform der 1a und 2a verwendet
werden kann;
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5 ist
ein sehr schematisches Diagramm der optischen Elemente in dem Sensormodul
der bevorzugten Ausführungsform
des Tischdruckers der 1, 2 und 4a bis 4c;
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6a zeigt
den reinen Kalibriermusteranteil der Schlittenachsenabweichung (nicht
maßstäblich) des
Kalibriermusters der 3, noch stärker vergrößert als in 3;
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6b ist
eine ähnliche
Ansicht des Kalibriermusteranteiles mit "zusammengesetzter Information" der Ausführungsform
der 3;
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7 ist
eine sehr schematische Rückansicht
einer ersten, einer zweiten, einer dritten und einer vierten Tintenkartusche,
oder anderer Schreibgeräte,
welche über
einem Druckmedium für
eine Bewegung längs
der Schlittenbewegungsachse positioniert sind;
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8 ist
ein Blockdiagramm des elektrischen Schaltkreises, welcher bei den
bevorzugten Ausführungsformen
verwendet wird;
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9 ist
eine ähnliche
Ansicht wie 1, jedoch mit dem Medienvorschub-Eichmuster des ähnlichen
Standes der Technik, welche zuvor in dem ersten Abschnitt dieser
Anmeldung erörtert
wurde;
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10a ist eine zu 6a im
wesentlichen identische Ansicht, die jedoch für die bessere Bezugnahme auf 10b wiederholt wurde; und
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10b ist eine ähnliche
Ansicht wie 6b, die jedoch das Medienvorschub-Eichmuster des verwandten
Standes der Technik zeigt.
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Wie
die 1 und 1a zeigen, sind die bevorzugten
Ausführungsformen
der Erfindung vorzugsweise in einem automatischen Drucker eingebaut,
z.B. einem thermischen Tintenstrahl-Tischdrucker oder einem großformatigen
Plotter. Der Drucker oder Plotter 10 umfaßt ein Gehäuse 12 mit
einem Steuerfeld 20.
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Wie
bei dem Plotter von 1a können die Arbeitskomponenten
auf einem Gestell 14 montiert sein; das Gehäuse 12 umfaßt eine
linke und eine rechte Abdeckung 16 und 18 für den Antriebsmechanismus.
Das Steuerfeld 20 ist auf der rechten Abdeckung 18 montiert.
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Eine
Schlittenanordnung 100 (welche für den Großformat-Plotter der 1a gestrichelt
unter einem transparenten Dekel 22 gezeigt ist) kann sich längs einer
Gleit- oder Schlittenstange 24 (bei dem Plotter ebenfalls
gestrichelt) hin- und herbewegen. Die Position der Schlittenanordnung 100 in
einer horizontalen oder Schlittenscanachse wird von einem Schittenpositionierungsmechanismus
(nicht gezeigt) in Bezug auf einen Codierstreifen (nicht gezeigt)
bestimmt, wie es im Stand der Technik allgemein bekannt ist.
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Der
Schlitten 100 umfaßt
vorzugsweise vier Einschübe
oder Fächer
für automatische
Zeichenstifte, wie Tintenstrahl schreiber, welche mit Tinte unterschiedlicher
Farbe drucken. Dies sind z.B. schwarze Tinte bzw. Tinten in den
drei Primärfarben
(z.B. Gelb, Magenta und Zyan).
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1 zeigt
für den
Tischdrucker einen einzelnen repräsentativen Schreiber 102,
wobei die übrigen
drei leeren Fächer
mit Bezugszeichen in Klammern markiert sind, d.h. (104),
(106) und (108). Für den Großformatplotter zeigt 1a alle
vier Schreiber 102, 104, 106 und 108.
