DE3821707A1 - Verfahren zum drucken farbdichtegestufter bilder mittels hochdrucktintenstrahldrucker - Google Patents

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung kann in der nichtmechanischen Drucktechnik einge­ setzt werden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

In dem WP 2 14 808 wird ein Verfahren zum Drucken mittels Tinten­ strahl beschrieben, bei dem doppelt so viele Tröpfchen erzeugt werden, wie für das Drucken benötigt werden. Eine so hohe Tröpf­ chenerzeugungsfrequenz ist notwendig, damit eine stabile Tröpf­ chenfolge erzielt wird. Bei dem Verfahren wird nach einem ent­ sprechenden Laderhythmus die Hälfte der Tröpfchen mit einer solchen Ladung versehen, daß diese Tröpfchen so abgelenkt wer­ den, daß sie in einen Abfangbehälter gelangen. Dies betrifft entweder jedes zweite Tröpfchen oder jeweils drei hintereinander erzeugte, während die nächsten drei wieder zum Drucken benutzt werden.

Die Hälfte der erzeugten Tropfen kann damit nicht für den Druck verwendet werden. Eine Veränderung der Druckfleckgröße ist nicht möglich.

In dem WP 2 32 883 wird beschrieben, wie sowohl bei der Erzeugung von Sekundärfarbflecken als auch bei der Erzeugung von Primär­ farbflecken eine gleichmäßige Stufung der Farbdeckung erreicht werden kann. Die Realisierung dieser Forderung erfolgt dadurch, daß sowohl bei Sekundärfarbflecken als auch bei Primärfarb­ flecken jeweils zwei Tröpfchen verwendet werden.

Zusätzliche Farbdichtezwischenstufen durch Erzeugung unter­ schiedlicher Farbfleckdurchmesser werden hier nicht realisiert.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, ein bekanntes Tintenstrahldruck­ verfahren effektiver zu gestalten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung ist es, daß während eines Druckkopf­ durchlaufes eine Belegung einer Druckpunktposition mit zwei Tropfen einer Farbe möglich wird, wobei die Tropfen aus dersel­ ben Düse kommen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß Primär­ farbpunkte mit zwei verschiedenen Durchmessern erzeugt werden, indem der kleinere Durchmesser dadurch entsteht, daß eines der Tröpfchen einer Gruppen mit einer Fangladung beaufschlagt wird, so daß nur ein Tropfen auf dem Aufzeichnungsträger landet, und die größeren Durchmesser durch Überlagerung der beiden Tröpfchen einer Gruppe auf dem Aufzeichnungsträger entstehen, wobei sich die Farbdichtestufung durch entsprechende Verteilung von großen und kleinen Tropfen ergibt.

Zur Bildung eines Sekundärfarbfleckes erhält jeweils ein Tröpf­ chen zweier Gruppen verschiedener Farben dieselbe Ladung, so daß diese Tröpfchen auf dieselbe Stelle des Aufzeichnungsträgers auftreffen, während die nicht für den Sekundärfarbfleck benötig­ ten beiden anderen Tröpfchen derselben Gruppen und die zur selben Zeit mit den anderen Farben generierten Tröpfchen so aufgeladen werden, daß sie in die Abfangbehälter gelenkt werden. Es entstehen Sekundärfarbflecken mit der gleichen Größe wie die großen Primärfarbflecken.

Mehrfarbige dichtegestufte Bilder werden durch entsprechende Verteilung von kleinen und großen Primär- und großen Sekundär­ farbflecken realisiert.

Ausführungsbeispiel

Die erfindungsgemäße Lösung soll im folgenden an einigen Bei­ spielen verdeutlicht werden. Es zeigen:

Fig. 1a, b, c Impulsdarstellungen der Ladespannung in einem ersten Ladebeispiel,

Fig. 2a, b, c Impulsdarstellungen der Ladespannung in einem zweiten Ladebeispiel,

Fig. 3 ein Beispiel für eine rasterförmige Druckfleck­ anordnung mit großen und kleinen Druckflecken einer Druckfarbe,

Fig. 4 ein Beispiel für eine rasterförmige Druckfleck­ anordnung mit gleichgroßen Druckflecken einer Primär- und einer Sekundärfarbe,

Fig. 5 ein Beispiel für eine rasterförmige Druckfleck­ anordnung, bei der große und kleine Primärfarb­ flecke sowie große Sekundärfarbflecke verwendet werden.

