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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Drucker und insbesondere
auf ein Verfahren, das Papierpositionierungsfehler bei einem Tintenstrahldrucker
identifiziert und korrigiert.
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Technischer
Hintergrund
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Typischerweise
werden Medien durch einen Drucker unter Verwendung einer Antriebsrolle
oder Zufuhrrolle vorgeschoben. Diese allgemein zylindrischen Antriebsrollen
schieben Medien durch den Drucker entlang einem Medienweg vor, wenn
sich die Antriebsrolle um eine Antriebswelle dreht, die durch einen
Motor angetrieben ist. Herkömmliche
Antriebsrollenmechanismen sind anfällig für Zeilenvorschubfehler, die
Papierpositionierungsungenauigkeiten bewirken. Mit der Einführung komplexerer
Druckaufträge
ist eine Papierpositionierungsgenauigkeit zunehmend wichtig geworden.
Um eine Papierpositionierungsgenauigkeit sicherzustellen, muss der
Antriebsrollenvorschubmechanismus geregelt sein, um erhöhte Präzisionsanforderungen
zu erfüllen
und Probleme zu bewältigen,
die Zeilenvorschubfehlern zugeordnet sind.
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Zeilenvorschubfehler
können
in zumindest zwei Weisen charakterisiert sein, Unrundheitsfehler und
Diametralfehler. Ein Unrundheitsfehler rührt von einer unerwünschten
exzentrischen Drehbewegung der Antriebsrolle her. Ein Diametralfehler
rührt von
einer Veränderung
des Durchmessers der Antriebsrolle selbst her. Beide Fehlertypen
werden durch Ungenauigkeiten bei der Herstellung von Antriebsrollen bewirkt
und das Ergebnis bewirkt, dass ein Zeilenvorschub um Inkremente
abseits ist, die typischerweise weniger als 1/600 Zoll nahe kommen.
Folglich stellten Herstellungsunge nauigkeiten von Antriebsrollen angesichts
aktueller Druckanforderungen ein spezielles Problem dar.
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Durch
ein Identifizieren von Ungenauigkeiten bei einem Medienvorschub
aufgrund der Antriebsrolle kann der Drucker kalibriert werden, derart,
dass derselbe derartige Ungenauigkeiten einstellt und kompensiert.
Bekannte Zeilenvorschubkalibrierungsprozesse sind jedoch typischerweise
teuer und in der Anwendung derselben begrenzt. Ein Prozess umfasst
beispielsweise ein Verwenden einer vorgedruckten, vorgemessenen
Seite, die durch einen Drucker zugeführt wird, der einen Sensor
aufweist, der einen Abstand zwischen Markierungen auf der vorgedruckten
Seite misst. Der Drucker vergleicht dann den gemessenen Abstand
mit einem vorgemessenen Referenzabstand und verwendet diesen Vergleich,
um zu bestimmen, ob der Drucker nach jedem Zeilenvorschub über- oder untervorgeschoben hat.
Daten, die einen derartigen Über-
oder Untervorschub identifizieren, werden dann in einem Speicher gespeichert
und verwendet, um einen Zeilenvorschub einzustellen. Ein Problem
bei diesem Kalibrierungsprozess besteht darin, dass derselbe auf
vorgedruckten Medien basiert, die eventuell nicht von dem gleichen
Medientyp sind, den der Benutzer eventuell tatsächlich in dem Drucker verwendet.
Außerdem spricht
der Prozess lediglich auf eine Annäherung des Problems an, weil
ein Vergleich von gemessenen und Referenzabständen während einer Herstellung des
Druckers nicht in der tatsächlichen
Benutzerumgebung auftritt.
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Ein
zweiter Kalibrierungsprozess verwendet eine Kalibrierungsseite,
die durch einen Drucker gedruckt wird, aber dann entfernt und in
einem Scanner bzw. einer Abtastvorrichtung platziert werden muss, um
Druckfehler zu messen. Dieser Prozess ist nicht erwünscht, weil
die Anforderung eines Verwendens sowohl eines Druckers als auch
eines Scanners eine Produktionszeit erhöht und nicht ermöglicht,
dass der Drucker in der tatsächlichen
Umgebung eines Benutzers getestet werden kann.
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Die
JP-A-11020248 offenbart ein Kalibrierungsverfahren, das ein wiederholtes
Drucken von Testmustern auf einem nachgeladenen Blatt verwendet.
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Was
benötigt
wird, ist ein Prozess zum Kalibrieren eines Zeilenvorschubs in der
Umgebung eines Benutzers mit der Medienwahl des Benutzers. Durch
ein Vorsehen eines Zeilenvorschubkalibrierungsprozesses, der durch
den Benutzer abgeschlossen werden kann, könnten eine Produktionszeit
und Kosten während
des Herstellungsprozesses verringert werden. Außerdem eliminiert die Fähigkeit des
Benutzers, einen Drucker in der Benutzerumgebung zu kalibrieren,
jegliche Fehler aufgrund von Variationen zwischen der Umgebung eines
Herstellers und der Umgebung eines Benutzers.
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Offenbarung
der Erfindung
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Kurz
gesagt umfasst die Erfindung ein Zeilenvorschubkalibrierungsverfahren
und -system zur Verwendung bei einem Drucker. Der Drucker umfasst
einen Druckkopf mit einer ersten und einer zweiten Gruppe von Düsen und
einen Medienvorschubmechanismus. Ein Basismuster wird auf Medien
unter Verwendung der ersten Gruppe von Düsen gedruckt. Als nächstes werden
die Medien unter Verwendung des Medienvorschubmechanismus vorgeschoben.
Ein Überlagerungsmuster
wird unter Verwendung der zweiten Gruppe von Düsen gedruckt, so dass das Überlagerungsmuster
das Basismuster überlagert,
um ein Interferenzmuster mit einer entsprechenden Luminanz zu bilden.
Ein Sensor wird verwendet, um eine Luminanz zu erfassen, die mit
einer Referenzluminanz verglichen wird, um einen Papiervorschubfehler
zu identifizieren. Der Medienvorschubmechanismus kann dann eingestellt
werden, um den Medienvorschubfehler zu kompensieren.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 ist
eine isometrische Ansicht eines Druckers, der konfiguriert ist,
um ein Zeilenvorschubkalibrierungsverfahren und -system gemäß der vorliegenden
Erfindung zu verwenden.
