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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Diese
Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Maschinen und Prozeduren
zum Drucken von Text oder Graphiken auf Druckmedien wie z.B. Papier,
Transparentmaterial oder andere Glanzmedien; und im Einzelnen auf
ein Thermotintenstrahlscangerät
und -verfahren, das Text oder Bilder aus einzelnen Tintenpunkten, die
auf einem Druckmedium erzeugt werden, in einem zweidimensionalen
Pixelarray erstellt. Die Erfindung verwendet Druckmodentechniken,
um die Bildqualität
zu optimieren.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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(a) Übersicht
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Die
jüngsten
großformatigen
Drucker/Plotter und auch kleinere Desktop-Drucker haben ein sehr
starkes Durchsatzerfordernis. Die momentanen Hauptziele umfassen
folgende:
- – Gestalten
von Druckköpfen
mit einer möglichst
großen
Länge in
der Druckmedienvorschubsrichtung („PAD", printing-medium advance direction),
um die Abmessung jeder Bahn in dieser selben Richtung zu erhöhen; und
- – Verringern
der Anzahl von Durchläufen.
_ Diese Ziele sind eng verknüpft,
da das erste ein Hauptmittel zum Erzielen des zweiten ist.
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Jedoch
sind längere
Köpfe allein
nicht das Ende der Angelegenheit. Auch eine Einführung eines Druckkopfes, der
lang genug ist, um mit einer minimalen Anzahl von Durchläufen physisch
zu drucken, würde viele
Probleme bezüglich
der Druckqualität
nicht lösen.
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Beide
obigen Ziele führen
aus mindestens drei Gründen
zu einer Verschlechterung der Bildqualität. Erstens ist ein längerer Druckkopf
schwieriger herzustellen und weist in einem bestimmten örtlich begrenzten Bereich
entlang des Kopfes ein überdurchschnittlich
hohes Risiko einer niedrigeren Leistungsfähigkeit auf. Derartige Bedingungen
können
schon bei der Herstellung des Kopfes in demselben auftreten oder
können später während der
Lebensdauer des Kopfes auftreten.
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Zweitens
erfordert eine geringere Anzahl von Durchläufen notwendigerweise eine
Aufbringung einer größeren Tintendichte
bei jedem Durchlauf. Somit weist die Tintendichte bei Bahngrenzen
eine größere Diskontinuität auf, und
das Zusammenfließen
an den Grenzen wird entsprechend schlimmer.
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Drittens
führt eine
geringere Anzahl von Durchläufen
in Verbindung mit einem längeren
Band in der PAD-Richtung zu einer Banderscheinung bei niedrigeren
Raumfrequenzen. Bandmuster bei diesen Raumfrequenzen sind für das menschliche
Auge unansehnlicher.
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Manche
derzeit erfolgenden Bemühungen
und solche jüngeren
Datums versuchen, das Problem des Zusammenfließens an Bahngrenzen anzugehen.
Beispielsweise wurden bei oder in der Nähe von Bahngrenzen unterschiedliche
Tintendichteprofile eingeführt.
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Diese
Bemühungen
verbesserten zwar die Leistungsfähigkeit,
trotzdem war jede derartige Bemühung bisher
vorwiegend auf einen der soeben erwähnten drei Nachteile gerichtet.
Eine Integration von Lösungen aller
drei Probleme ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung.
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(b) Raumfrequenzeffekte
bei der Banderscheinung
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Ein
ständiges
Problem beim inkrementalen Drucken ist eine deutlich sichtbare Banderscheinung
oder Musterbildung, die sich aus einer großen Vielzahl von Ursachen ergibt.
Im Allgemeinen sind diese Ursachen mit sich wiederholenden Phänomenen
verbunden, die einem derartigen Drucken auf Bahnbasis innewohnen.
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In
den folgenden veröffentlichen
EP-Anmeldungen Nrn. 0999516, 0990528 und 0998117 wendet sich Garcia
insbesondere Problemen der Musterbildung in der lateralen oder Querabmessung,
d.h. parallel zu der Bewegungsachse, zu. Er weist darauf hin, dass
eine derartige Musterbildung besonders unangenehm ist, wenn sie
bei Raumperiodizitäten
auftritt, für
die das menschliche Auge besonders empfindlich ist.
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Garcia
zeigt, dass eine derartige Banderscheinung bei normalen Leseabständen sehr
unauffällig
gemacht werden kann, indem ihre Periodizität auf etwa 3 cm (1 Zoll) oder
vorzugsweise ein bisschen länger
bewegt wird. Dies kann erreicht werden, indem Druckmasken dieser
Breiten in Felder bzw. Fliesen eingeteilt werden.
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Ungünstigerweise
ist diese Technik noch nicht ohne weiteres auf die Längsabmessung – d.h. die
zu der Druckmedienvorschubsachse parallele Richtung – anwendbar.
Der Grund dafür
besteht allgemein darin, dass die größten Druckköpfe heutzutage in dieser Richtung
lediglich etwa 2 1/2 cm (1 Zoll) lang sind.
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Innerhalb
des entsprechenden verfügbaren
Bereichs von Raumfrequenzen ist eine Banderscheinung in den unteren
drei Vierteln dieses Bereichs (bei Einfachdurchlauf- bis Vierfachdurchlaufmodi
verwendet) ziemlich auffallend. Ungünstigerweise spricht der gegenwärtige Trend
hin zur Verringerung der Anzahl von Durchläufen, die zum Drucken jedes
Bildsegments verwendet werden – um
den Gesamtdruckdurchsatz zu verbessern – für eine Verwendung genau dieses
Teils des Bereichs.
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(c) Bahn-/Grenzflächeneffekte
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So
manche Banderscheinung entlang der Druckmedienvorschubsachse entsteht
an den Grenzflächen zwischen
Bahnen – auf
Grund der oben erwähnten
Vorschubsfehler und „PAD"-Fehler und auf Grund
von Wechselwirkungen zwischen Tinte und Medien wie z.B. Zusammenfließen von
Tinte oder Druckmedien-Ausdehnung. Frühere Dokumente, z.B. von Doval,
weisen darauf hin, dass sich wiederholende kleine Angrenzfehler
selbst zu einer Banderscheinung führen (obwohl extrem winzige
Ungenauigkeiten oder Schwankungen beim Angrenzen hilfreich sein
können).
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Unregelmäßigkeiten
bei der Angrenzung von Bahnen können
die einzige auffälligste
Form oder Art von Banderscheinungseffekt darstellen. Wenn ein Bahnrand
eng an einen anderen angrenzt, ist die Angrenzung nahezu immer unvollkommen – was entweder
zu einem flachen Zwischenraum zwischen Bahnen oder zu einem flachen Überdruck
an der Stelle, an der sie einander überlappen, führt.
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Ferner
sind die zwei Bahnen allgemein nicht exakt identisch, was die Dunkelheit
oder Farbsättigung angeht,
was ein weiteres Kontrastelement entlang der Grenzfläche hinzufügt. Derartige
Probleme werden durch einen hohen oder abrupten Nassheitsgradienten
entlang des Randes einer soeben aufgebrachten Bahn verschlimmert,
wenn kurz danach eine angrenzende Bahn gebildet wird.
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Sogenannte „PAD-Fehler" ziehen teilweise
deshalb besondere Aufmerksamkeit auf sich, da moderne Stifte einer
Konzentration von Abzielfehlern an den Enden des Stiftes unterworfen
sind – und
zwar am klassischsten nach außerhalb
abgezielte Düsen 91 (rechte „A"-Ansicht, 7),
wie sie von der großen
Mehrheit von mittig angeordneten Düsen 90 unterschieden
werden.
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Diese
höhere
Fehlerdichte mit einem systematischen außerhalb gelegenen Ziel ergibt
sich aus der größeren Schwierigkeit,
TAB-Banddüsenarrays
im Vergleich zu den Metalldüsen platten,
die zuvor verwendet wurden, planar zu halten. Bei manchen Köpfen, insbesondere
an den Enden des Arrays, ist das Band üblicherweise um die benachbarten
Enden des Druckkopfes gewickelt – wodurch sich das Band sehr
leicht aufdreht.
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Das
außerhalb
gelegene Ziel bei Stiften dieses Typs erhöht 93 die Gesamtabmessung
der Pixelbahn in der Druckmedienvorschubsachse über die Nennbreite 92 hinaus.
In der Regel liegt dieser Gesamtanstieg in der Größenordnung
von zwei oder drei Zeilen.
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Wenn
also benachbarte Bahnen, die genau aneinander angrenzen sollten,
mit einem nominellen Vorschub des Druckmedienvorschubmechanismus
gedruckt werden, überlappen
sich diese Bahnen stattdessen folglich ein wenig. Dies ist der Fall,
da eine Fehlerregion 93 in einem der Bahnen in eine Region
vorspringt, die durch die andere Bahn besetzt sein sollte.