Das Hochdruckverfahren beim Tintenstrahldruck ist dadurch ge­ kennzeichnet, daß Tinte unter hohem Druck durch die Düsen ge­ drückt wird, wobei unter gezielter periodischer Störung eine kontinuierliche Folge gleichgroßer und gleichbeabstandeter Trop­ fen entsteht. Diese Tropfen wurden im Abreißpunkt, dem Ort der Trennung von Hauptstrahl mit einer individuellen elektrischen Ladung versehen. Mit dieser Ladung erhalten die Tröpfchen eine Information über ihren Bestimmungsort, denn ein stationäres elektrisches Feld auf dem weiteren Flugweg veranlaßt die gelade­ nen Tropfen je nach Ladungshöhe zu einer mehr oder weniger großen Ablenkung aus ihrer ursprünglichen Flugbahn. Somit können einzelne Tröpfchen aus dem Tropfenstrom herausgelöst werden und ein selektiver Druck auf einen Aufzeichnungsträger wird möglich. Nicht benötigte Tintentropfen werden durch einen Tropfenfänger aufgenommen und dem Tintenkreislauf wieder zugeführt.

Dieses Verfahren ist wesentlich effektiver als das Tinten­ strahlverfahren der sogenannten diskontinuierlichen Tropfener­ zeugung, auch drop-on-demand-Verfahren genannt. Es sind jedoch einige Verfahrensparameter wie Strahlgeschwindigkeit, Strahl­ durchmesser und Tropfenerzeugungsfrequenz sehr genau aufeinander abzustimmen, damit sich das Verfahren optimal und störungsfrei realisieren läßt.

Erfahrungsgemäß zeigt sich, daß für die Tropfenerzeugungsfre­ quenz eine untere Parametergrenze existiert. Erst bei Frequenzen über 20...25 kHz läßt sich ein stabiler störungsfreier Tropfen­ zerfall realisieren.

Bei den hocheffektiven Mehrdüsenköpfen sind den Druckpositionen die Düsen direkt gegenübergestellt und mit einem binären Aus­ wahlprinzip erfolgt die Tropfenladung jeweils so, daß ein Trop­ fen ohne Ladung direkt die Druckposition erreicht, während ein Tropfen mit einer festen Fängerladung in den Tropfenfänger ge­ lenkt wird. Da verfahrensbedingt ein direkter Zusammenhang zwi­ schen der Tropfenfrequenz, der Düsengröße und der Tropfenge­ schwindigkeit besteht, läßt sich leicht zeigen, daß für eine untere Tropfenfrequenz von 20...25 kHz bereits eine Relativge­ schwindigkeit zwischen Kopf und Aufzeichnungsträger von mehreren Metern pro Sekunde erforderlich ist, wenn Druckfleck an Druck­ fleck gereiht werden soll. Dies stellt ganz erhebliche und nur mit hohem Aufwand realisierbare Anforderungen an die Transport­ einrichtung für Druckkopf und/oder Aufzeichnungsträger.

In dem WP 2 14 808 wurde ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem das binäre Druckprinzip etwas abgewandelt wurde. Zur Beherr­ schung der oben beschriebenen Probleme wird nicht jeder Druck­ punktzeilenposition eine Düse im Druckfleck gegenübergestellt, sondern nur jeder dritten. Eine Düse hat nun jeweils drei be­ nachbarte Punktzeilen in konstanter Abfolge zu bedrucken, wobei die Düse der mittleren Position direkt gegenübersteht. Der Lade­ rhythmus ist so beschaffen, daß in jeweils aufeinanderfolgenden Zyklen zunächst die eine Nachbarposition mit einer kleinen positiven Tropfenladung erreicht wird, dann der nächstfolgende Tropfen mit der Ladung Null die direkte Mittelposition erreichen kann und der dritte Tropfen im Zyklus mit einer kleinen negati­ ven Tropfenladung auf die andere Nachbarposition gelenkt wird. Diesem sich ständig wiederholenden Laderhythmus ist zur selekti­ ven Ausblendung einzelner Tropfen in den Tropfenfänger eine größere Fängerladung in jeder Phase überlagerbar. Die interne Druckkopfsteuerung generiert dabei in ständiger Wiederholung den Laderhythmus und das eigentliche von außen einfallende Druck­ steuersignal verursacht in binärer Weise die Überlagerung mit dem Fängersignal.

