DE4034263A1 - Duesenanordnung fuer einen tintenstrahldruckkopf - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Tintenstrahldruck­ köpfe und insbesondere die Anordnung von Düsen in einem Tintenstrahldruckkopf.

Im Laufe der Entwicklung von Tintenstrahldruckern wur­ den zahlreiche verschiedene Düsenanordnungen vorge­ schlagen. Die frühesten Drucker verwendeten lediglich eine Tintenfarbe, im allgemeinen schwarz, und wiesen eine einzelne Düse oder eine rechteckige Anordnung von Düsenelementen auf. In jüngerer Zeit finden zunehmend Vollfarben-Tintenstrahldrucker Verwendung, die in der Lage sind, außer in schwarzer Farbe zusätzlich in drei verschiedenen Farben zu drucken. Für solche Drucker wurden ebenfalls zahlreiche verschiedene Dü­ senanordnungen entwickelt.

Eine nach dem Stand der Technik vorgeschlagene Düsen­ anordnung für Farbdrucker besteht aus zwei Reihen von Düsen, wobei sich jede der Reihen derart in eine Rich­ tung erstreckt, daß sie einen kleinen Winkel mit der Druckrichtung bildet, d. h. der Richtung, in welcher sich der Druckkopf relativ zu einem zu bedruckenden Blatt bewegt. Eine Reihe von Düsen kann zum Aufbringen schwarzer Tropfen auf ein Blatt verwendet werden, wäh­ rend die andere Reihe von Düsen in drei Gruppen unter­ teilt ist, von denen jede Tinte in jeweils einer ande­ ren Grundfarbe aufbringt.

Ein weiteres bekanntes Farbsystem verwendet subtrak­ tive Grundfarben, wie Zyan, Magenta und Gelb. Durch überlagerndes Aufbringen von Punkten verschiedenster Kombinationen dieser Farben kann auf einem Blatt ein gewisses Farbspektrum erzeugt werden. Jedoch ist die Variationsbreite des mit den genannten Vorrichtungen nach dem Stand der Technik erzeugbaren Farbbereichs begrenzt.

Bei einem Druckvorgang, bei welchem durch Aufbringen eines Musters von Punkten auf ein Blatt gedruckt wird, geht man davon aus, daß dieses Blatt sich aus einer rechteckigen Matrix von Stellen zusammensetzt, die auf den Schnittstellen vertikaler Spalten und horizontaler Zeilen liegen. Der Druckkopf ist zum Aufbringen von einem oder mehreren Tintenpunkten an jede dieser Stel­ len verfahrbar. Im Rahmen der vorliegenden Beschrei­ bung soll sich eine "Spalte" in der Richtung erstrek­ ken, in welcher das Blatt an dem Druckkopf vorbeige­ führt wird, während die "Zeilen" parallel zur Bewe­ gungsrichtung des Druckkopfes über das Blatt verlau­ fen. Üblicherweise ist das Blatt während jedes Durch­ laufs des Druckkopfes in Zeilenrichtung stationär ge­ halten und wird zwischen den Durchläufen schrittweise in Spaltenrichtung bewegt.

Wenn ein Druckkopf eine Reihe von Düsen aufweist, die sich in einem Winkel zur Bewegungsrichtung des Druck­ kopfes in Zeilenrichtung erstrecken, kann während je­ des Durchlaufs des Druckkopfes ein Band von Zeilen gedruckt werden, wobei jeder Zeile in diesem Band eine bestimmte Düse zugeordnet ist. Somit entsteht eine gewisse Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt zu dem eine einer bestimmten Zeile zugeordnete Düse eine bestimmte Spalte erreicht und dem Zeitpunkt zu dem die der näch­ sten, darauffolgenden Reihe zugeordnete Düse die selbe Spalte erreicht. Die zur Steuerung der Betätigung der einzelnen Düsen vorgesehenen Daten sind jedoch im all­ gemeinen nach Spalten geordnet. Deshalb sind Logik­ schaltungen erforderlich, um eine geeignete Zeitsteue­ rung der Ausgabe von Daten, die bestimmten Spalten zugeordnet sind, an aufeinanderfolgende Düsen zu er­ möglichen. Dies erfordert nach dem Stand der Technik vergleichsweise komplexe Logikschaltungen.