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In
der veröffentlichten
EP-Anmeldung Nr. 761453 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahldruckers
mit einer gekrümmten
Auflageplatte beschrieben, wobei das Drucken oder Markieren auf
dem Druckmedium in mehreren Durchläufen des Druckkopfes durchgeführt wird,
wodurch das Medium zwischen Durchläufen vorgeschoben wird. Während eines
Durchlaufs werden mittige Düsen öfter abgefeuert
als Düsen,
die sich an der Peripherie des Druckkopfes befinden. Das Drucken
während
eines einzelnen Durchlaufs wird somit in Bändern durchgeführt, wodurch
die Tintenmenge, die in- zentralen Bändern platziert wird, höher ist
als bei peripheren Bändern.
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(d) Interne Effekte
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Jedoch
treten nicht alle Banderscheinungsprobleme bei Bahngrenzen auf.
Manche ergeben sich einfach aus Düsen-PAD-Problemen, und diese
Düsenunregelmäßigkeiten
können
gänzlich
innerhalb der Bahn liegen (rechte „B"-Ansicht, 7).
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Interne
Muster können
wiederum durch sich wiederholende Zusammentreffen von Düsenunregelmäßigkeiten
gebildet werden. Frühere
systemische Vorgehensweisen brachten/platzierten bestimmte, eine
Unregelmäßigkeit
darstellende Paare (oder andere Gruppen) von Druckkopfelementen
immer und immer wieder in Verbindung – bezüglich des Druckmediums.
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Als
Beispiel verwendet das als das Modell 2000C bekannte Druckerprodukt
der Firma Hewlett Packard bidirektionale Zweifachdurchlaufdruckmodi – wobei
jede Pixelzeile durch zwei getrennte Düsen gedruckt wird. Bei 24 Zeilen
pro Millimeter (600 Punkte pro Zoll, dpi) weist ein Stift von 12,7
mm (halber Zoll) 300 Düsen
auf.
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Üblicherweise
tragen Düsen
Nummer 1 und 151 Tropfen zur selben Bildzeile bei – wobei
ein Vorschub von 6 1/3 mm (ein Viertel Zoll) und, wiederum, ein
300-Düsen-Zweifachdurchlaufdruckmodus
verwendet werden. Alle 6 1/3 mm werden diese selben zwei Düsen gepaart.
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Falls
die Düsen 1 und 151,
wenn sie in Kombination verwendet werden, einen wahrnehmbaren Bandeffekt
erzeugen, ist dieser Effekt für
den Benutzer stark sichtbar – da
er in einem sich wiederholenden Muster vorliegt, etwa alle 6 mm
oder Viertel Zoll. Wenn beispielsweise beide Düsen zufällig deutlich von ihrer nominellen
Zielpixelzeile weggelenkt werden, dann erscheint diese Pixelzeile
ungedruckt (zumindest in der bestimmten Farbe, in der der in Frage
stehende Kopf druckt) und nicht in dem nominellen Doppeldruck.
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Eine
andere Art Bandeffekt kann durch eine Wechselwirkung von Düsen verursacht
werden, die zueinander benachbart oder nahe gelegen sind. Beispielsweise
sei angenommen, dass die Düse
Nummer 5 „niedrig" abgezielt ist (auf
die nominelle Zielzeile für
Düse 6 hin).
Falls die Düse 6 präzise abgezielt
ist, wird ihre Zielzeile doppelt gedruckt.
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Falls
zusätzlich
die Düse 156 ebenfalls
präzise
abgezielt ist, die Düse 157 jedoch „hoch" abgezielt ist (d.h.
beide auf die Zielzeile für
die Düse 156 gerichtet
sind), so wird bei dem gedruckten Bild die gemeinsame Pixelzeile
für die
Düsen 6 und 156 vierfach
gedruckt – während die
benachbarten Zeilen darüber
und darunter statt des nominellen Drucks (Doppeldruck) jeweils einfach
gedruckt werden.
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Kurz
gesagt ergibt sich eine Banderscheinung innerhalb von Bahnen aus
sich wiederholenden Zusammentreffen zwischen unregelmäßig druckenden
Elementen innerhalb jeder Kombination. Eine Musterbildung ergibt
sich aus einem sich wiederholenden, systematischen Betrieb.
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Eine
unerwünschte
Musterbildung ist quantitativen Effekten unterworfen. Somit verdünnen manche Druckmaskierungslösungsansätze bezüglich einer
Musterbildung in der Tat einfach eine Wiederholung innerhalb einer
Umgebung einer größeren Anzahl
von alternativen Zuständen.
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(e) Lösungen mit Mehrfachdurchlaufdruckmodi
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Bisher
besteht eine übliche
Strategie im Umgang mit all diesen Problemen darin, die Anzahl von Durchläufen, die
zum Drucken jedes Bildsegments verwendet werden, zu erhöhen. Diese
Strategie verschlechtert jedoch den Druckdurchsatz.
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Somit
ist sie auf dem aktuellen Markt, der immer anspruchsvoller wird,
nachteilig. Dieser Markt ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorstellungen
der Verbraucher davon, was eine akzeptable Gesamtbilddruckzeit darstellt,
immer anspruchsvoller werden.
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(f) Schlussfolgerung
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Die
Unfähigkeit,
Banderscheinungsprobleme bei Druckmodi, die niedrige Anzahlen von
Durchläufen verwenden,
effektiv anzugehen, verhindert somit immer noch das Erzielen eines
gleichmäßig hervorragenden Tintenstrahldruckens – bei hohem
Durchsatz. Somit können
wichtige Aspekte der auf dem Gebiet der Erfindung verwendeten Technologie
noch auf sinnvolle Weise verbessert werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER OFFENBARUNG
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Die
vorliegende Erfindung schafft eine derartige Verbesserung. Bevor
die Erfindung nun auf relativ rigorose Weise vorgestellt wird, präsentiert
dieser Abschnitt zunächst
eine informelle Orientierung in Bezug auf manche Einsichten, die
gewissermaßen
zum Zustandekommen der Erfindung beigetragen haben mögen.
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Um
Banderscheinungseffekte unauffälliger
zu machen, kann die Raumfrequenz oder Wellenzahl der Banderscheinung
angehoben werden (d.h. kann die Periode verkürzt, verringert werden). Eine
Banderscheinung bei einer höheren
Raumfrequenz ist für
das menschliche Auge weniger sichtbar als eine Banderscheinung bei
einer niedrigen Frequenz.
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Die
zuvor erwähnte
Technik von Garcia funktioniert, weil die visuelle Ansprechcharakteristik
einen Spitzenwert erreicht – so
dass auch niedrige Frequenzen weniger sichtbar sind. Für die Bandbreiten,
die derzeit bei Druckköpfen
einer Länge
von 2 1/2 cm und weniger erhältlich
sind, ist es jedoch am effektivsten, auf die höheren Frequenzen zurückzugreifen.
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Eine
weitere Strategie ist die Zuweisung einer geringeren Druckbeanspruchung – bzw. „einer
geringeren Arbeitslast" – zu den
Druckkopfregionen mit der schlechtesten Leistung. Dementsprechend
werden bestimmte Leistungen bzw. Leistungsfähigkeiten von Regionen (oder
einzelnen Druckelementen) in dem Druckkopf vorteilhafterweise über dessen
gesamte Lebensdauer überwacht,
und die Zuweisung von Arbeitslast wird entsprechend modifiziert.
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Was
die zuvor erwähnten
Probleme in Bezug auf angrenzende Bahnen angeht, können diese
stark abgemildert werden, indem Tintendichteprofile zu kleineren
Diskontinuitäten
geformt werden. Ein günstiges
Ergebnis besteht darin, die Bahngrenzenkoaleszenz zu minimieren.
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Keiner
dieser Lösungsansätze beeinträchtigt die
Maskenglätte. Überdies
ist es trotzdem möglich,
auf Veränderungen
der Leistungsfähigkeit über die
Lebensdauer jedes Druckkopfes hinweg zu reagieren.
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Im
Allgemeinen erzielen die in diesem Dokument vorgestellten Innovationen
eine wertvolle Verringerung der Banderscheinung, ohne auf eine hohe
Anzahl von Durchläufen
zurückzugreifen.
Auf diese Weise stellt die Erfindung auf dem Gebiet des inkrementalen
Druckens einen Fortschritt dar, indem sie eine hohe Bildqualität ohne Verschlechterung
des Druckdurchsatzes ermöglicht.
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Vor
dem Hintergrund der vorstehenden vorläufigen Beobachtungen geht diese
Zusammenfassung nun zu einer etwas förmlicheren Erörterung
der Erfindung über.
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Bei
bevorzugten Ausführungsbeispielen
ihrer ersten unabhängigen
Hauptfacette bzw. ihres ersten unabhängigen Hauptaspekts ist die
Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen einer Druckmaske zum inkrementalen
Drucken eines Bildes. Das Drucken verwendet Bilderzeugungselemente
in einem Array. (Die Bilderzeugungselemente können Düsen in einem Tintenstrahl- oder Bubble-Jet-Drucker
sein – oder
können
die dazu analogen Elemente in einem Heißwachsauftragungsgerät, einem
Punktmatrixdrucker oder einem anderen piezo- oder thermobetriebenen
System sein.)