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2 ist
eine vergrößerte, fragmentarische, vereinfachte
isometrische Darstellung des Medienvorschubmechanismus und eines
Druckkopfs des Druckers, der in 1 gezeigt
ist.
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2A ist
eine weitere vergrößerte, fragmentarische
Seitenansicht eines Codierers, der einen Teil des Medienvorschubmechanismus
von 2 bildet.
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3 ist
eine vergrößerte, fragmentarische Unteransicht
des in 1 und 2 gezeigten Druckkopfs, wobei
mehrere Düsen
in zwei Gruppen geteilt sind.
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4 ist
eine Darstellung einer Kalibrierungszeile, die zwölf Felder
mit zwei Basismustern, A und B, und zwölf Überlagerungsmustern, C – N zeigt.
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5A bis 5F sind
vergrößerte schematische
Darstellungen von Interferenzmustern, die jeweils ein Basismuster
als ausgefüllte
Quadrate und ein Überlappungsmuster
als leere Quadrate zeigen.
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6 ist
ein vergrößertes Fragment
einer Kalibrierungszeile, wie der von 4, das vier
Felder mit einem Basismuster A und zwei Felder mit einem Basismuster
B zeigt, die durch Überlappungsmuster E – J überlappt
sind.
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7A bis 7C sind
Graphen einer Kalibrierungszeilenauftragungsluminanz über einem Abstand.
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8 zeigt
eine vergrößerte konzeptionelle Zeilenvorschub-Testauftragung,
die elf Kalibrierungszeilen mit jeweils zwölf Interferenzfeldern zeigt.
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9 ist
eine Darstellung eines Kalibrierungsblatts, wobei die mehreren Testmuster
von 8 verwendet werden, um einen Schrägstellungsfehler
zu bestimmen.
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Detaillierte
Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels und bester
Modus zum Ausführen
der Erfindung
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Unter
anfänglicher
Bezugnahme auf 1 ist ein Drucker allgemein
bei 10 gezeigt, wobei der Drucker eine fragmentierte Ansicht
eines Medienvorschubmechanismus 12 und eines Druckkopfs 14 umfasst.
Der Drucker 10 ist konfiguriert, um auf Medien (oder Medienblättern) 16 zu
drucken, wobei die Medienblätter
nacheinander unter Verwendung des Medienvorschubmechanismus 12 in
eine Druckregion zugeführt
werden. Jedes Medienblatt weist eine vordere und eine hintere Kante
auf, wobei die vordere Kante entlang einem Medienweg an dem Druckkopf vorbei
vorgeschoben wird, wie es in 2 angegeben
ist.
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Unter
jetziger Bezugnahme auf 2 ist der Medienweg durch den
Drucker 10 dargestellt und dieser Weg ist durch den Medienvorschubmechanismus
definiert, der eine Aufnahmerolle 20 und eine Zufuhrrolle 22 umfasst.
Verschiedene Kombinationen von Aufnahme- und Zufuhrrollen sind möglich, wie
es Fachleuten auf dem Gebiet bekannt ist. Eine der Rollen kann man
sich als eine dominante Rolle vorstellen, d. h. die Rolle, die einen
Medienvorschub an der Druckregion vorbei steuert. Bei dem gezeigten
Beispiel ist die Zufuhrrolle die dominante Rolle. Wie es in 2 angegeben
ist, greift die Aufnahmerolle 20 ein Medienblatt 16 von
einem Medienstapel 18 und führt dasselbe der Zufuhrrolle 22 zu.
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Sowohl
die Aufnahmerolle als auch die Zufuhrrolle sind durch ein Drehen
wirksam, wie es in 2 gezeigt ist, und können durch
einen geeigneten Getriebemechanismus (nicht gezeigt) verbunden sein.
Die Aufnahmerolle 20 weist einen größeren Durchmesser als die Zufuhrrolle 22 auf,
um einen Drucker mit niedrigerem Profil bereitzustellen. Die gezeigte
Aufnahmerolle weist einen Durchmesser von näherungsweise 2 Zoll auf, während die
gezeigte Zufuhrrolle einen Durchmesser von näherungsweise 1 Zoll aufweist.
Eine zentrale Aufnahmerollenwelle 24 erstreckt sich näherungsweise
durch die Mitte der Aufnahmerolle 20 und trägt die Aufnahmerolle
für eine
Drehung um eine Achse A. Die Zufuhrrolle ist durch eine zentrale
Zufuhrrollenwelle 26 getragen, die sich näherungsweise
durch die Mitte der Zufuhrrolle für eine Drehung um eine Achse
B erstreckt. Wie es gezeigt ist, schiebt eine Drehbewegung der zwei Rollen
die Medien entlang dem Medienweg vor; es werden jedoch andere Konfigurationen,
die das Papier vorschieben, betrachtet.
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Wenn
die Medien vorgeschoben werden, können Variationen bei einer
Herstellung der Rollen Ungenauigkeiten bei einer Papierpositionierung
bewirken. Diese Variationen werden während einer Herstellung bewirkt,
weil es schwierig ist, die Rollenwellen präzise in der Mitte der Rollen
zu positionieren. Folglich können
die Wellen etwas von der Mitte weg sein, was in einer leicht exzentrischen
Drehbewegung resultiert. Außerdem
bewirken Herstellungsvariationen bei einem spezifizierten Rollendurchmesser eine
diametrale Varianz unter Rollen, wobei einige Rollen etwas größere Durchmesser
aufweisen und andere etwas kleiner als der spezifizierte Durchmesser
sind. Ein Ergebnis von Variationen bei Rollendurchmessern ist, dass
jeder Drucker getrennt kalibriert werden muss.
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Mit
weiterer Bezugnahme auf 2 kann ein Zeilenvorschubfehler
durch die Zufuhrrolle, die Aufnahmerolle oder das kombinierte Rollensystem
bewirkt werden. Die Konfiguration der Zufuhr- und der Aufnahmerolle
kann z. B. bewirken, dass das Medienblatt Blasen oder Bögen bildet,
wie es in einer übertriebenen
Weise bei 28 gezeigt ist, wenn sich dasselbe von der Aufnahmerolle
zu der Zufuhrrolle vorschiebt. Eine Blasenbildung des Medienblatts 16, während sich
dasselbe um die Aufnahmerolle 20 vorschiebt, weist die
Wirkung eines Außerkontaktbringens
des Medienblatts mit der Aufnahmerolle auf, wodurch irgendwelche
Papierpositionierungsfehler aufgehoben werden, die der Aufnahmerolle
zugeschrieben werden können.