Ferner ist es bekannt, beim Drucken ein Zeilensprung­ abtastverfahren zu verwenden, bei dem während jedem Abtastvorgang abwechselnde Punktzeilen gedruckt wer­ den.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Farbspektrum, das mit einem subtraktive Grundfarben verwendenden Farbdrucker erzeugbar ist, zu vergrößern.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Ansprüchen der unabhängigen Ansprüche.

Die Erfindung schafft eine Düsenanordnung, welche eine Vereinfachung der zur Ausgabe von Steuersignalen an die einzelnen Düsen erforderlichen Logikschaltungen ermöglicht.

Darüber hinaus ermöglicht die Düsenanordnung eine Erleichterung des Zeilensprungabtastens.

Der Druckkopf ist mit einer Einrichtung zum Spritzen von Tintenpunkten mehrerer unterschiedlicher Grundfar­ ben eines Systems subtraktiver Grundfarben versehen, wobei Punkte zweier Farben in einer von der helleren zur dunkleren Farbe gehenden Reihenfolge auf eine ein­ zige Stelle des Substrates aufgebracht werden.

Der Druckkopf ist in einer Abtastrichtung bewegbar und weist eine Reihe von Düsen zum Aufbringen von Tinten­ punkten auf ein Blatt auf, das in einer zur Abtast­ richtung senkrechten Blattvorschubrichtung an dem Druckkopf vorbei geführt wird, wobei die Reihe von Düsen zur Abtastrichtung geneigt ist und der Druckkopf betätigt wird, um einen vorbestimmten Mindestabstand in der Blattzuführrichtung zwischen den von jeder Düse aufgebrachten Punkten zu bilden, bei der die Düsen in der Blattzuführrichtung voneinander um ein ganzzahli­ ges Vielfaches des Mindestabstandes beabstandet sind, das den Wert 2ⁿ hat, wobei n eine positive ganze Zahl ist.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung beschrieben.

Die Figur zeigt eine Vorderansicht eines Druckkopfes mit einer erfindungsgemäßen Düsenanordnung.

In der Figur ist die Vorder- oder Ausgabefläche eines Druckkopfes dargestellt, der eine Düsenplatte 2 auf­ weist, die mit mehreren Düsen 4, 6, 8 und 10 versehen ist, wobei jede Düse durch eine kleine kreisrunde Öff­ nung gebildet ist, deren Durchmesser nach dem Fachmann geläufigen Gesichtspunkten gewählt ist.

Die dargestellte Düsenanordnung besteht aus zwei pa­ ralleleln Düsenreihen, wobei eine Reihe aus den Düsen 4, 6 und 8 besteht, die jeweils mit Quellen für Zyan-, Magenta- und gelber Tinte verbunden sind, während die zweite Reihe aus den Düsen 10 besteht, die sämtlich mit Behältern für schwarze Tinte verbunden sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht jede Reihe aus 48 Düsen, wobei 16 aufeinanderfolgende Düsen 4 Zyan-Tintentropfen liefern, 16 aufeinanderfolgende Düsen 6 zur Zufuhr von Magenta-Tintentropfen dienen und 16 aufeinanderfolgende Düsen 8 gelbe Tintentropfen zuführen. Jedoch können andere beliebige Düsenanzahlen und Düsenverteilungen verwendet werden.

Gemäß der Erfindung sind bei einfarbigem Druck, zum Beispiel mit schwarzer Tinte, nur die Düsen 10 akti­ viert und alle 48 Düsen werden zum Drucken entlang 48 Zeilen auf dem Druckbogen verwendet. Der vertikale Abstand zwischen den Zeilen entspricht dem vertikalen Abstand A zwischen benachbarten Düsen 10. Vorzugsweise wird diese Düsenanordnung zum Druck im Zeilensprungab­ tastverfahren verwendet. Nach dem ersten Durchlauf des Druckkopfes in der Abtastrichtung wird das Blatt in der Blattvorschubrichtung um eine Strecke weiter be­ wegt, die A/2 entspricht, wonach der Druckkopf den zwei­ ten Durchlauf ausführt. Zu diesem Zeitpunkt ist ein vollständiges Band gedruckt. Vor dem nächsten Durch­ lauf wird das Blatt zur Vorbereitung des Drucks des nächsten Bandes um eine Strecke weiter bewegt, die 48AxA-A/2 entspricht. Wird lediglich ein Drucken in einer Richtung gewünscht, muß der Druckkopf vor Beginn des nächsten Durchlaufs zum Ausgangspunkt zurückbewegt werden.