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Das
Verfahren umfasst den Schritt des Erzeugens einer Struktur von Bändern, die
jeweils den Bilderzeugungselementen zugeordnet sind und die Druckmaske
bilden. Der Begriff „Bänder", d.h. Gruppen von
einem oder mehreren benachbarten Druckelementen entlang dem Druckelementarray,
ist hier nicht mit dem Konzept der „Banderscheinung" zu verwechseln – letzteres
bezieht sich auf das Auftreten von horizontalen Streifungen oder
Streifen über
ein auf ein Druckmedium gedrucktes Bild hinweg.
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Der
Ausdruck „jeweils
zugeordnet" soll
hier nicht bedeuten, dass ein einzelnes Band jeweils einem einzelnen
Bilderzeugungselement zugeordnet ist, obwohl diese Art einer direkten
Entsprechung in der Zuordnung enthalten ist. Üblicher ist, dass jedes Band
durch eine gewisse Anzahl der Elemente, z.B. (lediglich beispielhaft)
fünf bis
fünfzig
Elemente, gebildet wird.
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Bestimmte
spezifische Bänder
innerhalb der Bandstruktur sind zu anderen spezifischen Bändern innerhalb
der Bandstruktur komplementär.
Der Begriff „komplementär" bedeutet hier entweder
geometrisch aufeinander bezogen, beispielsweise durch eine Symmetrie
bezüglich
des Gesamtarrays, oder funktionell auf eine Weise aufeinander bezogen,
die analog zu einer derartigen geometrischen Bezogenheit ist.
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Dieses
Konzept von komplementären
Bändern
wird Fachleuten durch eine Betrachtung der in diesem Dokument präsentierten
Beispiele klar werden. Ein weiteres Verständnis ergibt sich aus den Zwecken
der komplementären
Beziehung, die ebenfalls in diesem Dokument dargelegt sind.
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Ein
weiterer Schritt besteht darin, einen relativ niedrigen Nutzungsprozentsatz
für zumindest
ein bestimmtes Band festzulegen, bei dem der Betrieb des zumindest
einen Bilderzeugungselements als problematisch identifiziert wird.
Ein weiterer Schritt besteht darin, einen ebenfalls relativ niedrigen
Nutzungsprozentsatz für
ein weiteres Band festzulegen, bei dem alle Bilderzeugungselemente
eine gute Leistung erbringen und das zu jedem „zumindest einem" bestimmten Band
jeweils komplementär
ist.
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Das
Vorstehende kann eine Beschreibung oder Definition des ersten Aspekts
bzw. der ersten Facette der Erfindung in seiner bzw. ihrer breitesten
oder allgemeinsten Form darstellen. Auch wenn diese Facette der Erfindung
so allgemein gefasst ist, kann man trotzdem erkennen, dass sie einen
beträchtlichen
Fortschritt in der Technik darstellt.
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Insbesondere
ist die Verwendung von Komplementarität beim Strukturieren der Arbeitszyklusbeziehungen
entlang eines Druckkopfes (wie sie im Verlauf des Entwerfens einer
Druckmaske definiert werden) ein sehr hilfreiches Werkzeug beim
Formen der Profile einer Tinteneinfärbungsdichte, wie zuvor erwähnt, um
geringere Diskontinuitäten
zu erhalten, als dies bisher möglich
war. Die Maskenglätte
wird verbessert, und mit ihr die glatte Homogenisierung bzw. weiche
Mischung von Bahnunregelmäßigkeiten,
insbesondere von Unregelmäßigkeiten
innerhalb des Druckelementarrays (d.h. vielmehr an dessen Enden).
Die Technik kann auch eingesetzt werden, um eine Bahngrenzenkoaleszenz
zu minimieren.
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Obwohl
der erste Hauptaspekt der Erfindung somit einen beträchtlichen
Fortschritt in der Technik darstellt, wird die Erfindung dennoch
vorzugsweise in Verbindung mit bestimmten zusätzlichen Merkmalen oder Charakteristika
praktiziert, um die Nutzung der Vorteile dieses Aspekts zu optimieren.
Insbesondere umfasst der Erzeugungsschritt ein Einstellen einer
Anzahl N von tatsächlichen
erwünschten
Druckdurchläufen
und ein Einrichten eines effektiven Raumfrequenz-Multiplizierers M, der für das Bild
gewünscht
wird.
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In
diesen Vorbereitungen ist dann der Schritt des Definierens einer
Gesamtanzahl B von Bändern
enthalten, die den Bilderzeugungselementen zugeordnet sind und die
Druckmaske bilden. Diese Zahl B ist gleich dem Produkt B = N × M × 2, wobei
die Ziffer „2" das Vorliegen von
ungeradzahligen und geradzahligen Bilderzeugungselementen bedeutet
und wobei die Bänder
in dieser Reihenfolge in der Druckmaske auftreten:
erste Gruppe
von M Bändern,
ungerade und gerade,
zweite Gruppe von M Bändern, ungerade und gerade,
nächste Gruppe
von M Bändern,
ungerade und gerade,
nächste
Gruppe von M Bändern,
ungerade und gerade,
(N – 1).te
Gruppe von M Bändern,
ungerade und gerade,
N.te Gruppe von M Bändern, ungerade und gerade.
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Wenn
diese erste Präferenz
eingehalten wird, besteht eine darauf bezogene zweite Präferenz darin, dass
die komplementären
Bänder
Bänder
umfassen, die binäre
Gegensätze
sind. Zusätzlich
liegen diese Binäre-Gegensätze-Bänder in
abwechselnden Gruppen der Bandstruktur vor, wie sie oben aufgeführt sind.
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Falls
die soeben beschriebene verwandte zweite Präferenz ebenfalls eingehalten
wird, so ist eine weitere bevorzugte Form der Erfindung auf die
Verwendung von N = 8 Durchläufe
und M = 2 Raumfrequenzmultiplikation beschränkt. In diesem Fall liegen
somit 8 Gruppen von 2 Bändern,
ungerade und gerade, vor; und die komplementären Bänder umfassen folgende:
die
erste Gruppe ungerade, und die zweite, vierte, sechste und achte
Gruppe gerade;
die erste Gruppe gerade, und die zweite, vierte,
sechste und achte Gruppe ungerade;
die zweite Gruppe ungerade,
und die dritte, fünfte
und siebte Gruppe gerade;
die zweite Gruppe gerade, und die
dritte, fünfte
und siebte Gruppe ungerade;
die dritte Gruppe ungerade, und
die vierte, sechste und achte Gruppe gerade;
die dritte Gruppe
gerade, und die vierte, sechste und achte Gruppe ungerade;
die
vierte Gruppe ungerade, und die fünfte und siebte Gruppe gerade;
die
vierte Gruppe gerade, und die fünfte
und siebte Gruppe ungerade;
die fünfte Gruppe ungerade, und die
sechste und achte Gruppe gerade;
die fünfte Gruppe gerade, und die
sechste und achte Gruppe ungerade;
die sechste Gruppe ungerade,
und die siebte Gruppe gerade;
die sechste Gruppe gerade, und
die siebte Gruppe ungerade;
die siebte Gruppe ungerade, und
die achte Gruppe gerade;
die siebte Gruppe gerade, und die
achte Gruppe ungerade.
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Unter
erneuter Bezugnahme auf den ersten Hauptaspekt der Erfindung besteht
eine weitere Präferenz darin,
dass der Schritt des Spezifizierens des ähnlichen niedrigen Prozentsatzes
dazu tendiert, die Maske zu glätten
und ein reibungsloseres Ausgabedrucken des Bildes zu erzeugen. Eine
weitere Präferenz
besteht darin, dass das zumindest eine bestimmte Band Bilderzeugungselementen
zugeordnet ist, von denen man weiß, dass sie im Betrieb problematisch
sind.
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Falls
dieses Kriterium problematischer Elementen verwendet wird, wird
vorzugsweise das zumindest eine bestimmte Band im Wesentlichen unabhängig von
der Position der Bilderzeugungselemente in dem Array ausgewählt. Ferner
umfasst das Verfahren in dem Fall des „problematischen Elements" vorzugsweise den Schritt
des Überwachens
des Druckbetriebs, um die Bänder,
die problematisch sind, zu identifizieren.
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Eine
weitere Präferenz,
die auf die erste Hauptfacette bzw. den ersten Hauptaspekt der Erfindung
bezogen ist, besteht darin, dass das zumindest eine bestimmte Band
ein Band umfasst, das Bilderzeugungselementen zugeordnet ist, die
sich an keinem Ende des Arrays befinden. Dagegen ist es in diesem
Fall wünschenswert,
dass das zumindest eine Band auch ein Band umfasst, das Bilderzeugungselementen
an zumindest einem Ende des Arrays zugeordnet ist.