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In
sowohl dem Drucker als auch dem Plotter macht die Schlittenanordnung 100 eine
Translationsbewegung relativ zu dem Medium 30 längs der
x- und der y-Achse, wobei ausgewählte
Düsen in
allen vier thermischen Tintenstrahl-Kartuschenschreibern aktiviert
werden. Auf diese Art wird Tinte auf das Medium 30 aufgebracht.
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Die
Farben aus den drei buntfarbigen Tintenstrahlschreibern werden üblicherweise
so kombiniert, daß sie
sich subtrahieren, wenn sie übereinander
gedruckt werden, um Sekundärfarben
zu erhalten; sie addieren sich, wenn sie nebeneinander gedruckt werden,
um andere Farben zu erhalten.
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Die
Schlittenanordnung 100 umfaßt einen Schlitten 101 (2),
welcher sich auf einer Gleit- oder Schlittenstange 103 hin-
und herbewegen kann. Für
die wesentlich größere Spanne
des Großformatplotters
in Querrichtung (2a) sind eine vordere Gleit-
oder Schlittenstange 103 und eine ähnliche hintere Stange 105 vorgesehen.
Eine repräsentative erste
Schreiberkartusche 102 ist in einem ersten Einschub des
Schlittens 101 montiert dargestellt.
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Umfangreiche
zusätzliche
Information über den
Schlittenantrieb und das Steuersystem, welche in Verbindung mit
der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können, ergeben sich aus den
o.g. Dokumenten. Das Antriebs- und Steuersystem ist im wesentlichen
ein herkömmliches
System und wird hier nicht weiter behandelt.
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Ein
Druckmedium 30, wie Papier, wird längs einer vertikalen oder Druckmediumvorschubachse mit
Hilfe eines Mediumvorschub-Antriebsmechanismus (nicht gezeigt) positioniert.
Wie im Stand der Technik üblich
und wie schon früher
erwähnt,
wird bei Tischdruckern die Schlittenscanachse als die x-Achse bezeichnet,
und die Medienvorschubachse wird als die y-Achse bezeichnet; bei
den großformatigen Plottern
ist es gerade umgekehrt.
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Die
Druckmedium- und Schlittenpositionsinformation wird einem Prozessor
auf einer Schaltungsplatte zugeführt,
welche vorzugsweise auf der Schlittenanordnung 100 vorgesehen
ist. Die Schlittenanordnung 100 kann auch die Schaltungsteile enthalten,
welche für
eine Verbindung zu den Tintenausstoß-Schaltkreisen (einschließlich der
Heizwiderstände)
in den Tintenstrahlschreibern notwendig sind.
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Ebenfalls
an der Schlittenanordnug 100 montiert ist ein Sensormodul 200.
Man beachte, daß die
Tintenstrahldüsen 107 (2)
des repräsentativen
Schreibers 102, und in der Tat jedes Schreibers, in einer
Linie mit dem Sensormodul 200 liegen.
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Wie
bereits erklärt,
erfordert das Vollfarbdrucken und -plotten, daß die Farben von den einzelnen Schreibern
hochgenau auf das Druckmedium gebracht werden. Hierfür ist eine
präzise
Ausrichtung der Schlittenanordnung notwendig. Unglücklicherweise
führen
das Verrutschen und der Schräglauf des
Papieres und mechanische Fehlausrichtungen der Schreiber in herkömmlichen
Tintenstrahl-Druckern/Plottern zu Versetzungen längs der Medium- oder Papiervorschubachse
und der Scan- oder Schlittenachse.
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Vorzugsweise
wird eine Gruppe Prüfmuster oder
Kalibriermuster 402, 404, 406 und 408 erzeugt (durch
Aktivierung ausgewählter
Düsen in
ausgewählten
Schreibern, während
der Schlitten über
das Medium fährt),
immer wenn eine der Kartuschen gestört wurde, z.B. unmittelbar
nachdem ein Zeichengerät
(z.B. ein Schreiber) ersetzt wurde. Die Kalibriermuster werden dann gelesen,
indem der elektrooptische Sensor 200 über sie geführt wird und die resultierenden
Wellenformen analysiert werden.