Beim Vollfarbdruck werden jedoch vorzugsweise nur die 16 Düsen für schwarze Tinte am rechten Ende der Düsen­ reihe für schwarze Tinte verwendet, so daß zum Drucken mit jeder der vier Farben die gleiche Anzahl von Düsen verwendet wird. Dies führt zu einer Vereinfachung der zum Zuführen der Steuersignale zu den Düsen verwen­ deten Schaltungen. Wenn die Daten mit der gleichen Geschwindigkeit an die Düsen für jede Farbe zugeführt werden, kann die Zeitsteuerungsschaltung zum Steuern der Zuführung dieser Informationen vereinfacht werden.

Das Farbspektrum, das erzeugt werden kann, indem Tin­ tenpunkte verschiedener Farben übereinander auf der­ selben Stelle des zu bedruckenden Blattes aufgebracht werden, entsprechend der Reihenfolge vergrößert wer­ den, in der solche Punkte aufgebracht werden. Dies kann zum Beispiel durch das Aufbringen der Punkte in der Reihenfolge schwarz, zyan, magenta, gelb, oder durch die Abfolge des Aufbringens erreicht werden, die mit der dunkelsten Farbe beginnt und mit der hell­ sten Farbe endet. Sollen nur zwei oder drei Tinten­ farben auf eine bestimmte Stelle des Blattes aufge­ bracht werden, sollten sie ebenfalls nach der zuvor dargelegten Abfolge an ihren Positionen aufgebracht werden.

Es wurde festgestellt, daß, besonders bei einem Sub­ traktiv-Grundfarbensystem, die hellste Tinte, in die­ sem Fall gelb, nur dann einen merkbaren Effekt auf die Farbe des sich ergebenden Punktes haben kann, wenn sie zuoberst auf die anderen Punkte aufgebracht wird. Wird die Schicht gelber Tinte von einer der anderen Tinten überlagert, wird die gelbe Tinte im wesentlichen über­ deckt und ihr Beitrag zur entstehenden Farbe verrin­ gert oder im wesentlichen eliminiert.

Da die schwarze Tinte auf jede der anderen drei Farb­ tinten einen deisem ähnlichen Effekt haben würde, soll­ te die schwarze Tinte stets zuerst auf jede Stelle, auf der sie vorgesehen ist, aufgebracht werden, um so zur endgültigen Tintenfarbe beizutragen.

Um verschiedenfarbige Tintenpunkte auf einfache Weise auf die selbe Stelle eines Blattes aufzubringen sind die Düsen 4, 6,8 und 10 derart angeordnet, daß während des Farbdrucks ein Band von Reihen auf dem zu bedruc­ kenden Blatt mit Tintenpunkten aus den Düsen 10 für die schwarze Tinte versehen wird, die während des Farbdruckvorgangs in einem ersten Durchlauf des Druck­ kopfes verwendet werden. Das gleiche Band von Reihen wird sodann durch Vorschieben des Blattes derart posi­ tioniert, daß es in dem darauf folgenden Durchlauf mit Tintenpunkten aus den Düsen 4 für Zyan-Tinte versehen wird. Anschließend werden in einem weiteren Durchlauf des Druckkopfes die Tintentropfen aus den Düsen 6 für die Magenta-Tinte und schließlich, im nächsten Durch­ lauf des Druckkopfes, die Tintentropfen aus den Düsen 8 für die gelbe Tinte aufgebracht. Auf jeder Stelle des Blattes, auf der nur Tintenpunkte zweier oder dreier Farben aufgebracht werden sollen, werden diese jedoch stets in der bevorzugten Reihenfolge aufge­ bracht, d. h.: wenn schwarze Tinte aufgebracht werden soll, wird diese stets zuerst aufgebracht, und wenn gelbe Tinte vorgesehen ist, so wird diese stets zu­ letzt aufgebracht.

Obwohl die in der Figur dargestellte Anordnung die besten Ergebnisse zeitigt, wurde festgestellt, daß im wesentlichen ähnliche Ergebnisse erzielt werden wür­ den, wenn die Positionen der Zyan- und Magenta-Düsen gegeneinander vertauscht würden, da diese Farben sich im Helligkeitsgrad sehr nahe kommen.