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Eine
weitere Präferenz
besteht darin, dass das Verfahren den Schritt des Zuweisens eines üblichen Nutzungsprozentsatzes
zu allen Bilderzeugungselementen, die jeweils den Bändern zugeordnet
sind, umfasst. In diesem Fall umfasst der Zuweisungsschritt die
zwei Spezifizierungsschritte.
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Eine
zusätzliche
Präferenz
besteht darin, dass die Erfindung ein Verfahren zum Drucken eines
Bildes unter Verwendung einer Druckmaske bildet, die anhand des
Verfahrens des ersten Hauptaspekts bzw. der ersten Hauptfacette
der Erfindung erstellt wird. In diesem Fall umfasst das Druckverfahren
ein Ausführen
mehrerer Durchläufe
eines Druckkopfes über
ein Druckmedium.
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Jeder
Durchlauf bildet eine Bahn von Markierungen auf dem Medium. Zusätzlich umfasst
das Verfahren zwischen Druckdurchläufen des Druckkopfes ein schrittweises
Bewegen des Druckmediums um eine Schrittentfernung, die zwischen
Schritten variiert.
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Bei
bevorzugten Ausführungsbeispielen
ihrer zweiten unabhängigen
Hauptfacette bzw. ihres zweiten unabhängigen Hauptaspekts ist die
Erfindung eine Vorrichtung zum Erzeu gen und Verwenden einer Druckmaske
zum inkrementalen Drucken eines Bildes. Das Drucken verwendet Bilderzeugungselemente
in einem Array, und das Array weist zwei Enden auf.
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Die
Vorrichtung umfasst eine Einrichtung zum Erzeugen einer geometrischen
Struktur von Bändern, die
jeweils den Bilderzeugungselementen zugeordnet sind und die Druckmaske
bilden. Zu Verallgemeinerungszwecken beim Erörtern der Erfindung wird diese
Einrichtung einfach als die „Erzeugungseinrichtung" bezeichnet.
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Die
Vorrichtung umfasst ferner eine Einrichtung zum Spezifizieren eines
relativ geringen Nutzungsprozentsatzes für zumindest ein erstes und
ein zweites bestimmtes Band, die definiert sind, um zueinander komplementär zu sein
(85), wobei das erste und das zweite Band Bilderzeugungselementen
zugeordnet sind, wobei der Betrieb zumindest eines Bilderzeugungselements
in dem ersten Band als problematisch identifiziert ist und der Betrieb
aller Bilderzeugungselemente in dem zweiten Band als eine gute Leistung
erbringend identifiziert ist. Wiederum wird diese Einrichtung der
Allgemeingültigkeit
halber als die „Spezifizierungseinrichtung" bezeichnet.
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Ferner
umfasst die Vorrichtung eine Einrichtung zum Anwenden der Druckmaske
bei dem Drucken. Aus dem oben angegebenen Grund wird diese Einrichtung
als die „Anwendungseinrichtung" bezeichnet.
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Das
Vorstehende kann eine Beschreibung oder Definition des ersten Aspekts
bzw. der ersten Facette der Erfindung in seiner bzw. ihrer breitesten
oder allgemeinsten Form darstellen. Auch wenn diese Facette der Erfindung
so allgemein gefasst ist, kann man trotzdem erkennen, dass sie einen
beträchtlichen
Fortschritt in der Technik darstellt.
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Insbesondere
ist dieser zweite Aspekt der Erfindung einzigartig in seiner Herangehensweise
an Probleme einer Masken glätte
und in Bezug auf eine Verringerung einer zugeordneten Bildmusterbildung
deutlich innerhalb der Grenzen des Druckelementarrays.
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Wenn
die soeben beschriebene Präferenz
angewendet wird, lautet eine weitere Präferenz, dass die Vorrichtung
ferner eine Einrichtung zum Spezifizieren eines relativ geringen
Nutzungsprozentsatzes für
zumindest ein bestimmtes Band umfasst, das Bilderzeugungselementen
zugeordnet sind, die sich an einem oder dem anderen der Enden des
Arrays befinden. Die Kombination des Verbesserns der Bildqualität sowohl
innerhalb des Arrays als auch an den Enden des Arrays wird als besonders
wirkungsvoll erachtet.
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Eine
weitere Präferenz,
die direkt auf den zweiten Hauptaspekt der Erfindung bezogen ist,
besteht darin, dass die Vorrichtung ferner eine Einrichtung umfasst,
die einen optimierten Mehrfachdurchlaufdruckmodus definiert, der
zwischen Durchläufen
einen nicht-konstanten Medienvorschub aufweist. In diesem Fall verwendet
auch der optimierte Mehrfachdurchlaufdruckmodus die Druckmaske.
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In
diesem zuletzt genannten Fall besteht eine weitere Präferenz darin,
dass die Vorrichtung einen Druckkopf und eine Einrichtung zum mehrmaligen
Führen
des Druckkopfes über
ein Druckmedium umfasst, wobei jeder derartige Durchlauf eine Bahn
von Markierungen auf diesem Medium bildet. In diesem Fall umfasst die
Druckmaske eine Einrichtung zum Beabstanden von Rändern jeder
Bahn in deutlicher Entfernung von Rändern von im Wesentlichen jeder
anderen Bahn, so dass im Wesentlichen keine zwei Bahnränder auf
dem Medium zusammentreffen.
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Alle
vorstehenden Betriebsprinzipien und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden bei Betrachtung der folgenden ausführlichen Beschreibung unter
Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen besser verständlich.
Es zeigen:
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische oder isometrische Ansicht eines Druckers/Plotters,
der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist und beinhaltet – obwohl die Erfindung gleichermaßen in Bezug
auf kleinere, Desktop-Typen von Druckern auf dem Konsumgütermarkt
anwendbar ist;
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2 ist
eine gleichartige, jedoch vergrößerte Ansicht
von Abschnitten einer Druckmaschine – die insbesondere den Druckmedienvorschubmechanismus
umfasst – bei
dem Drucker/Plotter der 1;
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3 ist
eine gleichartige, jedoch etwas weniger stark vergrößerte Ansicht
eines größeren Abschnitts der
Druckmaschine;
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4 ist
ein stark schematisches Diagramm des Druckelementarrays (z.B. Düsenarrays)
eines repräsentativen
Druckkopfes, wie es für
einen herkömmlichen
Dreifachdurchlaufdruckmodus effektiv unterteilt wäre – und das
auch der unterteilten Struktur einer sich ergebenden einzelnen gedruckten
Bahn auf einem Druckmedium entspricht, mit den Höhen des einheitlichen Pixelvorschubs
und feststehenden Druckmedienvorschubs;
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5 ist
ein analoges Diagramm von sechs gedruckten Bahnen, wie sie unter
Verwendung des herkömmlichen
Dreifachdurchlaufmodus der 4 gebildet
werden;
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6 ist
ein Diagramm wie 5, jedoch für einen Dreifachdurchlaufmodus
gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung unter Verwendung zweier systematisch
ausgewählter verschiedener
Vorschubsstrecken im Wechsel – wobei
die aufeinander folgenden Durchläufe
in dieser Zeichnung lediglich der Deutlichkeit halber etwas von
links nach rechts versetzt gezeigt sind, da sie in einer üblichen
vertikalen Ausrichtung angeordnet sind, wenn sie tatsächlich gedruckt
werden;
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7 ist
ein Diagramm im Aufriss, das ein Düsenarray mit einem systematischen
nach außerhalb
abzielenden Ziel PAD-Fehler in der „A"-Ansicht und mit einem aktuell repräsentativeren
zufälligen
PAD-Fehler in der „B"-Ansicht zeigt;
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8 ist
ein Ausdrucksexemplar, das „Beispiel
eins" (in dem Abschnitt „Ausführliche
Beschreibung" dieses
Dokuments) entspricht – wobei
eine Düsengewichtung
bei komplementären
Strukturen gemäß der vorliegenden
Erfindung kompensiert ist;
-
9 ist
ein gleichartiges Ausdrucksexemplar, bei dem jedoch die Düsengewichtung
nicht kompensiert ist;
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10 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das auf die Funktionsblöcke in den
ein Programm durchführenden
Schaltungen des bevorzugten Ausführungsbeispiels
gerichtet ist;
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11 ist
ein Programmflussdiagramm, das einen- Betrieb bevorzugter Ausführungsbeispiele
für manche
Verfahrensaspekte der Erfindung veranschaulicht;
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12 ist
ein Graph von Düsengewichten
gegenüber
der Düsenanzahl
(d.h. Position entlang der Länge
des Druckelementarrays), wobei die Gewichte gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen
der Erfindung komplementär
kompensiert sind;
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13 ist
ein ähnlicher
Graph für
Gewichte, die nicht komplementär
kompensiert sind;
-
14 ist
ein simulierter Ausdruck, der sehr allgemein der 8 entspricht – mit komplementären Düsengewichten;
und
-
15 ist
eine gleichartige Simulation ohne komplementäres Gewichten.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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1. DER DRÜCKERMECHANISMUS
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Die
Erfindung eignet sich für
eine Implementierung in einer großen Vielzahl von Produkten.