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Das
Sensormodul 200 fühlt
das Kalibriermuster optisch ab und sieht elektrische Signale für den Prozessor
an dem Schlitten vor, welche die Ausrichtung der Teile des Musters
angeben, die jeweils von den verschiedenen Zeichengeräten erzeugt
wurden.
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Die 4a bis 4d zeigen
repräsentative Sensormodule 200,
welche in den beiden bevorzugten Ausführungsformen der anfänglichen
Zeichnungen verwendet werden. Jedes Sensormodul 200 umfaßt einen
Halter 222 für
optische Komponenten, mit einer Linse 226 (oder, falls
bevorzugt, einem komplizierteren fokalen System mit einer zweiten
Linse 228, 4d), welche relativ zu einem
Detektor 240 montiert ist (5).
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Während das
System des Standes der Technik durch die Verwendung einer Phasenplatte über dem
Detektor Vorteile erzielt, haben die Erfinder herausgefunden, daß bei diesem
Tischdruckersystem eine vollkommen angemessene Funktionstüchtigkeit auch
ohne eine solche Platte erreicht wird, wenn man sich nur auf die
optischen Aperturen verläßt, welche naturgemäß von dem
Fokalsystem und dem Detektor vorgesehen werden. Gleichwohl kann
eine Phasenplatte für
bevorzugte Ausführungsformen
in einem großformatigen
Plotter vorteilhaft sein. Bei Fehlen einer solchen Platte wird eine
ungefähr
sinusförmige Antwort
während
der Abtastung eventuell durch die Wechselwirkung zwischen den Balken
des Kalibriermusters und dem im wesentlichen runden Querschnitt
des Detektors verbessert.
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Erste
und zweite lichtemittierende Dioden (LEDs) 232 und 234 sind
an dem Sensormodul 200 in dem gezeigten Winkel zusammen
mit einem Verstärker
und anderen Schaltungselementen (nicht gezeigt) montiert. Die lichtemittierenden
Dioden und der Fotodetektor haben einen herkömmlichen Aufbau und eine Band breite,
welche die Frequenzen der Farben der Zeichengeräte 102, 104, 106, 108 umfaßt.
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Zum
Erzielen der besten Ergebnisse werden jedoch spezielle Maßnahmen
getroffen, um vollständig
angemessene Daten in Bezug auf ein Zeichengerät mit gelber Tinte zu erhalten.
Die üblicherweise
erhältlichen
Detektoren können
relativ schlecht das entsprechende gelbe Licht von dem weißen Hintergrund
eines üblichen
Druckmediums 30 unterscheiden.
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Während diese
Unbestimmtheit durch die Verwendung eines Lichtfilters gelöst werden
kann, sollen diese zusätzlichen
Kosten vorzugsweise vermieden werden, indem mit der Magentatinte
ein anteilig getönter
Hintergrund gedruckt wird und dann unmittelbar die gelben Kalibriermusterbalken
darüber gedruckt
werden. Die gelbe Tinte reagiert mit der noch feuchten Magentatinte
und verursacht einen Ausbreitungs- und Saugphänomen, welche in den Bereichen,
wo die gelben "Balken" gedruckt wurden den
anteiligen Magentaton in eine volle Magentafärbung umwandelt, woraus sich
kurze volle Magenta-Balken
ergeben, welche der Sensor schneller erfaßt.
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Die
optischen Elemente 240, 226, 232, 234 werden
bequem in einem einfachen gegossenen Kunststoffhalter 222 gehalten.
Der Halter hat einen oberen Sims 240' für den Detektor 240,
gegenüberliegende
Zwischenschlitze 226' für die Linse 232 und winklige
untere seitliche Hohlräume 232', 234' für die LEDs 232, 234.