In jeder in der Figur dargestellten Düsenreihe sind benachbarte Düsen um die Strecke B in der Abtastrich­ tung des Druckkopfes, d. h. in der Zeilendruckrichtung, voneinander beabstandet. Wie zuvor erläutert, sind die Druckdaten, die zu Düsenaktivierungssignalen umgewan­ delt werden müssen, mit Bezug zu vertikalen Spalten der zu bedruckenden Fläche geordnet, so daß, wenn jeweils eine Düse einer Zeile des Druckbereichs zu­ geordnet ist, die Zeitsteuerung der Zufuhr der Düsen­ aktivierungsignale zu jeder Düse entsprechend dem Ab­ stand B zwischen benachbarten Düsen eingestellt sein muß.

Dies erforderte, aufgrund der zuvor anstelle des Ab­ standes B verwendeten Werte, bisher vergleichsweise komplexe Zeitsteuerungsschaltungen.

Diese Zeitsteuerungsschaltungen können erheblich ver­ einfacht werden, indem dem Abstand B ein Wert verlie­ hen wird, der gleich dem Produkt von 2ⁿ, wobei n eine positive ganze Zahl ist, und dem Abstand zwischen Spal­ ten der Druckmatrix oder der horizontalen Auflösung des Druckers ist. Der erste Term dieses Produkts kann eine der ganzen Zahlen 2, 4, 8, 16, 32 etc., vorzugs­ weise 16, sein.

Die horizontale Auflösung eines Druckkopfes wird von der kleinstmöglichen Entfernung zwischen aufeinander­ folgenden Punkten entlang einer zu druckenden Zeile bestimmt. Dies wiederum ist bedingt durch den Aufbau des Druc­ kers und die Geschwindigkeit, mit der die Treibersigna­ le den einzelnen Düsen zugeführt werden. Üblicherweise sind Drucker hoher Qualität derart ausgelegt, daß sie eine Auflösung von 300 Punkten pro Inch aufweisen, jedoch auch auf eine geringere Auflösung, zum Beispiel 150 Punkte pro Inch, einstellbar sind.

Daher ist in einem bevorzugten Auführungsbeispiel der Wert des Abstandes B mit 16/300 = 0,0533 Inch und der Abstand A mit 1/150 = 0,00666 Inch gewählt.

Wie aus dem vorhergehenden ersichtlich, entspricht die Neigung oder Schrägstellung jeder Reihe von Düsen zur Abtastrichtung des Druckkopfes A/B.

Da der horizontale Abstand B zwischen aufeinanderfol­ genden Düsen jeder Reihe einen Wert hat, der gleich dem kleinsten zulässigen Abstand zwischen Punkten mul­ tipliziert mit einer durch eine ganzzahlige Binärzahl wiedergegebenen Menge ist, können die zeitlichen Ab­ stände, die zwischen der Zufuhr von Aktivierungssig­ nalen zu benachbarten Düsen einzuhalten sind, um ein Drucken in einer einzelnen Spalte zu ermöglichen, auf einfache Weise durch Binärsignale gesteuert werden, ohne daß zu diesem Zweck eine zusätzliche Interpola­ tion erforderlich ist.

In der dargestellten Düsenanordnung ist die oberste der Düsen 10 von der untersten der Düsen 4 um einen Abstand C entfernt. Dieser Abstand kann jeden geeignet Wert annehmen, wobei ein möglicher Wert zum Beispiel das Doppelte der vertikalen Auflösung des Druckers oder auch die vertikale Höhe einer Düsenreihe sein kann.

Die zur Zufuhr der Düsensteuersignale zum Druckkopf erforderliche Schaltung kann nach bekannten Prinzipien ausgebildet sein. Der einzige Unterschied liegt darin, daß anstelle der bisher verwendeten komplexen Zeit­ steuerungsschaltungen nunmehr eine Zeitsteuerungs­ schaltung verwendet werden kann, die ganzzahlige bi­ näre Verschiebesignale liefert.

In Zusammenhang mit diesem Aspekt kann eine andere als die dargestellte Düsenanordnung verwendet werden, vor­ ausgesetzt, daß wenigstens eine Gruppe von Düsen vorhan­ den ist, die sich in einem Winkel zur Abtastrichtung des Druckkopfes erstreckt und daß jede der Düsen je­ weils einer bestimmten Zeile aus einer Mehrzahl von Zeilen in einem zu bedruckenden Bereich zugeordnet ist.