Sie kann in einem Drucker/Plotter verkörpert sein, der ein Hauptgehäuse 1 (1)
mit einem Fenster 2 sowie eine linke Schutzhülle 3,
die ein Ende des Chassis umschließt, umfasst. Innerhalb dieser
Umschließung
befindet sich eine Wagenträger-
und -antriebsmechanik und ein Ende des Druckmedienvorschubmechanismus
sowie eine Stiftnachfüllstation
mit zusätzlichen
Tintenkassetten.
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Der
Drucker/Plotter umfasst ferner eine Druckmedienrollenabdeckung 4 und
einen Aufnahmebehälter 5 für Längen oder
Blätter
eines Druckmediums, auf dem Bilder erzeugt wurden und die aus der
Maschine ausgestoßen
wurden. Ein unteres Verstrebungs- und Aufbewahrungsgestell 6 ist
zwischen den Schenkeln aufgespannt, die die zwei Enden des Gehäuses 1 tragen.
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Direkt über der
Druckmedienabdeckung 4 befindet sich ein Eintrittsschlitz 7 zur
Aufnahme kontinuierlicher Längen
eines Druckmediums 4A. Ebenfalls enthalten sind ein Hebel 8 zur
Steuerung des Greifens des Druckmediums durch die Maschine.
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Eine
Bedienfeldanzeige 11 und Steuerungen 12 sind in
der Haut der rechten Schutzhülle 13 angebracht.
Diese Schutzhülle
umschließt
das rechte Ende der Wagenmechanik und des Medienvorschubmechanismus
sowie eine Druckkopfreinigungsstation. In der Nähe der Unterseite der rechten
Schutzhülle
befindet sich ein Bereitschaftsmodusschalter 14 für einen äußerst leichten
Zugriff.
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In
dem Gehäuse 1 und
den Schutzhüllen 3, 13 dreht
sich eine zylindrische Auflageplatte 41 (2) – die unter
der Steuerung von Signalen von einem digitalen elektronischen Prozessor
durch einen Motor 42, eine Schnecke 43 und ein
Scheckengetriebe 44 getrieben wird -, um Blätter oder
Längen
eines Druckmediums 4A in einer Medienvorschubsrichtung
zu treiben. Das Druckmedium 4A wird dadurch aus der Druckmedienrollenabdeckung 4 herausgezogen.
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Unterdessen
trägt eine
Stifthalte-Wagenanordnung 20 Stifte entlang einer Bewegungsspur – die zu
der Medienvorschubsrichtung senkrecht ist – über das Druckmedium hin und
her, während
die Stifte Tinte ausstoßen.
Das Medium 4A empfängt
somit Tintentropfen zur Erzeugung eines gewünschten Bildes und wird in
den Druckmedienbehälter 5 ausgestoßen.
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Wie
in der Zeichnung angegeben ist, kann das Bild ein Testmuster von
verschiedenen Farbflecken oder -mustern 56 sein, zum Lesen
durch einen optischen Sensor, um Kalibrierungsdaten zu erzeugen.
Für die vorliegenden
Zwecke werden derartige Testmuster zur Verwendung beim Überwachen
für und
zum Erfassen von Druckelementen (z.B. Düsen) verwendet, die eine schlechte
oder überhaupt
keine Leistung erbringen.
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Ein
kleiner automatischer optoelektronischer Sensor 51 läuft mit
den Stiften auf dem Wagen und ist nach unten gerichtet, um Daten über einen
Stiftzustand (Düsenabfeue rungsvolumen
und -richtung sowie Ausrichtung zwischen den Stiften) einzuholen.
Der Sensor 51 kann ohne weiteres optische Messungen 65, 81, 82 (10)
durchführen;
eine geeignete algorithmische Steuerung 82 fällt in die
Fachkenntnis auf dem Gebiet und kann durch die Erläuterungen
in dem vorliegenden Dokument geführt
werden.
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Ein
sehr fein abgestufter Codierstreifen 36 ist entlang des
Bewegungspfads der Wagenanordnung 20 straff gespannt und
wird durch einen weiteren, sehr kleinen automatischen optoelektronischen
Sensor 37 gelesen, um Positions- und Geschwindigkeitsinformationen 37B für den Mikroprozessor
zu liefern. Eine vorteilhafte Stelle für den Codierstreifen 36 ist
unmittelbar hinter den Stiften.
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Eine
derzeit bevorzugte Position für
den Codierstreifen 33 (3) befindet
sich jedoch in der Nähe
der Rückseite
des Stiftwagenfachs – entfernt
von dem Raum, in den die Hände
eines Benutzers zum Warten der Stiftnachfüllkassetten eingeführt werden.
Für beide
Positionen ist der Sensor 37 so angeordnet, dass sein optischer
Strahl durch Öffnungen
oder transparente Abschnitte einer in dem Streifen gebildeten Skala
gelangt.
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Die
Stift/Wagen-Anordnung 20 wird durch einen Motor 31 -entlang
doppelten Trage- und Führungsschienen 32, 34 – mittels
eines Antriebsriemens 35 hin- und hergetrieben. Der Motor 31 unterliegt
der Steuerung von Signalen von dem digitalen Prozessor.
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Selbstverständlich umfasst
die Stift/Wagen-Anordnung eine Vorwärtsbuchtstruktur 22 für Stifte.
Vorzugsweise zumindest vier Stifte 23–26, die Tinte vier
verschiedener Farben enthalten. Am üblichsten ist, dass die Tinte
in dem äußersten
linken Stift 23 gelb ist, gefolgt von cyan 24,
magenta 25 und schwarz 26.
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Ein
weiteres System, das zunehmend Verbreitung findet, weist jedoch
Tinten verschiedener Farben, die für eine oder mehr übliche chromatische
Farben in der Tat unterschiedliche Verdünnungen sind, in den mehreren
Stiften auf. Somit können
in den mehreren Stiften 23–26 verschiedene Verdünnungen
von Schwarz vorliegen. In der Praxis können sowohl Stifte mit mehreren
chromatischen Farben als auch Stifte mit mehreren Schwarztönen in einem
einzigen Drucker vorliegen, entweder in einem gemeinsamen Wagen
oder in mehreren Wagen.
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Ebenfalls
in der Stift/Wagen-Anordnung 20 enthalten ist ein rückwärtiges Fach 21,
das verschiedene Elektronikelemente trägt. Auch der Kolorimeterwagen
weist ein rückwärtiges Fach
oder eine Erweiterung 53 auf (3), mit
einer Stufe 54, um Spielraum für die Treiberkabel 35 zu
schaffen.
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1 bis 3 stellen
ganz speziell ein System wie z.B. das Drucker/Plotter-Modell „DesignJet 2000CP" von Hewlett Packard
dar, das die vorliegende Erfindung nicht umfasst. Diese Zeichnungen
veranschaulichen jedoch bestimmte Ausführungsbeispiele der Erfindung
und – mit
bestimmten nachfolgend erwähnten
einzelnen Unterschieden – einen
Drucker/Plotter, der bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
umfasst.
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2. ERHÖHUNG DER RAUMFREQUENZ; VERSETZEN
VON BAHNGRENZEN
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Zur
weiteren vorläufigen
Orientierung stellt dieser Abschnitt nun eine repräsentative
Implementierung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung vor. Bevorzugte Ausführungsbeispiele selbst
sind in dem folgenden Abschnitt 3 erörtert.
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Die
vorliegende Erfindung entspricht Abschnitten des zuvor erwähnten Zapata-Patentdokuments. Weitere
Einzelheiten sind aus jenem Dokument ersichtlich.
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Diese
Implementierung variiert die Strecke, um die das Druckmedium vorgeschoben
ist, in Mehrfachdurchlaufdruckmodi . Der Vorschub wird am besten
häufig
verändert – in der
Tat wird er am häufigsten
zwischen jedem Paar von aufeinander folgenden Durchläufen verändert.
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Es
geht darum, eine größere Anzahl
von verschiedenen Positionen für
die Ränder
von Bahnen zu erzeugen. Es folgt ein Beispiel für einen Dreifachdurchlaufdruckmodus:
die erste beschriebene Operation ist ein konventioneller Dreifachdurchlaufmodus.
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Beim
Betrachten eines derartigen Modus ist es hilfreich, sich die Abmessung
h (4) der gedruckten Bahn in der Druckmedienvorschubsachse
(die ungefähr
der Höhe
des Druckkopfes entspricht) so vorzustellen, dass sie in drei gleiche
Segmente A, B und C unterteilt ist. Die drei jeweiligen gleichen
Höhen dieser
gedruckten Bahnsegmente sind die Druckmedien- und Datenvorschübe.
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Der
Anfang b und das Ende e der Bahn werden durch die zwei Enden des
gesamten Druckkopfes gebildet. Während
aufeinander folgende Durchläufe
stattfinden, wird die Tinteneinfärbung
progressiv für
jedes Bahnsegment abgeschlossen.