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Eine
Halteplatte 222' weist
Befestigungsstifte 222p auf, die in passende Aufnahmen 222r der Halter 222 schnappen,
um die optischen Elemente in Position zu halten. Vorsprünge 222s an
einer gegenüberliegenden
Seite der Halteplatte 222' sehen
den richtigen Abstand des Halters 222' von der zugehörigen gedruckten Schaltungsplatte 300 vor.
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Im
Betrieb trifft Licht von den LEDs 232 und 234 auf
die Kalibriermuster 408 etc. auf dem gedruckten Medium 30 auf
und wird über
das fokale System 226 teilweise zu dem Fotodetek tor 240 reflektiert,
welches die Energie auf den Fotodetektor 240 fokussiert.
Wenn das Sensormodul 200 das Kalibriermuster 406 oder 408 nur
längs der
Schlittenscanachse überstreicht,
wird ein Ausgangssignal vorgesehen, welches etwa in Form einer Sinuswelle
variiert.
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Ein
zugehöriger
Schaltkreis (8) speichert diese Signale und
untersucht ihre Phasenbeziehungen, um die Ausrichtungen der Schreiber
für jede
Bewegungsrichtung zu ermitteln. Das System korrigiert vorzugsweise
eine Fehlausrichtung der Schlittenachse – und eine Fehlausrichtung
der Druckmedienachse – und
kann auch zum Korrigieren von Versetzungen aufgrund der Geschwindigkeit
und Krümmung
verwendet werden.
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Ein
erster Schritt ist die Erzeugung der Kalibriermuster der 1,
welche zunehmend vergrößert in
den 3 und 6 gezeigt sind.
Das erste Kalibriermuster 402 wird in der Scanachse lediglich
zum Eingewöhnen
der Zeichengerät
in Vorbereitung auf die tatsächlichen
Messungen erzeugt.
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Das
erste Muster 402 umfaßt
ein Segment für
jede verwendete Kartusche. Das erste Segment 410 ist z.B.
gelb (Y), das zweite Segment 412 ist Cyan (C), das dritte
Segment 416 ist Magenta (M), und das vierte Segment 418 ist
schwarz (K).
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Als
nächstes
werden das zweite, das dritte und das vierte Muster 404, 406 bzw. 408 erzeugt. Das
zweite Muster 404 kann dazu verwendet werden, Schreiberverschiebungen
aufgrunde der Geschwindigkeit und Krümmung zu überprüfen.
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Das
dritte Muster 406 wird dazu verwendet, eine Fehlausrichtung
in der Schlittenscanachse zu überprüfen. Das
vierte Muster 408 wird dazu verwendet, Fehlausrichtungen
längs der
Medienvorschubachse zu überprüfen. In
jedem der Muster 404 bis 408 wird gelb vorzugsweise,
wie zuvor beschrieben zusammengesetzt über einem Magentaton gedruckt.
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Korrektur von Abweichungen
in der Schlittenscanachse
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Das
Ausrichtmuster 406 für
die Schlittenscanachse wird erzeugt, indem mit jedem Schreiber mehrere
horizontal mit Zwischenraum angeordnete vertikale Balken gedruckt
werden. Die Dicke 501 jedes Balken ist gleich dem Abstand 505 zwischen
den Balken. In dem dritten Muster 406 ist das erste Segment 420 (C)
Cyan; das zweite Segment 422 (M) ist Magenta; das dritte
Segment 424 (Y) ist gelb, und das vierte Segment 426 (K)
ist schwarz.
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Die
Stiftversetzungen (Offsets) in der Schlittenscanachse sind in 7 gezeigt.
Die Tintenstrahlkartuschen 102, 104, 106 und 108 sind
bei einer Höhe
h über
dem Druckmedium 30 für
ihre Bewegung längs
der Schlittenscanachse positioniert.