Claims (13)

1. Verfahren zum Bilden farbiger Punkte auf einem Sub­ strat mittels eines Farbtintendruckers mit Einrichtun­ gen zum Aufbringen von Tintenpunkten von mehreren Grundfarben eines subtraktiven Farbsystems, bei wel­ chem Punkte mindestens zweier Farben auf eine einzige Stelle des Substrates in einer von der dunkleren zur helleren der beiden Farben gehenden Reihenfolge auf­ gebracht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei Grundfarben vorgesehen sind und daß auf jede Stelle des Substrates, auf welche Tinte mehrerer Grundfarben, von denen eine die hellste Grundfarbe ist, auf eine einzige Stelle des Substrates aufge­ bracht wird, die Tinte der hellsten Grundfarbe zuletzt aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Drucker ferner Anordnungen (10) zum Aufbringen schwarzer Tintenpunkte auf ausgewählte Stel­ len des Substrates aufweist, und daß an jeder Stelle, an der ebenfalls ein Punkt wenigstens einer Grundfarbe aufgebracht werden soll, zuerst ein schwarzer Tinten­ punkt aufgebracht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundfarben Zyan, Magenta und Gelb sind, und daß, wenn ein Punkt gelber Tinte und ein Punkt einer anderen Grundfarbe auf eine einzelne Stelle aufgebracht werden sollen, der gelbe Tinten­ punkt zuletzt aufgebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tinten Phasenänderungstinten sind.

6. Druckkopf für einen Tintenstrahldrucker, mit ersten Düsenanordnungen (4) zum Aufbringen von Tintenpunkten einer ersten Grundfarbe und zweiten Düsenanordnungen (6) zum Aufbringen von Tintenpunkten einer zweiten, gegenüber der ersten Grundfarbe helleren Grundfarbe auf ein Blatt, das an den Düsenanordnungen (4, 6) vor­ bei in einer Blattvorschubrichtung vorgeschoben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenanordnungen (4, 6) derart relativ zueinander angeordnet sind, daß beim Vorschub eines Blattes in der Blattvorschubrichtung jeder Inkrementalbereich des Blattes an den ersten Düsenanordnungen (4) vorbei läuft, bevor er an den zweiten Düsenanordnungen (6) vorbei läuft.

7. Druckkopf nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch dritte Düsenanordnungen (8) zum Aufbringen von Tin­ tenpunkten einer dritten Grundfarbe auf das Blatt, wobei die dritten Düsenanordnungen (8), in Blattvor­ schubrichtung gesehen, zwischen den ersten (4) und den zweiten Düsenanordnungen (6) angeordnet sind.

8. Druckkopf nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Grundfarben Grundfarben eines sub­ traktiven Farbsystems sind.

9. Druckkopf nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch vierte Düsenanordnungen (10) zum Aufbringen schwarzer Tintenpunkte auf das Blatt, wobei die vier­ ten Düsenanordnungen (10) derart angeordnet sind, daß beim Vorschub eines Blattes in der Blattvorschubrich­ tung jeder Inkrementalbereich des Blattes an den vier­ ten Düsenanordnungen (10) vorbei läuft, bevor er an den ersten (4) zweiten (6) oder dritten Düsenanord­ nungen (8) vorbei läuft.

10. Druckkopf nach einem der Ansprüche 6 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß jede der Düsenanordnungen (4, 6, 8, 10) aus einer gleichen Anzahl von Düsen be­ steht.

11. Druckkopf für einen Tintenstrahldrucker, wobei der der Druckkopf in einer Abtastrichtung bewegbar ist und eine Reihe von Düsen zum Aufbringen von Tintenpunkten auf ein Blatt aufweist, das in einer zur Abtastrich­ tung senkrechten Blattvorschubrichtung an dem Druck­ kopf vorbei bewegt wird, wobei die Reihe von Düsen zur Abtastrichtung geneigt ist und wobei der Druckkopf derart bewegbar ist, daß ein vorbestimmter Mindestab­ stand in Blattvorschubrichtung zwischen von jeder Düse aufgebrachten Punkten eingehalten ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Düsen in der Abtastrichtung um ein ganzzahliges Vielfaches des vorbestimmten Mindestab­ standes voneinander entfernt sind, wobei das ganzzah­ lige Vielfache den Wert 2ⁿ aufweist, wobei n eine po­ sitive ganze Zahl ist.

12. Druckkopf nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet daß n den Wert 4 hat.

13. Druckkopf nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn­ zeichnet daß der vorbestimmte Mindestabstand 1/150 Inch beträgt.