Trotz Dreiteilung des Abdruckprozesses ist die Druckleistung einer solchen Einrichtung immer noch außerordentlich hoch und die minimale Relativgeschwindigkeit zwischen Druckkopf und Auf­ zeichnungsträger liegt bei der unteren Tropfenerzeugungs-Grenz­ frequenz und bei einer Druckfleckdichte von etwa 200 Punkten/ Zoll immer noch bei weit mehr als einem Meter pro Sekunde. Das WP 2 14 808 zeigt hierzu Lösungen, bei dem zur Verringerung der notwendigen Relativgeschwindigkeit nur jeder zweite generierte Tropfen benutzt und der jeweils andere generell dem Tropfen­ fänger zugeführt wird.

Der zu beschreibenden Erfindung liegt die Idee zugrunde, auch diese zweiten Tröpfchen für den Druckbildaufbau so zu nutzen, daß keine erhöhten Anforderungen an das Transportsystem ge­ stellt werden und eine verbesserte Darstellung ein- oder mehr­ farbiger Bilder möglich wird. Es ist vorgesehen, diesen zweiten Tröpfchen wahlweise entweder die Tropfenfängerladung zu verlei­ hen oder aber sie mit der gleichen Ladung wie der des Vorgänger­ tropfens zu versehen.

In den Fig. 1 und 2 kann dieses Prinzip am Beispielen verdeut­ licht werden. In den Fig. 1a, 1b und 1c werden im Zeitdiagramm Ladeverläufe gezeigt, bei denen die beiden jeweils nacheinander erzeugten Tropfen einer Zweiergruppe generell gleichgeladen werden und damit das gleiche Ziel erreichen. In der Fig. 1a ist der Laderhythmus für jeweils 6 aufeinanderfolgende Tropfen zu erkennen. Die Ladespannung für die mittlere Zweiergruppe ist generell Null, während die Ladespannungen für die erste und die dritte zweiergruppe sich im Vorzeichen unterscheidet. Wenn alle 6 Tropfen zum Druck gelangen sollen, dann darf keines der Tröpf­ chen in den Fänger gelenkt werden. Die zu überlagernde Fänger­ spannung U _f an der Ladeelektrode dieser Düse ist, wie in Fig. 1b gezeigt, während des gesamten Ladezyklus Null. Das Überlage­ rungsergebnis stellt die Fig. 1c dar. Somit entstehen nach diesem Ladebeispiel auf dem Aufzeichnungsträger drei Druck­ flecke auf den Sollpositionen der drei Punktdruckzeilen, die größer sind als ein Druckfleck, der nur von einem Tropfen er­ zeugt wurde. Sinnvollerweise wurde die Rasterteilung für die Druckflecke so mit der Fleckgröße angestimmt, daß sich bei den großen benachbarten Druckflecken gerade die volle Flächendeckung ergibt. Es kann in Kauf genommen werden, daß zwischen den beiden nacheinander erzeugten und auftreffenden Tropfen ein geringer Wegversatz eingetreten ist, der naturgemäß nur 1/6 der Raster­ teilungsgröße entspricht.

Im zweiten Beispiel sollen unterschiedlich große Druckflecken erzeugt werden. Das ursprüngliche druckkopfsteuerungsinterne und in ständig gleicher Abfolge für die 6 Tropfen benutzte Ladespan­ nungsschema stellt die Fig. 2a dar.

Wenn nun beispielsweise erreicht werden soll, daß der erste und der zweite Druckfleck die kleine Größe haben, und auf der drit­ ten Position ein großer Druckfleck enstehen soll, dann ist, wie in Fig. 2b dargestellt, ein Fängersignal U _f zu erzeugen, das jeweils einem Tropfen der ersten und zweiten Tropfengruppe das Fängerziel zuweist. In der Fig. 2c ist das Überlagerungssignal dargestellt. U _min charakterisiert die Ladespannung, von der ab der Tropfen vom Fänger absorbiert werden kann.