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Die
nominalen Abstände
D12, D23 und D34 zwischen den Kartuschen – oder der Ausgleich möglicher
Abweichungen von diesen nominalen Abständen – sind entscheidend für die richtige
Ausrichtung der Tintentropfen von jeder Kartusche im Verhältnis zu
den anderen Kartuschen.
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Fehlausrichtungen
der Schreiber in der Schlittenscanachse werden ermittelt, indem
der Sensor 200 längs
der Schlittenscanachse über
das dritte Muster 406 bewegt wird. Wenn das Sensormodul 200 das
dritte Muster 406 beleuchtet, fokussiert das fokale System 226 (und,
falls vorhanden, 228) ein Bild auf den Detektor 240.
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In
der Tat wird das Muster der beleuchteten Balken dem Detektor, in
der Detektorebene, eingeprägt – oder umgekehrt.
Abhängig
hiervon erzeugt der Fotodetektor 240 ein ungefähr sinusförmiges Ausgangssignal,
welches die mathematische Faltung der im wesentlichen runden System-Blenden
mit dem Kalibriermuster 406 ist.
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8 ist
ein Blockdiagramm des elektronischen Schaltkrei ses 300,
welcher in dem Ausrichtsystem der vorliegenden Erfindung verwendet
wird. Die Schaltung 300 umfaßt eine Verstärkungs-
und Filterschaltung 302, einen Analog-Digital-Wandler 304,
einen Schreiber-Ausricht-Operationsblock 306 (üblicherweise
einen programmierten Einheits-Mikroprozessor), eine Abtastimpuls-Erzeugerschaltung 308,
einen Schlittenpositionscodierer 310, eine stabile Zeitbasis 312,
einen Hauptdruckerbetriebs-Funktionsblock 314 (in demselben
Mikroprozessor, wie oben erwähnt),
Zeichenstifte und einen Schlittenachsen-Servosteuermechanismus 316,
ein Paar Pulsbreitenmodulatoren 318 und entsprechende Lichtsteuerschaltungen 320 für die LEDs 232, 234 (4c und 5).
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Elektrische
Signale von dem Sensormodul 200 werden verstärkt, gefiltert
(wodurch ein genauerer Sinus mit einem geringeren Oberwellenanteil,
weniger Umgebungsstörungen
etc. erhalten wird) und von dem Ausricht-Operationsblock 306 abgetastet. Der
Schlittenpositionscodierer 310 sieht Impulse vor, wenn
sich die Schlittenanordnung 100 längs des Codierstreifens (nicht
gezeigt) bewegt.
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Die
Abtastimpulserzeugerschaltung 308 wählt Impulse von dem Schlittenpositionscodierer 310 oder
der stabilen Zeitbasis (Bezugszeit) 312 aus, abhängig von
dem Test, welcher durchgeführt
werden soll. Die Daten können
mit diskreten Fouriertransformationsverfahren analysiert werden,
um die Abstände
und Abweichungen herauszufinden. Alternativ findet die Elektronik
eine Phasendifferenz zwischen einer Bezugs-Sinuswelle (synchronisiert
mit der Schlittenposition) und der aufgenommenen Sinuswelle, wie
von Cobbs et al. ausführlich
erläutert wurde.
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In
jedem Fall verwendet das System drei Parameter der Phasendifferenz:
ihre Position, um anzugeben, welche Kartusche nicht ausgerichtet
ist; ihr Polarität,
um die Richtung der Fehlausrichtung anzugeben; und ihre Größe, um die
Größe der Fehlausrichtung
anzugeben.
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Die
entsprechenden Daten, welche Versetzungen (Offsets) für jede Kartusche
beschreiben, werden gespeichert. Diese Daten werden dazu verwendet,
die Aktivierung der Schreiber zu steuern, wenn die Schlittenanordnung über den
Servomechanismus 316 in Richtung der Schlittenachse bewegt wird.
Eine Lichtaktivierung des Sensormoduls wird von dem Ausricht-Operationsblock 306,
den Pulsbreitenmodulatoren 318 und den Lichtsteuerschaltungen 320 vorgesehen.