Es müssen
jedoch auch Papierpositionierungsfehler, die der Zufuhrrolle zugeschrieben
werden können,
behandelt werden, wie es unten beschrieben wird.
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Um
derartige Fehler, die der Zufuhrrolle zugeschrieben werden können, zu
behandeln, umfasst der Medienvorschubmechanismus einen Codierer, wie
beispielsweise einen optischen Codierer 30, der eine Identifikation
der Position der Zufuhrrolle ermöglicht.
Der Codierer 30 weist beispielsweise optische Flags oder
Markierungen auf, die verwendet werden, um Inkrementalpositionen
der Zufuhrrolle zu identifizieren. Wie es in 2A gezeigt
ist, weist der Codierer eine Markierung auf, die einer Nullposition
(bei 34 gezeigt) entspricht, die eine Nullposition der Zufuhrrolle
identifiziert. Eine Reihe von zusätzlichen Markierungen ermöglichen
eine Identifikation der Zufuhrrolle relativ zu der Nullposition.
Ein Beispiel eines derartigen Codierers ist in dem US-Patent Nr. 5,929,789
an Berbehenn für
eine Erfindung mit dem Titel „Single
Channel Incremental Position Encoder With Incorporated Reference
Mark" beschrieben
und dieses Patent ist hierin durch Bezugnahme aufgenommen. Durch
ein Umfassen eines Codierers an der dominanten Rolle (in diesem
Fall der Zufuhrrolle) ist der Drucker in der Lage, die exakte Position
der Rolle zu lokalisieren, wenn dieselbe ein Medienblatt durch den
Drucker vorschiebt. Wie es detaillierter beschrieben wird, verbindet
der Zeilenvorschubkalibrierungsprozess der Erfindung, der beschrieben
werden soll, einen identifizierten Zeilenvorschub mit einer entsprechenden
Position an der dominanten Rolle, wie dieselbe durch den Codierer
identifiziert ist.
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Immer
noch unter Bezugnahme auf 2 weist
der Drucker einen eingebauten Prozessor (nicht gezeigt) auf, der
den Medienvorschubmechanismus 12 steuert. Nachdem ein Medienvorschubfehler
identifiziert und über
den Codierer mit einer Rollenposition verbunden wurde, stellt der
Prozessor dann die Rolle durch ein Steuern einer Drehbewegung entsprechend
dem identifizierten Medienvorschubfehler ein.
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Wie
es vorhergehend beschrieben ist, schiebt der Medienvorschubmechanismus 12 die Medien 16 an
dem Druckkopf (oder Stift) 14 vorbei vor. Der Drucker 10 kann
irgendeine Anzahl von Stiften umfassen. Zwei darstellende Stifte
sind in 1 und 2 gezeigt,
jedoch ist lediglich ein Stift notwendig, um die Kalibrierungsmuster
zu drucken, die beschrieben werden sollen. Die Stifte können in
einem Wagen enthalten sein, der die Stifte trägt. Die Stifte sind konfiguriert,
um sich in eine x-Richtung 36 (durch fettgedruckte Pfeile
auf den Stiften in 2 gezeigt) zu bewegen, die eine
Senkrechte zu einer Papiervorschub- oder y-Richtung 39 ist.
Die Stifte werden durch einen Motor (nicht gezeigt) entlang einem
Trägerstab 40 in
die x-Richtung hin und her bewegt.
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Ein
geeigneter Sensor oder Detektor 42, wie beispielsweise
ein optischer, wird verwendet, um ein Muster zu erfassen, das durch
den Stift gedruckt wird. Wie es gezeigt ist, ist der optische Sensor 42 an einem
Stift oder Wagen befestigt und bewegt sich quer über die Medien mit dem Stift
oder Wagen. Der Detektor ist dem Stift vorgeschaltet positioniert,
derart, dass irgendwelche Markierungen, die durch den Stift gedruckt
werden, durch den Sensor erfasst werden können. Der typische optische
Sensor erfasst gedruckte Markierungen auf den Medien durch ein Erfassen
der Intensität
von Licht von einem Muster. Genauer gesagt umfasst der optische
Sensor eine lichtemittierende Diode, die Licht nach unten auf die Medien
projiziert; das Licht wird dann zurück zu dem Detektor reflektiert.
Wo sich ein Druck auf den Medien befindet, wird das Licht diffundiert,
derart, dass der Detektor eine niedrigere Lichtintensität erfasst.
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Unter
Bezugnahme auf 2–3 umfasst
der Stift 14 des Druckers 10 eine Mehrzahl von Düsen 44 an
der unteren Oberfläche
des Stifts. Bei einem Drucken werden die Düsen abgefeuert, derart, dass
Tinte zu den Medien geschossen wird, um eine Markierung oder einen
Punkt herzustellen. In 3 umfasst eine untere Ansicht
eines Stifts eine doppelte Spalte von gestaffelten Düsen. Die
Spalten von Düsen
erstrecken sich in die y-Richtung, die Richtung des Medienvorschubs.
Aus Gründen,
die beschrieben werden sollen, hat eine nützliche Charakteristik der
Düsen etwas
mit der relativen Beabstandung derselben in dem Stift zu tun und
diese Charakteristik wird auf dem Gebiet als eine vertikale Düsenbeabstandung
bezeichnet. Obwohl die Figur eine kleine Anzahl von Düsen darstellt,
enthält
der Stift tatsächlich
eine große
Anzahl von Düsen.
Ein typischer Stift kann 304 Düsen
umfassen, eine tatsächliche
vertikale Düsenbeabstandung
kann 1/600 Zoll betragen und jeder Stift kann etwas über einen
halben Zoll lang sein.
