-
GEBIET DER
ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Tintenstrahldrucker
und spezieller auf Vorrichtungen und Verfahren zum Erzeugen von
qualitativ hochwertigen Bildern an einem Farbtintenstrahldrucker.
-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
Thermotintenstrahl-Papierausdruckeinrichtungen
wie z. B. Drucker, Großformatplotter/-Drucker,
Faxgeräte
und Kopierer stoßen
mittlerweile auf breite Akzeptanz. Diese Papierausdruckeinrichtungen
werden bei W.J. Lloyd und H.T. Taub in "Ink Jet Devices", Kapitel 13 von Output Hardcopy Devices
(Ed. R.C. Durbeck und S. Sherr, San Diego: Academic Press, 1988)
und in US-Patenten 4,490,728 und 4,313,684 beschrieben. Die Grundlagen
dieser Technologie sind ferner in verschiedenen Artikeln in mehreren
Ausgaben des Hewlett-Packard
Journal [Bd. 36, Nr. 5, (Mai 1985), Bd. 39, Nr. 4, (August 1988),
Bd. 39, Nr. 5, (Oktober 1988), Bd. 43, Nr. 4 (August 1992), Bd.
43, Nr. 6 (Dezember 1992) und Bd. 45, Nr. 1 (Februar 1994)] näher offenbart,
welche unter Bezugnahme in dieses Dokument aufgenommen werden. Tintenstrahl-Papierausdruckeinrichtungen erzeugen
qualitativ hochwertige Drucke, sind kompakt und tragbar, und drucken
schnell und leise, da nur Tinte das Papier berührt.
-
Ein
Tintenstrahldrucker bildet ein gedrucktes Bild durch Drucken eines
Musters von einzelnen Punkten an bestimmten Stellen eines für das Druckmedium
definierten Arrays. Die Stellen stellt man sich zweckmäßigerweise
als kleine Punkte in einem geradlinigen Array vor. Die Stellen sind
manchmal „Punktstellen", „Punktpositionen" oder „Pixel". Somit kann der
Druckvorgang als das Füllen
eines Musters von Punktstellen mit Tintenpunkten angesehen werden.
-
Tintenstrahl-Papierausdruckeinrichtungen
drucken Punkte durch Ausstoßen
sehr kleiner Tropfen Tinte auf das Druckmedium und umfassen in der
Regel einen beweglichen Wagen, der einen oder mehrere Druckköpfe trägt, die
jeweils Tintenausstoßdüsen aufweisen.
Der Wagen bewegt sich quer über
die Oberfläche
des Druckmediums, und die Düsen
sind gesteuert, um Tintentropfen zu geeigneten Zeitpunkten gemäß einem
Befehl eines Mikrocomputers oder einer anderen Steuerung auszustoßen, wobei
die Zeitgebung des Aufbringens der Tintentropfen dem Muster von
Pixeln des Bildes, das gerade gedruckt wird, entsprechen soll.
-
Der
typische Tintenstrahldruckkopf (d. h. das Siliziumsubstrat, Strukturen,
die auf dem Substrat aufgebaut sind, und Verbindungen mit dem Substrat)
verwendet flüssige
Tinte (d. h. aufgelöste
Farbstoffe oder Pigmente, die in einem Lösungsmittel dispergiert sind).
Er weist ein Array von genau geformten Öffnungen oder Düsen auf,
die an einem Druckkopfsubstrat angebracht sind, das ein Array von
Tintenausstoßkammern,
die flüssige
Tinte von dem Tintenreservoir empfangen, enthält. Jede Kammer ist gegenüber der
Düse angeordnet, so
dass sich Tinte zwischen derselben und der Düse sammeln kann. Der Ausstoß von Tintentröpfchen erfolgt in
der Regel unter der Steuerung eines Mikroprozessors, dessen Signale
durch elektrische Bahnen an das Tintenausstoßelement übermittelt werden. Wenn elektrische
Druckpulse das Tintenausstoßelement
aktivieren, verdampft ein kleiner Teil der Tinte neben demselben
und stößt einen
Tintentropfen aus dem Druckkopf aus. Ordnungsgemäß angeordnete Düsen bilden
ein Punktmatrixmuster. Ein ordnungsgemäßes Sequenzieren des Betriebs
jeder Düse
bewirkt, dass Zeichen oder Bilder auf das Papier gedruckt werden,
während
sich der Druckkopf an dem Papier vorbeibewegt.
-
Die
Tintenkassette, die die Düsen
enthält,
wird wiederholt über
die Breite des Mediums, auf dem zu drucken ist, bewegt. An jedem
einer benannten Anzahl von Inkrementen dieser Bewegung über das
Medium wird bewirkt, dass jede der Düsen gemäß der Programmausgabe des steuernden
Mikroprozessors entweder Tinte ausstößt oder davon absieht, Tinte
auszustoßen.
Jede abgeschlossene Bewegung über
das Medium kann ein Band drucken, das ungefähr so breit ist wie die Anzahl
von Düsen,
die in einer Säule
der Tintenkassette angeordnet sind, mal dem Abstand zwischen Düsenmitten.
Nach jeder solchen abgeschlossenen Bewegung oder nach jedem solchen
Band wird das Medium um die Breite des Bandes vorwärtsbewegt,
und die Tintenkassette beginnt das nächste Band. Durch ordnungsgemäße Auswahl
und Zeitgebung der Signale wird der gewünschte Druck auf dem Medium
erhalten.