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Eine
Korrektur der Versetzungen aufgrund der Geschwindigkeit und Krümmung kann,
falls erwünscht,
wie bei Cobbs et al. erfolgen.
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Korrektur
der Versetzungen in der Druckmediumvorschubachse und zwischen den
Schreibern
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Eine
weitere Quelle für
die mangelnde Paßgenauigkeit
des Bildes entsteht durch Rutschen oder Schieflauf des Druckmediums
auf den Rollen oder Antriebswalzen. Gemäß der vorliegenden Lehre ist es
nicht nötig,
ein Kalibriermuster in der Richtung der Druckmediumvorschubachse
zu drucken oder zu erfassen, welches sich (um mehr als eine Druckschwade)
längs der
Mediumvorschubrichtung erstreckt. Stattdessen wird ein Kalibriermuster 408 mit
diagonalen Balken längs
der Schlittenscanrichtung gedruckt, wobei alle Balken gedruckt werden,
ohne das Druckmedium überhaupt
weiterzubewegen.
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Das
gesamte Kalibriermuster 408 (3 und 6b)
umfaßt
tatsächlich,
innerhalb derselben Schwade wie die diagonalen Linien, ein anfängliches kurzes
Segment 440' aus
vertikalen schwarzen Balken, um eine extrem präzise Phasenabstimmung mit dem
Schlittenpositions-Codiersystem zu etablieren. Die diagonalen Balken
folgen in vier Segmenten 440 (C), 442 (M), 444 (Y)
und 446 (K), welche jeweils von den vier Zeichengeräten aufgebracht
werden.
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Wie
zuvor erklärt,
wird dieses Muster von dem Sensor abgetastet, und die resultierenden
Offsetdaten werden entweder durch diskrete Fouriertransformationsverfahren
oder durch Anpassen einer Standard-Sinuskurve an die abgetasteten
Da ten, wie bei Cobbs et al., entwickelt. Vorzugsweise soll der Sensor
mehrmals über
die diagonalen Balken gehen, um mit den mehreren Durchläufen den
Störabstand für die Phasendaten
zu maximieren.
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Die
so abgeleiteten Verschiebungs- oder Offsetdaten umfassen die Effekte
sowohl der horizontalen als auch der vertikalen mechanischen Abweichungen.
Sie müssen
daher für
die unabhängig
ermittelten horizontalen mechanischen Abweichungen eingestellt werden,
und falls nötig,
für den
Winkel der diagonalen Balken, um die vertikalen mechanischen Abweichungen
zu finden. Wenn der Winkel sehr nahe bei fünfundvierzig Grad liegt, hat,
wie zuvor erwähnt,
die erforderliche Korrektur den Faktor eins, und es wird keine wirkliche
arithmetische Bearbeitung benötigt.
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Vorzugsweise
sind daher die Balken des Kalibriermusters mit fünfundvierzig Grad orientiert – nicht
so sehr, um die Multiplikation mit einem Wert des cotθ ungleich
eins zu vermeiden, sondern um die möglichen Fehler etwas gleichmäßiger über die
beiden orthogonalen Richtungen des Systems zu verteilen. Es können jedoch
fast so gute Ergebnisse erreicht werden, wenn die Balkenorientierung
in einem Wertebereich liegt, der ungefähr um die fünfundvierzig Grad zentriert
ist.
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Basierend
auf unseren Beobachtungen und Berechnungen sind wir zu einem kritischen
Bereich von dreißig
bis sechzig Grad für
eine vernünftige Funktionstüchtigkeit
gelangt. Diese kritischen Werte können wie folgt konzipiert werden.