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Während eines
Druckens müssen
nicht alle Düsen
zusammen abfeuern. Anstelle dessen werden die Düsen ausgewählt, derart, dass die geeigneten Düsen zu der
geeigneten Zeit abgefeuert werden. Jede Düse kann einen getrennten Punkt
herstellen. Abhängig
von der Anordnung und der Beabstandung der Düsen erfordern verschiedene
Druckaufträge spezielle
Abfeuerungen, um erwünschte
Farben oder eine Druckschriftart zu erzeugen. Für die Offenbarung hierin wurde
der Stift in zwei getrennte Gruppen von Düsen geteilt, d1 und
d2, wie es durch zwei darstellende, eingeklammerte
Gruppen von Düsen
in 3A dargestellt ist. Die erste Gruppe
von Düsen d1 ist vor der zweiten Gruppe d2 positioniert,
derart, dass die Gruppe d1 auf der Seite über dem
Platz druckt, der durch die Gruppe d2 gedruckt
wird. Die Darstellung soll die Anzahl von Düsen pro Gruppe nicht begrenzen,
noch soll dieselbe identifizieren, welche Düsen zu welcher Gruppe gehören.
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Nachdem
die verschiedenen druckerbezogenen Komponenten oben beschrieben
wurden, wird nun allgemein der offenbarte Zeilenvorschubkalibrierungsprozess
beschrieben. Ein erster Schritt umfasst ein Veranlassen, dass der
Stift eine Mehrzahl von Interferenzmustern druckt. Als nächstes unterscheidet der
Sensor die Interferenzmuster durch die Menge an Luminanz oder Licht,
die von jedem Muster zurückreflektiert
wird. Die Luminanz ist im Wesentlichen ein Maß des weißen Raums jedes Musters. Danach
wird die Menge an Luminanz mit einem Vorschubfehler korreliert,
der einer Drehposition des Medienvorschubmechanismus durch eine
Verwendung des optischen Codierers zugeordnet ist. Der Prozessor
stellt dann den Medienvorschubmechanismus bei jeder Position ein,
um den Vorschubfehler bei dieser Position zu korrigieren.
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Die
Kalibrierungsmuster umfassen ein vordefiniertes erstes Muster oder
Basismuster, das auf ein Medium gedruckt wird. Das Basismuster wird durch
eine erste Gruppe von Düsen
gedruckt. Das Medium wird dann mit der Zufuhrrolle vorgeschoben, derart,
dass ein zweites oder Überlagerungsmuster auf
dem Basismuster durch eine zweite Gruppe von Düsen gedruckt werden kann. Wenn
sich das Papier vorschiebt, richtet sich die zweite Gruppe von Düsen mit
dem Basismuster aus, so dass, wenn die zweite Gruppe von Düsen abgefeuert
wird, das Überlagerungsmuster
auf das Basismuster druckt. Es ist nicht notwendig, alle der Düsen zu verwenden
und ein relativ großes
Muster zu erzeugen, da ein relativ kleiner Vorschub und ein kleines
Muster, wie beispielsweise 75/600 Zoll basierend auf der vertikalen
Düsenbeabstandung
sich als angemessen erwiesen hat.
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Unter
jetziger Bezugnahme auf 4–6 folgt
eine detailliertere Beschreibung des offenbarten Kalibrierungsprozesses.
In 4 verwendet das offenbarte Ausführungsbeispiel
insgesamt 14 Muster, A – N,
wobei jedes Muster aus spezifisch angeordneten Punkten gebildet
ist. Diese Punktmuster werden durch den Stift in einer vordefinierten
Konfigurati on und in einem Feld mit Standardgröße gedruckt, um zu bestimmen,
ob es einen Fehler bei dem Zeilenvorschub gibt, und die Größe dieses
Fehlers zu bestimmen. Die Felder können irgendeine Gittergröße aufweisen,
die geeignet ist, um die Muster zu unterscheiden. In 4 sind
die Felder als Gitter von 15 Einheiten (in die x-Achse) mal 15 Einheiten
(in die y-Achse) gezeigt, während
in 5 die Felder als Gitter von 10
Einheiten mal 10 Einheiten dargestellt sind und die Felder in 6 ein
repräsentativeres Feld
zeigen, das ein Gitter von näherungsweise
42 Einheiten mal 42 Einheiten ist. Die Einheiten in dem in 6 gezeigten
Feld zeigen ein Muster, bei dem die Einheiten in die x-Achse näherungsweise
1/2400 Zoll sind und die Einheiten in die y-Achse näherungsweise 1/600 Zoll sind.
Die y-Achseneinheiten stellen die vertikale Düsenbeabstandung dar. Außerdem zeigt
diese Offenbarung die Verwendung von 14 Mustern, in der Praxis der
Erfindung kann jedoch irgendeine Anzahl von Mustern verwendet werden.
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Innerhalb
der 14 Muster gibt es zumindest zwei Hauptgruppen von Mustern. Jedes
Muster ist aus Punkten gebildet, die Tintentröpfchen sind, die für eine Platzierung
durch ein Einleiten eines bestimmten Musters von Düsen, um
abzufeuern, gerichtet sind. Die erste Gruppe von Mustern umfasst Muster
A (ein Basismuster) und C – H
(Überlagerungsmuster).
Wie es sowohl in 4 als auch 6 gezeigt ist, weist
diese erste Gruppe Punkte auf, die etwas bilden, das man sich als
Punktlinien vorstellen kann, die von der linken Seite zu der rechten
Seite eines Felds mit Standardgröße absteigen,
und deshalb weisen die Punktlinien der ersten Gruppe eine negative
Steigung auf. Ähnlich
der ersten Gruppe umfasst die zweite Gruppe von Mustern Muster B
(ein Basismuster) und I – N
(Überlagerungsmuster).
Ungleich der ersten Gruppe jedoch weisen Punktlinien, die der zweiten
Gruppe zugeordnet sind, Punkte auf, die in einer Linie verlaufen,
die von der linken Seite zu der rechten Seite eines Felds mit Standardgröße ansteigt,
und deshalb weisen die Punktlinien der zweiten Gruppe eine positive
Steigung auf.
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Um
die vorliegende Erfindung zu praktizieren, ist es nicht notwendig,
die erste und die zweite Gruppe von Mustern in einer spezifischen
Reihenfolge zu drucken. Zum Beispiel könnte entweder die erste oder
die zweite Gruppe zuerst gedruckt werden.
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Innerhalb
jeder Gruppe sind die Überlagerungsmuster
durch die Position der Punkte innerhalb eines gegebenen Überlagerungsmusters
unterschieden. Bei einem Betrachten aufeinanderfolgender Überlagerungsmuster
sind die Punkte entlang einer horizontalen oder x-Achse verschoben,
die senkrecht zu der Richtung der Papiervorschub- oder y-Achse ist.