-
Farbtintenstrahl-Papierausdruckeinrichtungen
verwenden üblicherweise
eine Mehrzahl von Druckkassetten, in der Regel zwei bis vier, die
in dem Druckerwagen angebracht sind, um ein vollständiges Spektrum an
Farben zu erzeugen. Bei einem Drucker mit vier Kassetten kann jede
Druckkassette eine Tinte einer unterschiedlichen Farbe enthalten,
wobei die üblicherweise
verwendeten Basisfarben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz sind. Bei
einem Drucker mit zwei Kassetten kann eine Kassette schwarze Tinte
enthalten, wobei die andere Kassette eine aus drei Abteilungen bestehende
Kassette ist, die die Tinten der Basisfarben Cyan, Magenta und Gelb
enthält,
oder alternativ dazu können
zwei aus zwei Abteilungen bestehende Kassetten verwendet werden,
um die vier Farbtinten zu enthalten. Zudem können zwei aus drei Abteilungen
bestehende Kassetten verwendet werden, um sechs Basisfarbentinten
zu enthalten, z. B. Schwarz, Cyan, Magenta, Gelb, Hellcyan und Hellmagenta.
Ferner können
abhängig
von der Anzahl an verschiedenen Basisfarbentinten, die verwendet
werden sollen, andere Kombinationen eingesetzt werden.
-
Die
Basis- bzw. Grundfarben werden durch Aufbringen eines Tropfens der
benötigten
Farbe auf eine Punktstelle auf dem Medium erzeugt, während Sekundär- oder
schattierte Farben durch Aufbringen mehrerer Tropfen von unterschiedlichen
Basisfarbentinten auf dieselbe oder eine benachbarte Punktstelle
gebildet werden, wobei das Überdrucken
von zwei oder mehr Basisfarben gemäß etablierter optischer Prinzipien
die Sekundärfarben
erzeugen. Beim Farbdrucken werden die diversen farbigen Punkte,
die durch jede der Druckkassetten erzeugt werden, selektiv überlappt,
um scharf konturierte Bilder zu erzeugen, die aus praktisch jeder beliebigen
Farbe des sichtbaren Spektrums bestehen. Um einen einzelnen Punkt
auf einem Papier zu erzeugen, der eine Farbe aufweist, welche eine
Mischung von zwei oder mehr der Farben erfordert, die durch verschiedene
Druckkassetten geliefert werden, müssen die Düsenplatten an jeder der Kassetten
genau ausgerichtet sein, so dass ein von einer ausgewählten Düse in einer
Kassette ausgestoßener
Punkt einen Punkt, der von einer entsprechenden Düse in einer
anderen Kassette ausgestoßen
wird, überlappt.
-
Das
bei jedem Durchlauf verwendete spezifische Teileinfärbemuster,
und die Art und Weise, auf die diese verschiedenen Muster zusammen
ein einzelnes, vollständig
eingefärbtes
Bild ergeben, ist als ein „Druckmodus" bekannt. Das Konzept
von Druckmodi ist eine nützliche
und hinreichend bekannte Technik, bei der bei jedem Durchlauf des
Druckkopfes lediglich ein Bruchteil der in jedem Abschnitt des Bildes
benötigten
gesamten Tinte abgelegt wird, so dass jegliche Bereiche, die bei
einem Durchlauf weiß bleiben,
durch einen oder mehrere spätere
Durchläufe
ausgefüllt
werden. Es werden nicht alle benötigten
Tropfen aller Tintenfarben in allen Pixelstellen in dem Band in
einer einzigen Bewegung, oder einem einzigen „Durchlauf", der Druckköpfe über das Medium gedruckt. Vielmehr
werden mehrere Bewegungen verwendet, um die gesamte Menge an Tinte
auf das Medium aufzubringen, wobei das Medium nach jedem Durchlauf
lediglich um einen Teil der Höhe des
gedruckten Bandes vorgeschoben wird. Auf diese Weise können Bereiche
des Mediums in mehr als einem Einfachdurchlauf gedruckt werden.
Bei einem Drucker, der einen solchen „Mehrfachdurchlauf"-Druckmodus verwendet,
wird lediglich ein Bruchteil der Gesamttintentropfen, die benötigt werden,
um jeden Abschnitt des Bildes komplett zu bedrucken, in jeder Reihe
des gedruckten Mediums durch einen einzelnen Durchlauf abgelegt;
unbedruckt belassene Bereiche werden durch einen oder mehrere spätere Durchläufe ausgefüllt.
-
Die
von einer Tintenstrahleinrichtung erzeugte Druckqualität ist abhängig von
der Zuverlässigkeit
ihrer Tintenausstoßkammern.
Ein Mehrfachdurchlauf-Druckmodus kann die Wirkung der defekten Tintenausstoßelemente
auf die Druckqualität
teilweise lindern, da jeder Durchlauf eine andere Düse benutzt,
um eine bestimmte Reihe des Bildes zu drucken, und somit kann Mehrfachdurchlauf-Drucken
Düsendefekte
kompensieren. Zudem begrenzen Mehrfachdurchlauf-Druckmodi in der
Regel ein Auslaufen, Blockieren und Welligwerden, indem sie die
Menge an Flüssigkeit,
die sich zu einem beliebigen gegebenen Zeitpunkt auf der Seite befindet,
reduzieren.
-
Druckmodi
erlauben einen Kompromiss zwischen Geschwindigkeit und Bildqualität. Beispielsweise liefert
der Entwurfsmodus eines Druckers dem Benutzer so schnell wie möglich einen
lesbaren Text. Eine Präsentation,
auch als bester Modus bekannt, ist langsam, aber erzeugt die höchste Bildqualität. Ein normaler
Modus ist ein Kompromiss zwischen Entwurfs- und Präsentationsmodi.