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Beispielsweise
werden die Segmente A, B und C während
eines ersten Durchlaufs (5) des vorliegenden Beispiels
jeweils teilweise mit Tinte eingefärbt. Eine frühere Tinteneinfärbung in
den oberen beiden Segmenten A und B erfolgt in früheren Phasen,
und das Beispiel hier beschäftigt
sich mit einem repräsentativen
Segment C.
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Der
in 5 gezeigte erste Durchlauf ist ferner der erste
Durchlauf, in dem das Segment C Tinte empfängt. In einem zweiten Durchlauf
werden die Bahnsegmente B, C und D jeweils teilweise mit Tinte eingefärbt; und
in einem dritten Durchlauf werden die Bahnsegmente C, D und E jeweils
teilweise mit Tinte eingefärbt.
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In
dem nächsten „ersten
Durchlauf" – d.h. in
dem ersten Durchlauf des in 5 gezeigten
zweiten Zyklus – werden
die Segmente D, E und F jeweils teilweise mit Tinte eingefärbt. Somit
empfängt
das Segment C bei diesem Durchlauf überhaupt keine Tinte; mit anderen
Worten ist die Tinteneinfärbung
des Segments C nach dem dritten Durchlauf abgeschlossen.
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Somit
kann man erkennen, dass das Segment C von Anfang bis Ende in drei
Durchläufen – nämlich in
dem ersten, zweiten und dritten Durchlauf des ersten Zyklus – vollständig mit
Tinte eingefärbt
wird. Jeder dieser Durchläufe
liefert ein Drittel der gesamten Tinteneinfärbung für das Segment C.
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Desgleichen
wird jedes der anderen Segmente D, E, F, G und H (und auch A und
B) in drei Durchläufen mit
Tinte eingefärbt – wobei
zyklisch zwischen den in der Zeichnung nummerierten Durchläufen gewechselt wird,
der folgendermaßen
lautet: 123, dann 231, 312, und denn wird wieder bei 123 begonnen.
Ferner wird jeder Durchlauf durch dieselben Gruppen von Druckelementen
(Düsen)
mit Tinte eingefärbt.
Jeder Durchlauf liefert ein Drittel des gesamten auf das Druckmedium
platzierten Farbmittels.
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Die
Grenzflächen
(gestrichelte horizontale Linien i1-2, i2-3, i3-1) zwischen Durchläufen treten
bei einer räumlichen
Periodizität
eines Drittels der Bahnhöhe
auf. Die räumliche
Periodizität
kann auch reziprok ausgedrückt
werden – d.h.
anhand der Raumfrequenz oder Wellenzahl. Wenn er auf diese Weise
ausgedrückt
wird, ist der Wert (in „Pro-Bahnhöhe"-Einheiten gemessen) der Kehrwert der
Periode – nämlich drei.
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An
jeder dieser Grenzflächen
trifft das Ende einer Bahn mit dem Anfang einer anderen zusammen. Beispielsweise
endet an der Grenzfläche
i3-1 die oberste volle Bahn A-B-C, und die Bahn D-E-F beginnt. Banderscheinungseffekte,
die auf Bahngrenzen bezogen sind, weisen dementsprechend eine Wellenzahl
3 pro Bahnhöhe
auf (dies kann als 3/Bahnhöhe
oder als 3 Bahnhöhe–1 geschrieben
werden).
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Um
nun einen Vergleich mit diesem herkömmlichen Dreifachdurchlaufmodus
mit feststehendem Vorschub anzustellen, kann ein variabler Vorschub
verwendet werden, um die Raumfrequenz der Banderscheinung zu verdoppeln.
Sowohl die zu Grunde liegende Dreifachdurchlaufoperation als auch
die Verdopplung der Frequenz sind lediglich Beispiele; auch andere
Frequenzvielfache sowie andere Anzahlen von Durchläufen sind
möglich.
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Das
Bahnsegment A wird nun als zwei schmälere Segmente J und K (6)
identifiziert. Auf Grund der Effekte der veranschaulichten Druckkopfpositionen
werden verbleibende Segmente ebenfalls unterteilt – was Segmente
N bis X ergibt – oder
sie werden auf Grund nicht gezeigter vorheriger Druckpositionen
unterteilt, um die Segmente L und M zu ergeben.
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Um
diese Frequenzverdoppelung bei einem Dreifachdurchlaufmodus zu erzielen,
unterscheidet sich der Vorschub zwischen jedem aufeinander folgenden
Paar von Durchläufen.
Bei dem Beispiel wechselt der Hub zwischen dem Vorschieben um 1/6
einer Bahn (z.B. von dem ersten Durchlauf zum zweiten) und 3/6 = 1/2
einer Bahn ab (z.B. von dem zweiten zu dem dritten).
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Auf
diese Weise treffen die Bahnenden e1, e2, e3 und -anfänge b3,
b4, b1, b2 niemals aufeinander. Statt dessen steht jedes Bahnende
oder jeder Bahnanfang immer alleine, so dass diese Merkmale bei
einem Sechstel der räumlichen
Periodizität – oder,
mit anderen Worten, bei einer Wellenzahl von 6/Bahnhöhe – auftreten.
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Ferner
gibt es nun Regionen der Bahn, die durch zwei, drei oder vier Durchläufe abgeschlossen
werden: beispielsweise zwei für
das Segment Q; drei für
N, P, R und T; vier für
O und S. Mit anderen Worten werden die Regionen des Bildes für den veranschaulichten
Druckmodus gefüllt,
indem zwischen Durchläufen
zyklisch gewechselt wird, somit: 12, 123, 1234, 234, 34, 3412, 12,
123 . . . Die Anzahl möglicher
Kombinationen von Düsengruppierungen,
die eine Region der Bahn drucken, ist größer (sieben statt lediglich
drei).
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Das
hier beschriebene Schema führt
nicht nur zu einer Verdoppelung der Raumfrequenz, sondern auch – für einen
Druckmodus mit einer beliebigen ungeraden Anzahl von Durchläufen – zu einer
Beseitigung von aufeinander treffenden Bahnanfängen und -enden. Eine Variation
des Vorschubs kann nicht nur zu einer Verdoppelung führen, sondern
auch zu anderen Raumfrequenzmultiplikationen. Die in diesem Abschnitt
umrissenen Vorgehensweisen bieten mehrere Vorteile und einen möglichen
Nachteil, die alle in dem zuvor erwähnten Zapata-Dokument relativ
ausführlich
erläutert
werden.
-
3. KOMPLEMENTÄRES GEWICHTEN
VON DRUCKKOPFREGIONEN
-
Die
vorliegende Erfindung beschäftigt
sich mit der Erstellung von Druckmasken. Das Hauptprinzip besteht
darin, die Maske in N×M×2 horizontale
Bänder
zu unterteilen und jedem der Bänder
eine konstante Nutzung zuzuweisen. Zur Veranschaulichung dessen
folgen einige Beispiele:
-
– Beispiel eins: 8fach-Durchlauf-Maske,
die eine Bahngrenzenkoaleszenz minimiert
-
Wenn
wir lediglich eine Maske herstellen wollen, die für einen
8fach-Durchlauf-Druckmodus weniger Tinte auf die Bahngrenzen platziert,
und wenn wir dies wie einen 16fach-Durchlauf-Druckmodus aussehen lassen
wollen, unterteilen wir die Maske in 8×2×2 horizontale Bänder. Dies
steht für
8 Durchläufe,
die eine zweifache erscheinende Banderscheinungsfrequenz aufweisen
und die ungeraden getrennt von den geraden Düsen spezifizieren.
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Wir
können
jedem Band Gewichte zuweisen:
-
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Diese
Gewichte entsprechen einem bestimmten Nutzungsprozentsatz:
-
-
Man
beachte, dass die verbleibenden 40 % Nutzung, die „1a" nicht macht, durch
alle anderen Bänder von „2a" bis „8a" absorbiert werden.
Dasselbe geschieht mit „1b" bis „7b": sie absorbieren
die verbleibenden 40 % Nutzung, die wir von „8b" entfernten. Da sowohl „1a" als auch „8b" dasselbe Gewicht
aufweisen, führen alle
verbleibenden Bänder
zum selben Nutzungsprozentsatz, 106 %. Dies ist sehr wichtig, da
es der Maske Glätte
verleiht. Mehr davon erscheint in den nächsten Beispielen.
-
Wenn
diese Maske zum Drucken verwendet wird, sieht die Tintendichte aus
wie eine Treppenstufenfunktion mit 16 Stufen, was zu demselben Eindruck
führt wie
wenn wir einen 16-Durchlauf-Druckmodus
verwendeten.
-
Eine
echte Probe des Beispiels Eins erscheint als 8, und ein
Gegenbeispiel, bei dem die Düsengewichtung
nicht kompensiert ist, als 9. Man beachte
Streifen unterschiedlicher Dichten in der Druckmaske, die in 8 nicht
auftreten. Man beachte ferner den augenscheinlichen 16-Durchlauf-Druck in 8 (genau
dies sieht der Benutzer, während
die Maschine druckt), gegenüber
dem in 9 gezeigten voreingestellten 8fach-Durchlauf-Erscheinungsbild.