Bei der ersten Gruppe von Überlagerungsmustern
(C – H)
ist die Verschiebung entlang der negativen x-Achse, während die
Verschiebung bei der zweiten Gruppe von Überlagerungsmustern (I – N) entlang
der positiven x-Achse ist. Bei jeder Gruppe stimmt ein Überlagerungsmuster
mit einem Basismuster überein,
derart, dass bei der ersten Gruppe das Muster H mit dem Basismuster
A übereinstimmt, während bei
der zweiten Gruppe das Muster I mit dem Basismuster B übereinstimmt.
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In
Verbindung mit dem Zeilenkalibrierungsprozess macht der Stift einen
ersten Durchlauf, derart, dass die erste Gruppe von Düsen eine
Reihe von Feldern auf dem Medienblatt druckt. Wie derselbe hierin
verwendet wird, bezieht sich der Ausdruck 'Durchlauf' auf eine Mehrzahl von Feldern, die
benachbart zueinander entlang der horizontalen oder x-Achse gedruckt
werden. Zum Beispiel umfasst ein Basisdurchlauf eine Mehrzahl von
Basismustern, die benachbart zueinander gedruckt werden. Ein Überlagerungsdurchlauf
umfasst eine Mehrzahl von Überlagerungsmustern,
die benachbart zueinander gedruckt werden.
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Wie
es in 4 gezeigt ist, umfasst der Durchlauf zwölf Felder,
wobei jedes Feld sowohl einen Basisdurchlauf, der mehrere Basismuster
umfasst, als auch einen Überlagerungsdurchlauf
aufweist, der mehrere Überlagerungsmuster
auf weist. Der Basisdurchlauf ist aus den Basismustern A und B gebildet.
Der Basisdurchlauf umfasst beispielsweise das Muster A in jedem
der ersten sechs Felder und in jedem der letzteren sechs Felder
kann das Muster B gedruckt sein. Das Medienblatt wird dann vorgeschoben,
so dass die zweite Gruppe von Düsen mit
dem ersten gedruckten Basisdurchlauf ausgerichtet ist.
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Der
zweite oder Überlagerungsdurchlauf wird
dann auf den Basisdurchlauf gedruckt. Wie es dargestellt ist, weist
jedes der zwölf
Felder in dem Überlagerungsdurchlauf
von dem benachbarten Feld unterschiedliche Muster auf. Ein erstes
Feld in einem Durchlauf bezieht sich auf das Feld auf der ganz linken
Seite des Durchlaufs, das zweite Feld bezieht sich auf das Feld,
das benachbart und zu der rechten des ersten Felds ist. Deshalb
weist bei dem Überlagerungsdurchlauf
das erste Feld das Muster C auf, während das zweite Feld das Muster
D aufweist, das dritte Feld das Muster E aufweist, usw.
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Die
Kombination eines Basismusters und eines Überlagerungsmusters erzeugt
ein Interferenzmuster. Dabei ergibt die Kombination eines Basisdurchlaufs
plus eines Überlagerungsdurchlaufs
eine Kalibrierungszeile. In 4 ist eine
Kalibrierungszeile bei 44 gezeigt, wobei der Basisdurchlauf
(bei 46 gezeigt) durch den Überlagerungsdurchlauf (bei 48 gezeigt) überschattet
ist. Deshalb umfasst bei der Kalibrierungszeile das erste Feld das
Basismuster A mit dem Überlagerungsmuster
C oder ein C + A-Interferenzmuster, weist das zweite Feld das Überlagerungsmuster
D auf dem Basismuster A oder ein D + A-Interferenzmuster auf, weist
das dritte Feld das Überlagerungsmuster
E auf dem Basismuster A oder ein E + A-Interferenzmuster auf, ...
weist das siebte Feld das Überlagerungsmuster
I auf dem Basismuster B oder ein I + B-Interferenzmuster auf, ... und weist
das zwölfte
Feld das Überlagerungsmuster
N auf dem Basismuster B oder ein N + B-Interferenzmuster auf.
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Das
Basismuster und das Überlagerungsmuster
sind innerhalb jedes Felds abhängig
von der Genauigkeit des Medienvorschubs verschoben. Da jedes Muster
eine Sequenz von Punkten ist, erscheint das Interferenzfeld oder
das Interferenzmuster umso dunkler, je weniger Überlappung es zwischen dem
Basis- und dem Überlagerungsmuster gibt.
Daher kann der optische Sensor 42 verwendet werden, um
eine Überlappung
bei den Interferenzmustern zu erfassen, weil bei dem Punkt einer
maximalen Überlappung,
die Luminanz ebenfalls maximiert ist. Diese Luminanz ist maximiert,
wo es die meiste Überlappung
der zwei Muster zwischen den Durchläufen gab. Tatsächlich erfasst
der optische Sensor einen y-Achsenfehler oder Papiervorschubfehler
durch den Versatz bei der x-Achse.
Die maximale Luminanz tritt bei dem Muster dort auf, wo die x- und
die y-Achse zusammenfallen.
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Das
gezeigte Ausführungsbeispiel
ist extrem empfindlich für
einen Zeilenvorschubfehler. Jedes der gezeigten Muster verwendet
einen Stift mit 600 dpi und wird auf einem Gitter oder einem Feld
mit einer horizontalen Auflösung
von 2400 dpi (dots per inch = Bildpunkte pro Zoll) und einer vertikalen
Auflösung
von 600 dpi gedruckt. Wie es vorhergehend beschrieben ist, ist jedes
der Überlagerungsmuster
E – N
in die horizontale Achse verschoben. Jedes benachbarte Überlagerungsmuster
ist von dem benachbarten Muster desselben verschoben. Die Verschiebung
kann beispielsweise derart sein, dass die Punkte 1/2400 Zoll in
die horizontale Richtung oder x-Achse verschoben sind. Die Verschiebung
könnte auch
1/1200 Zoll oder irgendeine andere Verschiebung sein, die ermöglichen
würde,
den Zeilenvorschubfehler gemäß der Offenbarung
zu interpolieren. Es muss im Gedächtnis
behalten werden, dass die gewählten
Werte abhängig
von der Stiftauflösung
variieren können.