Druckmodi ermöglichen
dem Benutzer, zwischen diesen Kompromissen zu wählen. Ferner ermöglichen
sie dem Drucker, während
des Druckens mehrere Faktoren, die die Bildqualität beeinflussen,
zu steuern, einschließlich:
1) der Menge an Tinte, die pro Punktstelle auf dem Medium platziert
wird, 2) der Geschwindigkeit, mit der die Tinte platziert wird und
3) der Anzahl an Durchläufen,
die erforderlich sind, um das Bild zu vervollständigen. Eine Bereitstellung
verschiedener Druckmodi, um ein Plazieren von Tintentropfen in mehreren
Bändern
zu ermöglichen,
kann dazu beitragen, Düsendefekte
zu vertuschen. Verschiedene Druckmodi werden auch abhängig von
dem Medientyp eingesetzt.
-
Für einen
erhöhten
Durchsatz auf einfachem Papier wird ein Einfachdurchlauf-Modus-Betrieb
verwendet. Eine Verwendung dieses Modus auf anderen Papieren führt zu zu
großen
Punkten auf beschichteten Papieren und zu einem Zerfließen von
Tinte auf Polyestermedien. Bei einem Einfachdurchlaufmodus werden
alle Punkte, die auf eine gegebene Reihe von Punkten abzuschießen sind,
in einem Band des Druckkopfes auf dem Medium platziert, wonach das
Druckmedium in die richtige Position für das nächste Band vorgeschoben wird.
Ein Zweifachdurchlauf-Druckmodus ist ein Druckmuster, bei dem eine
Hälfte
der Punkte, die für
eine gegebene Reihe an verfügbaren
Punkten pro Band zur Verfügung
stehen, bei jedem Durchlauf des Druckkopfes gedruckt wird, so dass
zwei Durchläufe
benötigt
werden, um den Druck für
eine gegebene Reihe abzuschließen.
Dementsprechend ist ein Vierfachdurchlaufmodus ein Druckmuster,
bei dem ein Viertel der Punkte für eine
gegebene Reihe bei jedem Durchlauf des Druckkopfes gedruckt wird.
Bei einem Druckmodus einer bestimmten Anzahl von Durchläufen sollte
jeder Durchlauf von all den zu druckenden Tintentropfen einen Bruchteil
drucken, der ungefähr
gleich dem Kehrwert der Anzahl von Durchläufen ist.
-
Gewöhnlich umfasst
ein Druckmodus eine Beschreibung einer „Druckmaske" oder mehrerer Druckmasken,
die in einer wiederholten Sequenz verwendet werden, und die Anzahl
an Durchläufen,
die erforderlich sind, um eine „vollständige Dichte" zu erreichen, und
ferner die Anzahl von Tropfen pro Pixel, die definiert, was mit
vollständiger
Dichte gemeint ist. Das beim Drucken jedes Düsenabschnitts verwendete Muster
ist als „Druckmaske" bekannt. Eine Druckmaske
ist ein binäres
Muster, das genau bestimmt, welche Tintentropfen bei einem gegebenen
Durchlauf gedruckt werden, oder anders ausgedrückt, welche Durchläufe verwendet werden,
um jedes Pixel zu drucken. Somit definiert die Druckmaske sowohl
den Durchlauf als auch die Düse, der
bzw. die verwendet wird, um jede Pixelstelle, d. h. jede Reihennummer
und Säulennummer,
auf dem Medium zu drucken. Die Druckmaske kann verwendet werden,
um die verwendeten Düsen,
beispielsweise zwischen Durchläufen,
auf eine Weise zu „mischen", um unerwünschte sichtbare
Druckartefakte zu reduzieren.
-
Das
US-Patent Nr. 5,971,524 offenbart ein Verfahren zum Ausrichten unterschiedlich
proportionierter Druckköpfe
in einem Drucker. Der Drucker ist zum Drucken von Punkten mit einer
Einfarbenkomponente hoher Auflösung
und Komponenten niedrigerer Auflösung,
wie beispielsweise Cyan, Magenta und Gelb, in der Lage.
-
Bisherige
Drucker verwendeten Schwarz- und Farbdruckmasken mit Auflösungen,
die ganzzahlige Vielfache voneinander sind. Dies begrenzt die Fähigkeit,
eine Tintensättigung
und eine Abfeuerfrequenz für Schwarz-
und Farbdruckkassetten zu optimieren, weil die Schwarz- und Farbdruckmaskenpunktgitter
auf ganzzahlige Vielfache voneinander begrenzt sind. Die vorliegende
Erfindung ermöglicht,
dass die Anzahl von Tintentropfen für Schwarz- und Farbpunktgitter
nicht ganzzahlige Vielfache voneinander sind. Dies ermöglicht eine
größere Flexibilität bei einem
Platzieren der optimalen Menge an Tinte an den Druckmedien für jede Farbe.