Solche unterschiedlich große Druckflecke P _g und P _k können be­ nutzt werden, um, wie in einem Beispiel in Fig. 3 gezeigt, Druckbilder mit Zonen unterschiedlicher Farbdichte zu erzeugen.

Hier wird durch unterschiedliche Flächendeckung bei genügend großer Rasterdichte ein Halbtondruck ermöglicht. Die Anzahl der erreichbaren Halbtonstufen läßt sich bei geeigneter Kombination von Rasterfeldern ohne Druckfleck mit solchen, die kleine oder große Druckflecken enthalten, zu komplexen Bildpunkten stark erhöhen.

Ein Problem des Mehrfarbendruckes ist es, daß zur Erzeugung von Druckflecken in einer Mischfarbe, der sogenannten Sekundärfarbe, zwei Tropfen verschiedener Tintenfarben, der Primärfarben, auf dem Aufzeichnungsträger gemischt werden. Es entsteht ein aus dem Flüssigkeitsvolumen von zwei Tropfen gebildeter großer Druck­ fleck, während normalerweise ein Primärfarbfleck durch einen einzigen Tropfen der Primärfarbe entsteht. Die vorliegende Erfin­ dung gestattet beim Hochdruckverfahren, wie im Grundsatz auch in dem WP 2 32 883 beschrieben, die Erzeugung von jeweils gleich­ großen Primär- und Sekundärfarbflecken. Hierzu erhalten beide Tröpfchen einer Tropfengruppe, die für die Bildung eines Primär­ farbfleckes vorgesehen sind, generell die gleiche Ladung, so daß ein aus zwei Primärfarbtropfen gebildeter großer Primärfarbfleck P _g entsteht. Soll ein Sekundärfarbfleck gedruckt werden, dann wird aus den jeweiligen Zweiergruppen der beiden Farbsysteme, die die entsprechende Druckposition als Ziel haben, jeweils ein Tropfen durch Fängerladungsbeaufschlagung ausgeblendet. Es kommt nun aus beiden Farbsystemen nur jeweils ein Tropfen auf der Druckposition an und der Sekundärfarbfleck S _g hat dieselbe Größe wie ein Primärfarbfleck P _g . Ein solches Druckergebnisbeispiel stellt die Fig. 4 dar.

Darüber hinaus ist, wie in Fig. 5 gezeigt, natürlich auch wei­ terhin die Größenstufung des Primärfarbfleckes mit kleinen und großen Druckpunkten P _k und P _g möglich.

Claims (3)

1. Verfahren zum Drucken farbdichtegestufter Bilder mittels Hochdrucktintenstrahldrucker,

• - bei dem doppelt so viele Tropfen erzeugt werden, als für den Druck benötigt werden, damit eine stabile Tropfenfolge entsteht,
• - so daß ständig die überflüssigen Tropfen abgefangen werden müssen,
• - wobei ein Bildpunkt aus kleinen Primärfarbflecken, aus großen Primärfarbflecken und aus großen Sekundärfarbflecken aufgebaut sein kann,
  gekennzeichnet dadurch, daß zur Erzeugung der großen Primär­ farbflecke (P _g ) der Laderhythmus so gestaltet wird, daß der zweite für den Primärfarbfleck benötigte Tropfen der zur Stabilisierung der Tropfenfolge zusätzlich erzeugte folgende Tropfen ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Bildung eines Sekundärfarbfleckes jeweils ein Tröpfchen zweier Gruppen verschiedener Farben eine solche Ladung er­ hält, so daß diese Tröpfchen auf dieselbe Stelle des Auf­ zeichnungsträgers auftreffen, während die nicht für den Se­ kundärfarbfleck benötigten beiden anderen Tröpfchen derselben Gruppen und die zur selben Zeit mit den anderen Farben gene­ rierten Tröpfchen so aufgeladen werden, daß sie in die Ab­ fangbehälter gelenkt werden, so daß nur, entsprechend der großen Primärfarbflecke, gleichgroße Sekundärfarbflecke ent­ stehen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß mehrfarbige dichtegestufte Bilder durch entsprechende Vertei­ lung von kleinen und großen Primär- und großen Sekundärfarb­ flecken entstehen.