Daher können
die Muster mit einer vertikalen Auflösung von 720 dpi und/oder einer
Verschiebung von 1/2880 Zoll gezeigt werden, falls ein Stift mit
720 dpi verwendet wird. Gleichermaßen werden andere Stifte betrachtet.
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Somit
wird mit Bezug auf 4 die Verschiebung bei den Mustern
durch das folgende Beispiel erklärt.
Die Basismuster A und B sind Referenzen, derart, dass jedes Basismuster
eine exakte Nachbildung aufweist, ein unverschobenes entsprechendes Überlagerungsmuster.
Insbesondere wenn das Überlagerungsmuster
H das gleiche wie das Basismuster A ist, dann ist das Muster H 0/2400
von dem Basismuster A verschoben. Da jedes Überlagerungsmuster von dem
benachbarten Muster desselben verschoben ist, wäre dann das Überlagerungsmuster
G 1/2400 Zoll von dem Überlagerungsmuster
H und dem Basismuster A verschoben, wäre das Überlagerungsmuster F 1/2400
Zoll von dem Überlagerungsmuster
G und 2/2400 Zoll von dem Basismuster A verschoben, wäre das Muster
E 1/2400 Zoll von dem Muster F und 3/2400 Zoll von dem Basismuster
A verschoben. Wenn gleichermaßen
das Überlagerungsmuster
I das gleiche wie das Basismuster B ist, wäre das Muster J 1/2400 Zoll
von dem Muster I und dem Basismuster B verschoben, wäre das Muster
K 1/2400 Zoll von dem Muster J und 2/2400 Zoll von dem Basismuster
B verschoben und wäre
das Muster L 1/2400 Zoll von dem Muster K und 3/2400 Zoll von dem
Basismuster B verschoben.
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Unter
Verwendung von 5 ist die Verschiebung
bei den Mustern ohne weiteres ersichtlich. In 5 ist
das Basismuster in ausgefüllten
Quadraten gezeigt und ist das Überlagerungsmuster
in leeren Quadraten gezeigt. 5A ist
eine schematische Darstellung eines Interferenzfelds mit dem Basismuster
A und dem Überlappungsmuster
C von 4. 5B ist eine schematische Darstellung
eines Interferenzfelds mit dem Basismuster A und dem Überlappungsmuster
D von 4. 5C ist eine schematische Darstellung
eines Interferenzfelds mit dem Basismuster A und dem Überlappungsmuster
E von 4. 5D ist eine schematische Darstellung eines
Interferenzfelds mit dem Basismuster A und dem Überlappungsmuster F von 4. 5E ist eine
schematische Darstellung eines Interferenzfelds mit dem Basismuster
A und dem Überlappungsmuster
G von 4. 5F ist eine schematische Darstellung
eines Interferenzfelds mit dem Basismuster A und dem Überlappungsmuster
H von 4.
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5 gestattet eine Messung der Verschiebung
des Basismusters. In 5A beispielsweise weist unter
Verwendung eines Gitters mit einer Koordinatenidentifikation einer
horizontalen x-Position und einer vertikalen y-Position das Basismuster
A einen Punkt bei einer Koordinate (1, 1), einen Punkt bei einer
Koordinate (2, 5), einen Punkt bei einer Koordinate (3, 9) usw.
auf. Das Überlagerungsmuster
C weist einen Punkt bei (3, 4), einen bei (4, 8) etc. auf. Die Verschiebung
in die x-Achse zwischen dem Basismuster A und dem Überlagerungsmuster
C beträgt
5 Einheiten, wie es am besten an der horizontalen Gitterlinie 3
gezeigt ist, bei der der Punkt des Basismuster A bei (3, 9) positioniert
ist und der Punkt von C bei (3, 4) positioniert ist. Die Verschiebung
beträgt
9 – 4
oder 5 Einheiten. In 5B ist das Überlagerungsmuster D bei (3,
5) zu finden, was 4 Einheiten von dem Basismuster A ist. Gleichermaßen ist
in 5C das Überlagerungsmuster
E 3 Einheiten von dem Basismuster A verschoben. In 5D ist
das Überlagerungsmuster
F 2 Einheiten von dem Basismuster A verschoben. In 5E ist
das Überlagerungsmuster
G 1 Einheit von dem Basismuster A verschoben. Und in 5F schließlich beträgt die Verschiebung
zwischen dem Basismuster A und dem Überlagerungsmuster H 0 Einheiten
und es gibt eine maximale Überlappung
zwischen den zwei Mustern.
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Die
Interferenzmuster werden verwendet, um den Zeilenvorschub zu erfassen.
Der Vorschub, der für
eine Kalibrierung des Zeilenvorschubs verwendet wird, basiert auf
der vertikalen Düsenbeabstandung,
derart, dass die zweite Gruppe von Düsen sich mit dem Druck der
ersten Gruppe von Düsen ausrichtet.
Um den Zeilenvorschubfehler zu bestimmen, muss man den erfassbaren
Grad einer Ausrichtung oder Luminanz des Interferenzmusters mit
einer Referenzluminanz vergleichen. Die Referenzluminanz kann ein
Vergleichen des Überlagerungsmusters
und des Basismusters umfassen oder kann ein Vergleichen unterschiedlicher
Interferenzmuster miteinander umfassen. Falls der Vorschub beispielsweise
genau ist, dann sollte ein Überlagerungsmuster, das
mit einem speziellen Basismuster identisch ist, sich genau mit dem
Basismuster ausrichten.
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Für eine Darstellung
unter Verwendung von 5 und 6 würde, wenn
der Vorschub bei 75/600 Zoll gesetzt ist, dann, falls der Vorschub
in der Tat ein Vorschub mit 75/600 Zoll (und kein Über- oder Untervorschub)
war, der Überlagerungsdurchlauf
ein Interferenzmuster erzeugen, bei dem das Basismuster A und das
Muster H genau aufeinander liegen würden. Die Punkte in dem Interferenzmuster
A + H sollten sich genau überlappen,
weil das Muster A und H das genau gleiche Muster sind – es gibt
keine Verschiebung bei den Punkten. Gleichermaßen würden das Muster B und I bei
dem Interferenzmuster B + I ebenfalls mit einer perfekten Verschiebung
von 75/600 aufeinander fallen, weil das Basismuster E und das Überlagerungsmuster
I ebenfalls identisch sind. Somit zeigen in 5F und
in 6 die Felder, die mit A + H und B + I markiert
sind, eine exakte Überlappung
und einen exakten Vorschub.