-
Es
wäre folglich
vorteilhaft, eine größere Flexibilität bei einem
Schreibsystementwurf dadurch aufzuweisen, dass die Schwarz- und
Farbdruckmaskenpunktgitter nicht auf ganzzahlige Vielfache voneinander
begrenzt sind. Dies würde
ermögliche,
dass die Anzahl von Tintentropfen für Schwarz- und Farbpunktgitter
nicht ganzzahlige Vielfache voneinander sind, und würde eine
größere Flexibilität bei einem
Platzieren der optimalen Menge an Tinte an den Druckmedien für jede Farbe
ermöglichen.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren zum Betreiben eines Drucksystems
vor, das eine Druckmedienvorschubrichtung und eine Querrichtung,
die senkrecht zu der Druckmedienvorschubrichtung ist, und eine erste
Mehrzahl von Tintentropfengeneratoren und eine zweite Mehrzahl von
Tintentropfengeneratoren aufweist, das folgende Schritte aufweist:
Bewegen
der ersten Mehrzahl von Tintentropfengeneratoren entlang der Querrichtung,
während
erste Tintentröpfchen
auf die Druckmedien in einem Punktgittermuster ausgestoßen werden,
das eine erste Auflösung
in die Querrichtung aufweist, erreichbar in einem einzigen Durchlauf
der ersten Mehrzahl von Generatoren entlang der Querrichtung; und
Bewegen
der zweiten Mehrzahl von Tintentropfengeneratoren entlang der Querrichtung,
während
zweite Tintentröpfchen
auf die Druckmedien in einem zweiten Punktgittermuster ausgestoßen werden,
das eine zweite Auflösung
in die Querrichtung aufweist, erreichbar in einem einzigen Durchlauf
der zweiten Mehrzahl von Generatoren entlang der Querrichtung;
wobei
die erste Auflösung
und die zweite Auflösung
nicht ganzzahlige Vielfache voneinander sind.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Tintenstrahldruckers,
der die vorliegende Erfindung enthält.
-
2 ist
eine perspektivische Unteransicht einer einzelnen Druckkassette.
-
3 ist
ein schematisches Diagramm der Düsenanordnung
des Druckkopfes der 2.
-
4 ist
ein Blockdiagramm der Hardware-Komponenten des Tintenstrahldruckers
der 1.
-
5 ist
ein Flussdiagramm, das die allgemeinen Schritte zeigt, die durch
die Druckersteuerung beim Anwenden einer Druckmaske durchgeführt werden.
-
6A-C
sind schematische Veranschaulichungen des Bildens eines Bands von
Bildinformationen auf einem Druckmedium bei einem Dreifachdurchlauf-Druckmodus;
-
7 ist
eine schematische Darstellung eines Punktgitters mit 900 × 600 dpi
für Farbe
und eines Gitters mit 1200 × 600
dpi für
Schwarz.
-
8 ist
eine schematische Darstellung eines Punktgitters mit 900 × 600 dpi
für Farbe
und eines Gitters mit 600 × 600
dpi für
Schwarz.
-
9 ist
eine schematische Darstellung eines Punktgitters mit 1800 × 600 dpi
für Farbe
und eines Gitters mit 1200 × 600
dpi für
Schwarz.
-
DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
-
Während die
vorliegende Erfindung nachstehend im Zusammenhang mit einem außeraxialen
Drucker, der eine externe Tintenquelle aufweist, beschrieben wird,
sollte es klar sein, dass die vorliegende Erfindung auch bei einem
Tintenstrahldrucker nützlich
ist, der Tintenstrahldruckkassetten verwendet, die ein Tintenreservoir
aufweisen, das in die Druckkassette integriert ist.
-
1 ist
eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Tintenstrahldruckers 10,
der sich zur Nutzung der vorliegenden Erfindung eignet, wobei dessen
Abdeckung entfernt ist. Allgemein umfasst der Drucker 10 ein
Fach 12 zum Halten eines Mediums 14. Wenn ein
Druckvorgang eingeleitet wird, wird ein Blatt eines Mediums 14 von
dem Fach 12A unter Verwendung einer Blattfördereinrichtung
dem Drucker 10 zugeführt,
daraufhin in einer U-Richtung herumgedreht, so dass es sich nun
in die entgegengesetzte Richtung auf Fach 12B zu bewegt.
Eine Wageneinheit 16 trägt
und hält
einen Satz von entfernbar angebrachten Druckkassetten 18.
Der Wagen 16 ist von unten auf einen Gleitstab 22 getragen,
der es dem Wagen 16 ermöglicht, sich
unter der lenkenden Kraft eines Wagenmechanismus zu bewegen. Das
Medium wird in einer Druckzone 68 angehalten, und der Wagen 16 wird über dem
Medium 14 bewegt bzw. überquert
es, um ein Band Tinte auf demselben zu drucken. Das Drucken kann
erfolgen, während
sich der Wagen in eine beliebige Richtung bewegt. Dies wird als
bidirektionales Drucken bezeichnet. Nach einer einzigen Wagenbewegung
oder mehreren Wagenbewegungen wird das Medium 14 unter
Verwendung eines herkömmlichen
Schrittmotors und von Zufuhrrollen zu einer nächsten Position in der Druckzone 68 vorgeschoben,
und der Wagen 16 bewegt sich wiederum über das Medium 14,
um ein nächstes
Band Tinte zu drucken. Wenn das Drucken auf dem Medium abgeschlossen
ist, wird das Medium zu einer Position oberhalb des Faches 12B weitergeleitet,
in dieser Position gehalten, um sicherzustellen, dass die Tinte
trocken ist, und dann freigegeben.
-
Der
Wagenbewegungsmechanismus kann herkömmlich sein und umfasst allgemein
einen Gleitstab 22, an dem der Wagen 16 entlang
gleitet, eine flexible Schaltung (in 1 nicht
gezeigt) zum Senden elektrischer Signale von dem Mikroprozessor
des Druckers an den Wagen 16 und die Druckkassetten 18 und
einen codierten Streifen 24, der durch einen Photodetektor
in dem Wagen 16 zum genauen Positionieren des Wagens 16 optisch
erfasst wird. Ein Schrittmotor (nicht gezeigt), der unter Verwendung
einer herkömmlichen
Anordnung aus Treibriemen und Antriebsrolle mit dem Wagen 16 verbunden
ist, wird zum Transportieren des Wagens 16 über die
Druckzone 68 verwendet.