-
– Beispiel zwei: 6fach-Durchlauf-Maske,
die eine Bahngrenzenkoaleszenz minimiert
-
Dies
ist ein sehr ähnliches
Beispiel; das Ziel besteht jedoch darin, diesen wie einen 18-Durchlauf-Druckmodus
aussehen zu lassen. Wir müssen
die Maske dann in 6×3×2 horizontale
Bänder
aufteilen, die für
6 Durchläufe
stehen, eine dreifache erscheinende Banderscheinungsfrequenz aufweisen
und die ungeraden getrennt von den geraden Düsen spezifizieren.
-
Wiederum
könnte
der Prozess damit beginnen, dass jedem Band Gewichte zugewiesen
werden:
-
-
Diese
Gewichte entsprechen einem bestimmten Nutzungsprozentsatz:
-
-
Wiederum
bestimmt „1a" eine 116%ige Nutzung
für den
Rest von „a"-Bändern, und „6c" bestimmt ebenfalls
eine 116%ige Nutzung für
den Rest von „c"-Bändern. Jedoch
bestimmen „1b" und „6b" eine 125%ige Nutzung
für den
Rest der „b"-Bänder. Diese
Veränderung
hat die Gleichmäßigkeit
der Maske durchbrochen und Bildqualitätsartefakte eingeführt. Hier
muss die Maskengewichtung präzise
durchgeführt
werden, um eine perfekt glatte Maske zu gewährleisten.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist die obige 6fach-Durchlauf-Maske
nicht korrekt. Um sie zu berichtigen, müssen „1b" und „6b" auf 580 gewichtet werden, dass die
32 geringere Nutzung von „1b", zu der 32 % geringeren
Nutzung von „6b" hinzugefügt, absorbiert
wird, durch die 116%ige Nutzung von „2b" bis „5b":
-
-
-
– Beispiel drei: 8fach-Durchlauf-Maske
mit Druckkopfnutzungskompensation
-
Dies
ist dasselbe wie Beispiel eins, mit der Ausnahme, dass hier erfasst
wurde, dass eine bestimmte Region des Druckkopfes eine schlechtere
Leistung erbringt.
-
Die
Erfassung kann auf mehrere Arten und Weisen erzielt werden:
eine
Hardwarevorrichtung, die aus einer Infrarot-LED und einem Sensor
besteht. Die sich ergebende Ablesung kann nicht nur mit der Tatsache
in Verbindung gebracht werden, dass eine Düse abfeuert oder nicht, sondern kann
auch mit der Einheitlichkeit der Flugbahn des abgefeuerten Tropfens
in Verbindung gebracht werden.
-
Durch
ein direktes Drucken mit dem Druckkopf und ein Bewegen auf dem Papier,
um Regionen einer helleren Farbe zu erfassen.
-
Infolge
eines oder beider oben beschriebener Verfahren sei somit die eine
schlechte Leistung erbringende Region „3a-ungerade", und es sei angenommen, dass ihr Gewicht
auf 800 verringert werde:
-
-
Diese
Gewichte entsprechen den folgenden Nutzungsprozentsätzen:
-
-
Wiederum
wurde die Glattheit der Maske durchbrochen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass
manche Gewichte komplementär
sind, und um die Maske glatt zu halten, müssen sie immer paarweise modifiziert
werden. In diesem Fall erfordert dies ein Verringern des Gewichts
eines „b-gerade"-Bandes. Man betrachte,
was geschieht, wenn ein „5b-gerade" auf 800 hinunter
geht:
-
-
-
Diese
Gewichte entsprechen den folgenden Nutzungsprozentsätzen:
-
-
Auf
diese Weise weisen die meisten Bänder
eine Nutzung von entweder 116 %/106 % oder 106 %/116 %, was zu einer
glatten Maske führt:
-
Kurze Zusammenfassung:
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Die
Erfindung unterteilt Masken in mehrere Bänder und weist allen Düsen in jedem
Band einen einzigen Nutzungsprozentsatz zu, um immer dann, wenn
ein Bahnband unter dem Nennwert gewichtet wird, eine maximale Maskenglätte zu erzielen.
Um die Scheinfrequenz zu verdoppeln, sind „a-gerade" und „b-ungerade" komplementär, ebenso
wie „a-ungerade" und „b-gerade". Dieselbe Philosophie
gilt auch für
3x- und 4x-Scheinfrequenzen,
obwohl die Komplementarität
keine so einfache Regel ist. Was ebenfalls erscheinen kann, ist
eine einfache mathematische Regel, die genau das Gewicht für jedes
komplementäre
Band feststellt.
-
Das
Verfahren, das zu befolgen ist, besteht darin, zuerst denjenigen
Druckkopfregionen, die Koaleszenzprobleme angehen müssen, oder
denjenigen Regionen des Stiftes, die als eine schlechte Leistung
erbringend erfasst wurden, niedrige Gewichte zuzuweisen. Dann können zusätzliche,
komplementäre
geringe Gewichte zugewiesen werden, um die Maskenglätte zu kompensieren.
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Bei
jeder der beiliegenden 8 und 9 sind die
relativ hohen mehrfarbigen Bänder über die
Oberseite hinweg vollständige
Ausdrucke, wie sie zum Beispiel durch ein Anordnen der mehreren
2½cm-Bahnen (1-Zoll-Bahnen),
die unten separat gedruckt werden, angeordnet werden. Aus diesen
Feldern lassen sich zwei Beobachtungen ableiten.
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Zuerst
erscheinen bei dem komplementär
gewichteten Exemplar der 8 entlang der Oberseite und der
Unterseite jeder der einzelnen 2½cm-Bahnen ausgewogene, sehr
dünne (flache)
helle Streifen. Bei dem ohne komplementäres Gewichten gedruckten Exemplar
in 9 erscheint ein gleichartiger dünner heller
Streifen lediglich entlang der Oberseite jeder 2½cm-Bahn. Dies veranschaulicht
direkt – obwohl
lediglich für
die Bahnränder
und nicht für
das Innere der Bahn – den
komplementären
Charakter der Innovation.
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Zweitens
erscheinen bei der komplementär
gewichteten 8 fast alle ausgefüllten Farbfelder
glatt; wohingegen bei dem Exemplar der 9 ohne komplementäres Gewichten über fast
alle ausgefüllten
Felder hinweg horizontale Streifungen auftreten. Dieser Effekt ist
in den Originalfarbausdrucken klar, ist bei veröffentlichten Reproduktionen
jedoch eventuell nicht so klar.
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Auf
Grund dieser letztgenannten Schwierigkeit sind manche andere Veranschaulichungen
der funktionierenden Erfindung ebenfalls enthalten. 12 und 13 zeigen
tatsächliche
Gewichtsdaten für
einen Druckkopf, dem automatisch komplementäre Gewichte gegeben wurden,
was direkt demonstriert, wie das System in der Lage ist, die Balance
oder Symmetrie zu verbessern.
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14 und 15 sind
mit 8 und 9 vergleichbar, sind jedoch
Simulationen, für
ein sehr stark vergrößertes kleines
Segment einer einzelnen Bahn, und nicht tatsächliche Ausdrucke. Elektronische
Simulationen des Maskierungsprozesses berücksichtigen nicht Nicht-Linearitäten, die
zum Beispiel dadurch eingeführt
werden, dass jeder Tintentropfen sich auf dem Medium ausbreitet,
mit benachbarten Tropfen in Wechselwirkung steht usw.; da sie jedoch
schwarzweiß sind
und sehr stark vergrößert sind,
können
sie beim Erkennen der Leistungsfähigkeitsunterschiede
hilfreich sein.
-
Die
Erfindung trägt
dazu bei, eine sinnvolle Nutzung von Abschnitten jedes Druckelementarrays,
deren Leistung unter einer Nennleistung liegt, zu ermöglichen – dies jedoch
zu tun, ohne dass die sich ergebende, relativ unter dem Standard
liegende Leistungsfähigkeit
unnötig
auffällig
gemacht wird. Der Ausdruck kann so gestaltet werden, dass es aussieht,
als ob z.B. doppelt so viele Durchläufe vorliegen wie tatsächlich vorliegen – wie besonders
in dem begleitenden Zapata-Dokument dargelegt ist.
-
Die
Maske kann je nach der Gesundheit des Stiftes automatisch gewechselt
werden. Die Ausgabequalität
ist verbessert, da der Fehler besser verteilt ist.
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4. HARDWARE- UND PROGRAMMIMPLEMENTIERUNGEN
DER ERFINDUNG
-
Bevor
in der Blockdiagrammdarstellung der 10 Einzelheiten
erörtert
werden, wird eine allgemeine Orientierung bezüglich dieser Zeichnung präsentiert.
Bei 10 sind die meisten Abschnitte 70, 73, 75–78 über die
Mitte hinweg, einschließlich
der Druckstufe 4A–51 ganz
rechts, allgemein herkömmlich
und stellen den Kontext der Erfindung bei einem Tintenstrahldrucker/-plotter
dar.