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Falls
jedoch der Vorschub nicht genau 75/600 Zoll betrug, können dann
die Interferenzmuster verwendet werden, um den Fehler bei einem
Zeilenvorschub zu bestimmen. Falls daher die Muster A und H sowie
B und I nicht exakt aufeinander fallen, betrug dann der Vorschub
nicht genau 75/600 und trat deshalb ein Zeilenvorschubfehler auf.
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Nicht
nur können
die Kalibrierungsfelder verwendet werden, um einen Fehler bei einem
Zeilenvorschub zu identifizieren, sondern die Felder können ferner
den Fehlertyp identifizieren, d. h, einen Unter- oder Übervorschub.
Durch ein Identifizieren, welches Feld in einer Kalibrierungszeile
die meiste Luminanz verglichen mit den umgebenen Feldern aufweist,
kann der Fehlertyp identifiziert werden. Da die Muster in der ersten
Gruppe alle eine negative Steigung auf weisen, tritt deshalb, wenn
die Medien übervorgeschoben
sind, die maximale Überlappung unter
den Interferenzmustern auf, die aus dieser Gruppe abgeleitet sind.
Falls es jedoch einen Untervorschub gibt, tritt die maximale Überlappung
unter den Interferenzmustern auf, die aus der zweiten Gruppe abgeleitet
sind. Unter Bezugnahme auf 8 zeigt
die fünfte
Zeile eine Kalibrierungszeile, bei der die Luminanz in den ersten
Feldern auf der linken Seite der Seite am größten ist. Die Felder auf der
linken Seite sind Felder der ersten Gruppe und zeigen daher einen Übervorschub
für die
zugeordnete Zufuhrrollenposition. In der elften Zeile weist die Kalibrierungszeile
die meiste Luminanz in den Feldern auf der ganz rechten Seite der
Seite auf. Diese Felder sind aus der zweiten Gruppe und somit ist
ein Untervorschub für
die zugeordnete Zufuhrrollenposition gezeigt.
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Ein
anderer Vorteil des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist die Fähigkeit,
die präzise
Größe eines
Zeilenvorschubfehlers zu bestimmen. Nachdem der zweite Durchlauf
auf dem Medium gedruckt wurde, kann die Überlappung jedes Felds aufgezeichnet werden.
Dann kann durch ein Vergleichen einer Gesamtluminanz jedes Felds
das Feld mit der maximalen Menge an Luminanz identifiziert werden.
Da beispielsweise die Muster C – N
alle um 1/2400 Zoll in die horizontale Richtung verschoben sind,
kann die Größe eines Über- oder
Untervorschubs auf einen Fehlerwert von 1/2400 Zoll bestimmt werden.
Außerdem
ist man durch eine Interpolierung eventuell in der Lage, bis zu
einer höheren
Auflösung
zu kalibrieren.
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Der
Darstellung halber nehme man an, dass bei dem Überlagerungsdurchlauf die maximale
Luminanz in einem Feld mit einem Interferenzmuster auftrat, das
das Basismuster A und das Überlappungsmuster
G aufweist. Das Muster G ist ein Muster aus der ersten Gruppe und
daher wird der Fehler als ein Übervorschub
identifiziert. Die Größe eines Übervorschubs
ist von der Größe einer
Verschiebung bei den Punkten entlang der x-Achse in dem Überlappungsmuster
G abhängig.
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Da
das Muster G 1/2400 Zoll von dem Basismuster A verschoben ist, betrug
der Übervorschub des
Mediums 1/2400 Zoll.
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Der
Prozess eines Identifizierens der Größe eines Untervorschubs ist
dem Prozess zum Identifizieren eines Übervorschubs ähnlich.
Man nehme an, dass die maximale Luminanz in einem Feld mit dem Basismuster
B und dem Überlappungsmuster
J, einem Muster aus der zweiten Gruppe, auftrat. Die Muster der
zweiten Gruppe identifizieren einen Untervorschub der Medien. Falls
somit das Muster J 2/2400 Zoll von dem Muster B verschoben ist,
dann wäre,
falls das Interferenzmuster, das J und B umfasst, das luminanteste
ist, der Untervorschub 2/2400 Zoll.
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Die
in 7 dargestellten Graphen tragen die
Luminanz einzelner Kalibrierungszeilen auf, um einen Papiervorschubfehler
zu identifizieren. Die Kalibrierungszeilen sind aus mehreren Interferenzfeldern
gebildet. Die Höhe
einer Spitze hängt
von der Menge an Luminanz des Interferenzfelds ab, derart, dass
die höchste
Spitze dem Feld mit der höchsten Luminanz
entspricht. Ein Zeilenvorschubfehler kann dann interpoliert und
einer Position an dem Medienvorschubmechanismus zugeordnet werden.
Daher stellt jeder Graph eine unterschiedliche Position an dem Medienvorschubmechanismus
dar. 7A zeigt eine Position, bei der der Zeilenvorschub
genau ist. 7B zeigt eine Position, bei
der der Zeilenvorschub ein Übervorschub
ist. 7C zeigt eine Position, bei der der Zeilenvorschub
ein Untervorschub ist.
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Genauer
gesagt, gibt es in 7A 12 Spitzen, die den 12 Interferenzfeldern
entsprechen. Ein derartiger Graph stellt die Kalibrierungszeile
dar, die in der ersten Zeile von 8 zu finden
ist, bei der die mittleren Felder die meiste Luminanz aufweisen.
Jedes Interferenzfeld weist ein Basismuster, A oder B, und ein Überlappungsmuster
C – N
auf. Felder 6 und 7 weisen das Basismuster A und das Überlagerungsmuster
H bzw. das Basismuster B und das Überlagerungsmuster I auf. Wie
es vorhergehend beschrieben ist, sind die Muster A und H exakt die
gleichen, wie die Muster B und I. Wenn daher der Zeilenvorschub genau
ist, würde
man erwarten, dass die Muster, die die gleichen sind, genau aufeinander
fallen, derart, dass diese Felder die luminantesten wären. In 7A entspricht
die höchste
Spitze dem Feld 6, wobei das Feld 7 die zweite ist. Da das Feld
6ein Interferenzmuster aufweist, das die Muster A und H umfasst,
könnte
man dann annehmen, dass der Vorschub genau war. Man könnte jedoch
auch folgern, dass, da das Feld 6 höher als das Feld 7 ist, es
eine relativ kleine Größe eines Übervorschubs
geben kann. Die spezielle Größe eines Übervorschubs könnte durch
ein Setzen der Spitzenwerte als Variablen in einem gegebenen Algorithmus
bestimmt werden.