-
Die
Merkmale des Tintenstrahldruckers 10 umfassen ein Tintenzufuhrsystem
zum Liefern von Tinte an die Druckkassetten 18 und letztendlich
zu den Tintenausstoßkammern
in den Druckköpfen
von einer außeraxialen
Tintenvorratsstation 50, die austauschbare Tintenvorratskassetten 51, 52, 53 und 54 enthält, die
mit Druck beaufschlagt sein oder einen atmosphärischen Druck aufweisen können. Bei
Farbdruckern ist in der Regel eine separate Tintenvorratskassette
für schwarze
Tinte, gelbe Tinte, magentafarbene Tinte und cyanfarbene Tinte vorhanden.
Vier Rohrleitungen 56 führen
Tinte von den vier austauschbaren Tintenvorratskassetten 51 bis 54 zu
den Druckkassetten 18.
-
Der
Wagen 16 hält
einen Satz von Tintenkassetten 18, die eine Schwarzdruckkassette 18a enthalten, und
einen Satz von Farbtintendruckkassetten 18b-18d für die Farben
Cyan, Magenta bzw. Gelb. Die Druckkassetten enthalten jeweils einen
Schwarztintendruckkopf 79a und einen Satz von Farbtintendruckköpfen 79b-79d für die Farben
Cyan, Magenta bzw. Gelb. Jeder der Druckköpfe kann wie der in 2 gezeigte
Druckkopf 79 sein. Jeder der Druckköpfe 79a-79d umfasst
eine Mehrzahl von Tintenstrahldüsen 82 zum
Ausstoßen der
Tintentröpfchen,
die die Text- und Objektbilder auf einer gegebenen Seite von Informationen
bilden.
-
Im
Betrieb antwortet der Drucker 10 auf Befehle durch Drucken
von Vollfarben- oder Schwarzdruckbildern auf dem Druckmedium 14,
das von dem Zufuhrfach 12A mechanisch zurückgeholt
wird. Der Drucker 10 operiert in einem Mehrfachdurchlauf-Druckmodus,
um zu bewirken, dass ein oder mehr Bänder von Tintentröpfchen auf
das Druckmedium 14 ausgestoßen werden, um ein gewünschtes
Bild zu bilden. Jedes Band ist in einem Muster von einzelnen Punkten
gebildet, die an bestimmten Pixelstellen in einem N mal M großen Array,
das für
das Druckmedium definiert ist, aufgebracht sind. Die Pixelstellen
stellt man sich zweckmäßigerweise
als kleine Tintentröpfchen
aufnehmende Bereiche vor, die in einem Matrixarray gruppiert sind.
-
Unter
Bezugnahme auf 2 ist eine flexible Schaltung 80,
die Kontaktanschlussflächen 86 enthält, an der
Druckkassette 18 befestigt. Die Kontaktanschlussflächen 86 sind
auf Druckerelektroden auf dem Wagen 16 (nicht gezeigt)
ausgerichtet und stehen in elektrischem Kontakt mit denselben, wenn
die Druckkassette 18 in dem Drucker 10 installiert
ist, um extern erzeugte Aktivierungssignale an die Druckkopfanordnung 79 zu übertragen.
Die flexible Schaltung 80 weist ein Düsenarray auf, das aus zwei
Reihen von Düsen 82 besteht, die
durch die flexible Schaltung 80 laserabladiert sind. An
der Rückseite
der flexiblen Schaltung 80 ist ein Siliziumsubstrat (nicht
gezeigt) angebracht. Das Substrat umfasst eine Mehrzahl von Tintenausstoßkammern
mit einzeln aktivierbaren Tintenausstoßelementen in denselben, von
denen jede bzw. jedes allgemein hinter einer einzelnen Öffnung oder
Düse 82 angeordnet
ist. Das Substrat umfasst eine Grenzschicht, die die geometrische Anordnung
der Tintenausstoßkammern
und Tintenkanäle,
die darin gebildet sind, definiert. Die Tintenkanäle stehen
in fluidischer Kommunikation mit den Tintenausstoßkammern
und mit einem Tintenreservoir. Die Rückseite der flexiblen Schaltung 80 umfasst
Leiterbahnen, die auf derselben gebildet sind. Diese Leiterbahnen
enden in Kontaktanschlussflächen 86 auf
einer Vorderseite der flexiblen Schaltung 80. Die anderen
Enden der Leiterbahnen sind mit Elektroden auf dem Substrat verbunden.
-
Weitere
Details bezüglich
der Druckkopfausgestaltung und elektronischen Steuerung von Tintenstrahldruckköpfen sind in
der US-Patentanmeldung Seriennr. 09/240,177 mit dem Titel „Ink Ejection
Element Firing Order to Minimize Horizontal Banding and the Jaggedness
of Vertical Lines",
die am 30. Januar 1999 eingereicht wurde, in der US-Patentanmeldung Seriennr.