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Die
unteren Abschnitte 171–188 der 10 stellen
die meisten der Konzepte dar, die in dem verwandten Zapata- Dokument vorgestellt
wurden und die hier sowohl als repräsentative Implementierung der
vorliegenden Erfindung als auch als erfindungsgemäße Kombination
mit den einzigartigen Merkmalen der vorliegenden Erfindung dienen.
In diesem unteren Abschnitt sind die drei Hauptblöcke 171, 176, 181 überlappend
gezeichnet, um den konzeptionell überlappenden Charakter von
Funktionen in diesen Blöcken
zu symbolisieren.
-
Die
Bahnrandbeabstandungseinrichtung 171, die Wellenzahl-(1/λ)-Variationseinrichtung 176 und
die Düsenkombinationsvariations-
oder -erhöhungseinrichtung 181 sind
am stärksten
bevorzugt einstückig
miteinander gebildet, so dass diese Merkmale der Erfindung in Kombination
miteinander praktiziert werden. Da die Zeichnung viele Details aufweist,
wurde das anerkannte Wellenzahlsymbol „1/λ" verwendet, um die Raumfrequenz darzustellen, „Δ", um die Variation
darzustellen, und „2x", um die Verdoppelung
darzustellen. Dementsprechend erscheint die Raumfrequenzvariationseinrichtung 176 als
mit Δ(1/λ) markiert,
und die bevorzugte Raumfrequenzverdopplungseinrichtung 177 als
2x(1/λ).
Diese und die benachbarten Teile der Zeichnung werden in dem Zapata-Dokument ausführlich erörtert, und
man geht davon aus, dass sie allgemein selbsterklärend sind,
weshalb sie hier nicht ausführlicher
erläutert
werden.
-
Die
verbleibenden mittigen Abschnitte 170 und die oberen Abschnitte
der 10 beziehen sich insbesondere auf die vorliegende
Erfindung. Diese Abschnitte werden nachstehend erläutert.
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Unter
Bezugnahme auf Einzelheiten wird die Stift/Wagen-Anordnung separat bei 20 (10)
dargestellt, wenn sie sich nach links 16 bewegt, während sie
Tinte 18 abgibt, und bei 20', wenn sie sich nach rechts 17 bewegt,
während
sie Tinte 19 abgibt. Man wird verstehen, dass sowohl 20 als
auch 20' denselben
Stiftwagen darstellen.
-
Der
zuvor erwähnte
digitale Prozessor 71 liefert Steuersignale 20B,
um die Stifte mit einer korrekten Zeitgebung abzufeuern, die mit
Auflageplattenantriebssteuersignalen 42A an den Auflageplattenmotor 42 und mit
Wagenantriebssteuersignalen 31A an den Wagenantriebsmotor 31 koordiniert
sind. Der Prozessor 71 entwickelt diese Wagenantriebssignale 31A teilweise
auf der Basis von Informationen über
die Wagengeschwindigkeit und -position, die von den durch den Codierer 37 bereitgestellten
Codierersignalen 37B abgeleitet sind.
-
(Bei
dem Blockdiagramm fließen
alle veranschaulichten Signale von links nach rechts, mit Ausnahme der
Informationen 37B, die von dem Sensor zurückgekoppelt
werden – wie
durch den zugeordneten linksgerichteten Pfeil angegeben ist.) Der
Codestreifen 33 ermöglicht
somit die Bildung von Farbtintentropfen bei einer ultrahohen Präzision während des
Bewegens der Wagenanordnung 20 in beide Richtungen – d.h. entweder von
links nach rechts (vorwärts 20') oder von rechts
nach links (rückwärts 20).
-
Neue
Bilddaten 70 werden in einer Bildverarbeitungsstufe 73 empfangen 191,
welche herkömmlicherweise
ein Kontrast- und Farbeinstellungs- oder -korrekturmodul 76 und
ein Wiedergabe-, Skalierungs- usw. -modul 77 umfassen kann.
-
Informationen 193,
die von den Bildverarbeitungsmodulen kommen, treten als nächstes in
ein Druckmaskierungsmodul 74 ein, das üblicherweise eine Stufe 61 für spezifische
Durchlauf- und Düsenzuweisungen umfasst.
Die zuletzt genannte Stufe 61 erfüllt allgemein herkömmliche
Funktionen, umfasst jedoch gemäß bestimmten
Aspekten der vorliegenden Erfindung insbesondere eine Einrichtung 171 zum
Definieren oder Erzeugen einer geometrischen Bandstruktur.
-
Die
in der Erzeugungseinrichtung 171 erstellte Bandstruktur
wird durch eine „Niedrige-Nutzung-Spezifizierungseinrichtung" 84 konditioniert
oder konfiguriert 187, die gemäß der vorliegenden Erfindung
insbesondere und vorwiegend eine Einrichtung 85 zum Spezifizieren
von internen Bändern
umfasst, deren Zustand eine geringe Nutzung verlangt – obwohl
vorzugsweise auch eine gleichartige Einrichtung 86 zum
Spezifizieren von Endbändern
enthalten ist.
-
Informationen
zum Treiben der Spezifizierungseinrichtung werden durch ein Modul 63 abgeleitet,
das die abschließende
Ausgabestufe 78 steuert 80, um Düsentestmuster
zum Lesen durch die Sensoren 51, 10, zu
drucken (oder, falls bevorzugt, um Tintentropfen selektiv in einen
nicht gezeigten optischen Detektor auszustoßen, der die Tropfen direkt,
z.B. während
sie sich im Flug befinden, erfasst). Das sich ergebende Sensorsignal 65 wird
in einem Überwachungsmodul 72 überwacht.
-
Dieses
Modul arbeitet gemäß einem
Programm 81 zum Lesen des Sensorsignals und gemäß einer weiteren
Programmstufe 82, die die Signale misst, und vergleicht
manche Signale miteinander, um Tinteneinfärbungspegel zu bestimmen und
dadurch die Leistungsfähigkeit
für jedes
Band der Druckköpfe
zu bestimmen. Die Ergebnisse dieser Messungen werden in einer Steuerstufe 83 verarbeitet,
wobei ein Betriebssignal 68 für die zuvor vorgestellte Spezifizierungseinrichtung 84 abgeleitet
wird.
-
Die
durch die mehreren Betriebsblöcke 63, 72, 83, 61, 84 der
vorliegenden Erfindung dargestellte(n) Einrichtung(en) – sowie
die herkömmlichen
Module 73, 74, 74, 78 und ebenso
die gezeigten Bahncharakteristikvariierungsfunktionen 171, 176, 181 – sind in
integrierten Schaltungen 71 implementiert. Angesichts der Funktionsaussagen
und Bahndiagramme, die in diesem Dokument präsentiert werden, kann ein erfahrener Programmierer
mit durchschnittlichen Fachkenntnissen auf diesem Gebiet geeignete
Programme für
einen Betrieb der Schaltungen erstellen.
-
Wie
hinreichend bekannt ist, können
die integrierten Schaltungen 71 ein Teil des Druckers selbst
sein, beispielsweise eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung
(ASIC), oder sie können
Programmdaten in einem Nur-Lese-Speicher (ROM) sein – oder können während des
Betriebs Teile einer programmierten Konfiguration von Betriebsmodulen
in der Zentralverarbeitungseinheit (CPU) eines Mehrzweckcomputers
sein, der Anweisungen von einem Festplattenlaufwerk liest.
-
Am
häufigsten
werden die Schaltungen von zwei oder mehr Vorrichtungen dieser Art
gemeinsam verwendet. Äußerst modern
ist als weitere Alternative ein separates alleinstehendes Produkt,
z.B. ein so genannter „Rasterbildprozessor" (RIP – raster
image processor), der verwendet wird, um eine Überbeanspruchung entweder des
Computers oder des Druckers zu vermeiden.
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Im
Betrieb gewinnt das System zuerst sein Betriebsprogramm auf geeignete
Weise wieder 101 (11) – d.h. durch
Lesen von Anweisungen von einem Speicher im Fall einer Firmware- oder Software-Implementierung,
oder durch ein einfaches Betreiben von zweckgebundener Hardware
im Fall einer ASIC oder einer ähnlichen
Implementierung. Nachdem das Verfahren auf diese Art vorbereitet
oder initialisiert wurde, geht es zur Erstellung 102 einer
Druckmaske über – durch
drei Hauptteilschritte einer Bandstrukturerzeugung 103,
einer Erstellung der Ergänzungen 111 und
Glättung 114 auf
der Basis der Messung 115 der Düsenleistungsfähigkeit.
Schließlich
geht die Vorrichtung zu einem Drucken 124 über, durch
Iteration 127 der Betriebsschritte 125, 126.
Vor dem Hintergrund des Vorstehenden wird angenommen, dass Fachleute
die Einzelheiten der 11 als selbsterklärend erachten
werden.
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Die
obige Offenbarung soll lediglich beispielhaft sein und soll den
Schutzumfang der Erfindung, der durch Bezugnahme auf die beigefügten Ansprüche bestimmt
werden soll, nicht einschränken.