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In 7B sind
die zwei höchsten
Spitzen Spitze 2 und Spitze 3. Dieser Graph stellt die Kalibrierungszeile
dar, die in der fünften
Zeile von 8 zu finden ist, bei der die
ganz linken Felder die meiste Luminanz aufweisen. Die Spitze 2 in 7B entspricht
einem Interferenzfeld 2, das das Basismuster A und das Überlappungsmuster
D aufweist, während die
Spitze 3 einem Interferenzfeld 3 entspricht, das das Basismuster
A und das Überlappungsmuster
E aufweist. Da alle Muster in der ersten Gruppe sind, kann der Fehler
bei einem Vorschub als ein Übervorschub
verstanden werden. Da das Muster D 4/2400 Zoll auf der x-Achse von
dem Muster A verschoben ist, und die Spitze 3 die höchste ist,
wäre dann
der Übervorschub
4/2400 Zoll. Während
dann, falls eine Spitze 4 die höchste
ist, dann der Übervorschub 3/2400
Zoll wäre,
weil das Muster I 3/2400 Zoll von dem Muster A verschoben ist. Es
hat jedoch den Anschein, dass die Spitze 2 und die Spitze 3 gleich
hoch sind, derart, dass man interpolieren kann, dass der Übervorschubfehler
zwischen 3/2400 Zoll und 4/2400 Zoll liegt.
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In 7C ist
die zugeordnete Kalibrierungszeile in der letzten Zeile von 8 zu
finden, bei der die ganz rechten Felder die meiste Luminanz aufweisen.
In 7B entspricht die höchste Spitze einem Feld 12.
Das Feld 12 weist das Basismuster B und das überlagerungsmuster N auf. Als
ein Muster aus der zweiten Gruppe zeigt die maximale Luminanz bei dem
Muster N, dass es einen Untervorschubfehler gibt. Wenn das Feld
12 das luminanteste ist, liegt der Zeilenvorschubfehler bei zumindest
5/2400 Zoll, weil das Muster N 5/2400 Zoll von dem Muster A verschoben
ist.
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8 ist
eine vergrößerte schematische Darstellung
einer Testauftragung, die mehrere Kalibrierungszeilen umfasst. Jede
horizontale Zeile stellt eine Kalibrierungszeile dar, die einer
Position an dem Medienvorschubmechanismus zugeordnet ist. In jeder
Zeile wird das luminanteste Interferenzfeld unter Verwendung des
oben beschriebenen Prozesses identifiziert und der Zeilenvorschubfehler
wird berechnet. Die Testauftragungen können wiederholt gedruckt werden
und sich über
die gesamte Länge
eines Medienblatts erstrecken, derart, dass der Vorschubfehler jeder
Position gemittelt werden kann. Ein Prozessor verbindet den Vorschubfehler
mit einer Position an dem Medienvorschubmechanismus, die durch den
oben beschriebenen Codierer identifiziert ist. Die Korrekturwerte
und die verbundenen Medienvorschubmechanismuspositionen können in
dem Speicher oder Prozessor des Druckers in der Form von tabulierten
Werten oder als Variablen gespeichert werden, um dieselben in eine
standardmäßige Formel
einzugeben. Der Prozessor steuert dann nachfolgende Druckvorschübe durch
ein Korrigieren des bestimmten Fehlers für jede Position an dem Medienvorschubmechanismus.
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9 zeigt
ein anderes Ausführungsbeispiel der
Erfindung. Eine Mehrzahl von Testauftragungen können über das Medium gedruckt sein,
derart, dass ein Schrägstellungsfehler
identifiziert werden kann. Ein Schrägstellungsfehler ist ein Papiervorschubfehler,
bei dem das Medium in eine schräge
Richtung vorgeschoben wird, derart, dass der Druck nicht ausgerichtet
ist. Durch ein Vergleichen der Musterüberlagerung bei den drei Testauftragungen,
die über
die Seite repliziert sind, kann ein Fehler bei einer Schrägstellung
identifiziert werden. In 9 stellen mehrere Blöcke ein zelne
Testauftragungen dar. Die Testauftragungen sind vertikal als getrennte
Auftragungen gezeigt, aber alternativ könnten die Auftragungen kontinuierlich
das Medienblatt herunter verlaufen. Die horizontale x-Achsenwiederholung
der Testauftragungen ermöglicht
eine Identifizierung eines Schrägstellungsfehlers.
Eine Veränderung
bei einer Position des luminantesten Musters in jeder Kalibrierungszeile
oder Testauftragung zwischen den drei horizontalen Testauftragungen
könnte
verwendet werden, um einen Fehler bei einer Schrägstellung zu identifizieren,
da, falls eine Kante des Papiers weiter vorgeschoben wird, dann
die Muster die Veränderung
bei einem Vergleichen der Testauftragungen widerspiegeln.
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Die
Position des luminantesten Musters würde sich verändern, derart,
dass das luminanteste Feld in der ersten Kalibrierungszeile der
ersten Auftragung als das dritte und das vierte Feld gezeigt sein könnte. Dann
könnte
in der ersten Kalibrierungszeile der zweiten Auftragung benachbart
zu der ersten Kalibrierungszeile der ersten Auftragung das luminanteste
Feld in dem fünften
und dem sechsten Feld gezeigt sein. Dann könnte in einer dritten Auftragung benachbart
zu der zweiten Auftragung das luminanteste Feld in dem siebten und
dem achten Feld gezeigt sein. Veränderungen von einem Übervorschub zu
einem echten Vorschub zu einem Untervorschub stellen einen Schrägstellungsfehler
des Medienblatts dar.
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Während die
vorliegende Erfindung mit Bezug auf die vorhergehenden bevorzugten
Ausführungsbeispiele
gezeigt und beschrieben wurde, ist es folglich Fachleuten auf dem
Gebiet ersichtlich, dass andere Veränderungen bei einer Form und
einem Detail bei derselben vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzbereich
der Erfindung abzuweichen, wie derselbe in den beigefügten Ansprüchen definiert
ist.