09/016,478 mit dem Titel „Hybrid
Multi-Drop/Multi-Pass Printing System", die am 30. Januar 1998 eingereicht
wurde, in der US-Patentanmeldung Seriennr. 08/962,031 mit dem Titel „Ink Delivery
System for High Speed Printing",
die am 31. Oktober 1997 eingereicht wurde, in der US-Patentanmeldung
Seriennr. 08/608,376 mit dem Titel „Reliable High Performance
Drop Generator For An Inkjet Printhead", die am 28. Februar 1996 eingereicht
wurde, in der US-Patentanmeldung Seriennr. 09/071,138 mit dem Titel „Energy
Control Method for an Inkjet Print Cartridge", die am 30. April 1998 eingereicht
wurde, in der US-Patentanmeldung
Seriennr. 08/958,951 mit dem Titel „Thermal Ink Jet Print Head and
Printer Energy Control Apparatus and Method", die am 28. Oktober 1997 eingereicht
wurde, und in dem US-Patent Nr. 5,648,805 mit dem Titel „Inkjet
Printhead Architecture for High Speed and High Resolution Printing" beschrieben. Die
vorstehenden, gemeinsam zugewiesenen Patentanmeldungen sind durch
Bezugnahme in dieses Dokument aufgenommen.
-
Unter
Bezugnahme auf 3 weist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
eines Druckkopfes 79 zwei vertikale Säulen 70a-b von Düsen 82 auf,
die, wenn der Druckkopf 79 in dem Drucker 10 installiert
ist, senkrecht zu der Wagenbewegungsrichtung 90 verlaufen.
Der säulenförmige vertikale
Abstand 74 zwischen benachbarten Düsen in einer Säule beträgt bei heutigen
Druckköpfen
in der Regel 1/300 Zoll. Durch Verwenden zweier Säulen von
Düsen 82 statt
einer und durch logisches Behandeln der Düsen als eine einzelne Säule wird der
effektive vertikale Abstand 72 zwischen logischen Düsen auf
1/600 Zoll verringert, wodurch in der Richtung der Medienvorschubrichtung 92 eine
verbesserte Druckauflösung
erreicht wird. Als Veranschaulichung würde die Drucksteuerung 32 eine
vertikale Säule
von Pixelstellen von 1/600 Zoll auf dem Druckmedium 14 durch Aufbringen
von Tinte von einer Säule 70a drucken
und dann den Druckkopf 79 um den Abstand 76 zwischen den
Säulen
in die Bewegungsrichtung 90 bewegen, bevor Tinte von der
Säule 70b aufgebracht
wird.
-
Wenn
nun der Drucker 10 unter Bezugnahme auf 1 und 4 ausführlicher
betrachtet wird, umfasst der Drucker 10 allgemein eine
Steuerung 32, die über
eine Schnittstelleneinheit 30 mit einem Computersystem 20 gekoppelt
ist. Die Schnittstelleneinheit 30 erleichtert das Übertragen
von Daten und Befehlssignalen an die Steuerung 32 zum Zwecke
des Druckens. Die Schnittstelleneinheit 30 ermöglicht es
ferner dem Drucker 10, für die Zwecke des Herunterladens
von Druckbildinformationen, die auf einem Druckmedium 14 gedruckt werden
sollen, mit einer Eingabeeinrichtung 28 elektrisch gekoppelt
zu sein. Die Eingabeeinrichtung 28 kann ein Peripheriegerät eines
beliebigen Typs sein, das direkt mit dem Drucker 10 gekoppelt
werden kann.
-
Um
die Daten zu speichern, umfasst der Drucker 10 ferner eine
Speichereinheit 34. Die Speichereinheit 34 ist
in eine Mehrzahl von Speicherbereichen unterteilt, die Druckeroperationen
erleichtern. Die Speicherbereiche umfassen einen Datenspeicherbereich 44;
einen Speicherbereich für
Treiberroutinen 46; und einen Steuerspeicherbereich 48,
der die Algorithmen hält,
die die Mechanische-Steuerung-Implementierung
der diversen mechanischen Mechanismen des Druckers 10 vereinfachen.
-
Der
Datenspeicherbereich 44 empfängt die Datenprofildateien,
die die einzelnen Pixelwerte definieren, welche gedruckt werden
sollen, um ein gewünschtes
Objekt oder Textbild auf dem Medium 14 zu bilden. Der Speicherbereich 46 enthält Druckertreiberroutinen.
Der Steuerspeicherbereich 48 enthält die Routinen, die folgendes
steuern: 1) einen Blattzufuhrstapelmechanismus zum Bewegen eines
Mediums durch den Drucker von einem Vorrats- oder Zufuhrfach 12A zu einem
Ausgangsfach 12B; und 2) einen Wagenmechanismus, der bewirkt,
dass eine Druckkopfwageneinheit 16 auf einer Führungsstange 22 über ein
Druckmedium bewegt wird. Im Betrieb antwortet der Hochgeschwindigkeits-Tintenstrahldrucker 10 auf
Befehle durch Drucken von Vollfarben- oder Schwarzdruckbildern auf
dem Druckmedium, das von dem Zufuhrfach 12A mechanisch
zurückgeholt
wird.
-
Das
bei jedem Durchlauf eingesetzte spezifische Teileinfärbungsmuster
und die Art und Weise, auf die sich diese unterschiedlichen Muster
zu einem einzelnen voll eingefärbten
Bild ergänzen,
ist als ein „Druckmodus" bekannt. Druckmodi
erlauben einen Kompromiss zwischen Geschwindigkeit und Bildqualität. Beispielsweise
liefert der Entwurfsmodus eines Druckers dem Benutzer so schnell
wie möglich
einen lesbaren Text. Eine Präsentation,
auch als bester Modus bekannt, ist langsam, aber erzeugt die höchste Bildqualität. Ein normaler
Modus ist ein Kompromiss zwischen Entwurfs- und Präsentationsmodi.