Wenn die Balken einen steileren Winkel zu der Vertikalen als etwa sechzig
Grad haben, beginnt die Genauigkeit der Erfassung der Positionen
der Balken stark abzunehmen; und wenn sie gegenüber der Vertikalen einen geringeren
Winkel als etwa dreißig
Grad haben, beginnt die Genauigkeit der Wiedergabe der Positionsermittlung
in der vertikalen Dimension – die
sozusagen die hier interessierende Ermittlung ist – sich gleichfalls
stark zu verschlechtern.
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Ein
zweiter Bereich, bei dem die Funktionstüchtigkeit nicht mehr besonders
gut, sondern eher an der Grenze ist, liegt zwischen zwanzig bis
siebzig Grad. Für
diese weiteren Grenzen gilt ein entsprechendes Konzept, wie gerade
oben ausgeführt,
hier verschlechtern sich die Genauigkeiten jedoch so stark, daß die Erfassung
sinnvoller Eichergebnisse nicht mehr praktikabel sein kann – sie kann
z.B. eine übermäßig große Anzahl
Sensordurchgänge
oder inakzeptabel lange Zeit benötigen.
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Streng
gesprochen ist es nicht notwendig, daß alle Balken denselben Winkel,
oder einen gleichmäßigen Abstand
oder die gleiche Dicke haben, oder sogar geradlinig sind. Grundsätzlich sind
diese Parameter alle variabel, weil der Mikroprozessor, welcher das
Muster mit solchen Veränderungen
druckt lernen kann, die spezifischen Merkmale der Änderung
zur Zeit der Erfassung des Musters zurückzurufen und diese von den
resultierenden Signalen zu subtrahieren, oder aus diesen zu tilgen.
In der Praxis werden jedoch gerade Balken mit gleichmäßigem Winkel, Abstand
und Dicke bevorzugt, um die Datenverarbeitung zu vereinfachen und
die Eichzeit zu minimieren.
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Die
rein horizontalen Abweichungen können entweder
vor oder nach dem Drucken und Abtasten der diagonalen Balken gemessen
oder interpretiert werden, weil die Antwortsignale unabhängig von
der Reihenfolge sind. Es ist nur nötig, daß die Daten für die horizontale
mechanische Abweichung für
den letzten Schritt der arithmetischen Einstellung zur Verfügung stehen.
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Das
Abtasten und Erfassen der diagonalen Balken kann in beiden Richtungen
erfolgen; wenn der Sensor jedoch von rechts nach links geht, wird
das algebraische Vorzeichen der berechneten vertikalen Abweichung
umgekehrt. Wenn ein bestimmtes Zeichengerät z.B. höher ist als es sein sollte,
und wenn die diagonalen Balken wie in den 3 und 6b orientiert
sind, erreicht der Sensor jeden Balken zu früh, wenn er von links nach rechts
geht (entsprechend der Formel für δV,
die oben angegeben wurde) – er
erreicht ihn jedoch zu spät,
wenn er von rechts nach links scannt.
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Das
zuvor erwähnte
System, bei dem Gelb über
Magenta gedruckt wird, ist hilfreich, wenn gelbe und Magenta-Tinte
in sehr schneller zeitlicher Folge aufgezeichnet werden sollen.
Dies wird am effektivsten bei einer Bewegung von rechts nach links
erreicht, wenn die Schreiber physisch in der Reihenfolge der 3 angeordnet
sind.
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Offsets
oder Versetzungen zwischen den Schreibern längs der Medienvorschubachse
können korrigiert
werden, indem bestimmte ausgewählte
Düsen aktiviert
werden, wie von Cobbs et al. beschrieben, oder indem die Daten zwischen
Schwaden der Zeichengeräte
maskiert werden. Die Technik von Cobbs hat den Nachteil, daß sie zusätzliche
Düsen erforert;
die Datenmaskierungstechnik hat dagegen den Nachteil, daß sie in
einigen Bereichen des Ausdrucks unerwünschte Variationen in der Reihenfolge der
Farbabgabe einführt
und die Rechenkomplexität und
-zeit etwas erhöht.