Druckmodi ermöglichen
dem Benutzer, zwischen diesen Kompromissen zu wählen. Ferner ermöglichen
sie dem Drucker, während
des Druckens mehrere Faktoren, die die Bildqualität beeinflussen,
zu steuern, einschließlich:
1) der Menge an Tinte, die pro Punktstelle auf dem Medium platziert
wird, 2) der Geschwindigkeit, mit der die Tinte platziert wird und 3)
der Anzahl an Durchläufen,
die erforderlich sind, um das Bild zu vervollständigen. Eine Bereitstellung
verschiedener Druckmodi, um ein Plazieren von Tintentropfen in mehreren
Bändern
zu ermöglichen,
kann dazu beitragen, Düsendefekte
zu vertuschen. Verschiedene Druckmodi werden auch abhängig von
dem Medientyp eingesetzt.
-
Für einen
erhöhten
Durchsatz auf einfachem Papier wird ein Einfachdurchlauf-Modus-Betrieb
verwendet. Eine Verwendung dieses Modus auf anderen Papieren führt zu zu
großen
Punkten auf beschichteten Papieren und zu einem Zerfließen von
Tinte auf Polyestermedien. Bei einem Einfachdurchlaufmodus werden
alle Punkte, die auf eine gegebene Reihe von Punkten abzuschießen sind,
in einem Band des Druckkopfes auf dem Medium platziert, wonach das
Druckmedium in die richtige Position für das nächste Band vorgeschoben wird.
Ein Zweifachdurchlauf-Druckmodus ist ein Druckmuster, bei dem eine
Hälfte
der Punkte, die für
eine gegebenen Reihe an verfügbaren
Punkten pro Band zur Verfügung
stehen, bei jedem Durchlauf des Druckkopfes gedruckt wird, so dass
zwei Durchläufe
benötigt
werden, um den Druck für
eine gegebene Reihe abzuschließen.
Dementsprechend ist ein Vierfachdurchlaufmodus ein Druckmuster,
bei dem ein Viertel der Punkte für eine
gegebene Reihe bei jedem Durchlauf des Druckkopfes gedruckt wird.
Bei einem Druckmodus einer bestimmten Anzahl von Durchläufen sollte
jeder Durchlauf von all den zu druckenden Tintentropfen einen Bruchteil
drucken, der ungefähr
gleich dem Kehrwert der Anzahl von Durchläufen ist.
-
Gewöhnlich umfasst
ein Druckmodus eine Beschreibung einer „Druckmaske" oder mehrerer Druckmasken,
die in einer wiederholten Sequenz verwendet werden, und die Anzahl
an Durchläufen,
die erforderlich sind, um eine „vollständige Dichte" zu erreichen, und
ferner die Anzahl von Tropfen pro Pixel, die definiert, was mit
vollständiger
Dichte gemeint ist. Das beim Drucken jedes Düsenabschnitts verwendete Muster
ist als „Druckmaske" bekannt. Eine Druckmaske
ist ein binäres
Muster, das genau bestimmt, welche Tintentropfen bei einem gegebenen
Durchlauf gedruckt werden, oder anders ausgedrückt, welche Durchläufe verwendet werden,
um jedes Pixel zu drucken. Somit definiert die Druckmaske sowohl
den Durchlauf als auch die Düse, der
bzw. die verwendet wird, um jede Pixelstelle, d. h. jede Reihenanzahl
und Säulenanzahl,
auf dem Medium zu drucken. Die Druckmaske kann verwendet werden,
um die verwendeten Düsen,
beispielsweise zwischen Durchläufen,
auf eine Weise zu „mischen", um unerwünschte sichtbare
Druckartefakte zu reduzieren.
-
Der
Drucker 10 operiert in einem Mehrfachdurchlauf-Druckmodus, um zu
bewirken, dass ein oder mehr Bänder
von Tintentröpfchen
auf das Druckmedium ausgeworfen werden, um ein gewünschtes
Bild zu bilden. Jedes Band wird in einem Muster von einzelnen Punkten
gebildet, die an bestimmten Pixelstellen in einem N mal M großen Array,
das für
das Druckmedium definiert ist, aufgebracht werden. Die Pixelstellen
stellt man sich zweckmäßigerweise
als kleine Tintentröpfchen
aufnehmende Bereiche vor, die in einem Matrixarray gruppiert sind.
-
Eine
Drucksteuerung 32 steuert Bewegungen des Wagens 16 und
des Mediums 14 und aktiviert die Düsen 82 für eine Tintentropfenaufbringung.
Durch Kombinieren der relativen Bewegung des Wagens 16 entlang
der Bewegungsrichtung 90 mit der relativen Bewegung des
Druckmediums 14 entlang der Medienvorschubrichtung 92 kann
jeder Druckkopf 79 einen oder mehr Tropfen Tinte an jeder
einzelnen der Pixelstellen auf dem Druckmedium 14 aufbringen.
Durch die Drucksteuerung 32 wird eine Druckmaske verwendet,
um die Aufbringung von Tintentropfen von dem Druckkopf 79 zu
regulieren. In der Regel liegt für
jedes einzelne Farbintensitätsniveau
(z. B. hell bis dunkel), das durch den Drucker 10 unterstützt wird,
eine separate Druckmaske vor. Für
jede Pixelposition in einer Reihe während eines einzelnen Druckdurchlaufs
weist die Druckmaske ein Druckmaskenmuster auf, das sowohl (a) wirkt,
um die Düse,
die benachbart zu der Reihe positioniert ist, zum Drucken auf dieser
Pixelstelle zu aktivieren, oder diese Düse vom Drucken auf dieser Pixelstelle
zu deaktivieren, als auch (b) die Anzahl von Tropfen definiert,
die von aktivierten Düsen
aufzubringen sind. Ob tatsächlich durch
die entsprechende aktivierte Düse
auf dem Pixel gedruckt wird oder nicht, hängt davon ab, ob die zu druckenden
Bilddaten ein Pixel dieser Tintenfarbe an dieser Pixelstelle benötigen. Die
Druckmaske ist in der Regel in Firmware in dem Drucker 10 implementiert,
alternativ kann sie jedoch auch in einem Softwaretreiber in einem
Rechenprozessor (nicht gezeigt), der außerhalb des Druckers vorliegt,
implementiert sein.
-
Der
Ausdruck „Druckdurchlauf" bezieht sich gemäß seiner
Verwendung in diesem Dokument auf diejenigen Durchläufe, bei
denen der Druckkopf zum Drucken aktiviert ist, während sich die Düsenanordnung
relativ zu dem Medium 14 in der Bewegungsrichtung 90 bewegt;
bei einem bidirektionalen Drucker kann jeder Vorwärts- und
Rückwärtsdurchlauf
entlang der Bewegungsrichtung 90 ein Druckdurchlauf sein,
während
bei einem unidirektionalen Drucker Druckdurchläufe lediglich in einer der
Bewegungsrichtungen erfolgen können. Bei
einem gegebenen Durchlauf des Wagens 16 über das
Druckmedium 14 bei einem Mehrfachdurchlaufdrucker 10 können nur
bestimmte Pixelstellen, die durch die Druckmaske aktiviert sind,
gedruckt werden, und der Drucker 10 bringt die Anzahl von
Tropfen, die durch die Druckmaske für die entsprechenden Pixelstellen
festgelegt sind, wenn die Bilddaten dies erfordern, auf. Das Druckmaskenmuster
ist derart, dass während
anderen Druckdurchläufen
zusätzliche
Tropfen für
die bestimmten Pixelstellen, sowie Tropfen für andere Pixelstellen in dem
Band, eingefüllt
werden.
-
6A-6C sind
schematische Veranschaulichungen eines Mehrfachdurchlauf-Druckmodus,
bei dem ein Band auf einem Druckmedium 602 als ein Tintentröpfchenaufbringungsbereich
definiert ist, der während
eines Durchgangs des Tintenstrahldruckkopfes 604 bedeckt
wird. Der Tintentröpfchenaufbringungsbereich
weist bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung eine Breite auf, die der Bildbreite entspricht,
und eine Höhe,
die durch die Höhe
der Gesamtanzahl von Düsen
in dem Druckkopf 604 definiert ist.
-
Wenn
man also annimmt, dass in den 6A bis 6C ein
Dreifachdurchlauf-Druckmodus veranschaulicht ist, umfasst der Tintentröpfchenaufbringungsbereich
einen Bereich 640, einen Bereich 642 und einen
Bereich 644, die während
eines Durchgangs des Druckkopfes 604 mit Tintentröpfchen bedeckt
werden. Wie später
ausführlicher
erklärt
wird, nehmen die Tintentröpfchenaufbringungsbereiche 640, 642 und 644 Tin tentröpfchen von
einer oder mehr der drei Gruppen von Druckkopfdüsen auf, die allgemein mit 650, 652 bzw. 654 bezeichnet
sind.
-
Unter
Bezugnahme auf den Tintentröpfchenaufbringungsbereich 640,
der eine Untermenge des N mal M großen Bildmatrixarrays ist, sind
die Veranschaulichungen der 6A bis 6C Beispiele,
die auf das vollständige
Bild anwendbar sind. Der Bereich 640 weist eine Breite
auf, die der Breite M des vollständigen
Bildes entspricht, und eine Höhe,
die einem Drittel der Höhe
der Höhenabmessung,
die durch die Tintenstrahldüsen des
Druckkopfes 604 abgedeckt ist, entspricht. Wie am besten
in 6A zu sehen ist, bewegt sich der Druckkopf 604 entlang
einem Durchgangsweg, der allgemein mit 620 bezeichnet ist,
während
sich der Druckkopf 604 quer über dem Medium 602 bewegt.
Während
sich der Druckkopf 604 während eines ersten Durchlaufs quer
entlang dem Durchgangsweg 620 bewegt, stoßen die
Düsen in
Gruppe 650 Tintentröpfchen
auf das Medium 602 aus. Die Dichte der Tintentröpfchen,
die während
des ersten Durchlaufs auf das Druckmedium 602 in dem Tintentröpfchenaufbringungsbereich 640 aufgebracht
werden, wird allgemein mit 606 bezeichnet. Wenn der Druckkopf 604 das
Ende des Durchgangswegs 620 erreicht, wird das Medium 602 um
einen inkrementalen Schritt entlang einem Medium-Bewegungsweg, der
allgemein bei 630 angegeben ist, vorgeschoben. In dieser
Hinsicht wird derjenige Teil des Mediums, der dem Tintentröpfchenaufbringungsbereich 640 entspricht,
vorgeschoben, um auf die Tintenstrahldüsen in Gruppe 652 ausgerichtet
zu sein, wie am besten in 6B zu
sehen ist.
-
Unter
Bezugnahme auf 6B stoßen
die Düsen
in Gruppe 652 Tintentröpfchen
auf das Medium 602 in dem Tintentröpfchenaufbringungsbereich 640 aus,
während
sich der Druckkopf 604 während eines zweiten Durchlaufs
entlang dem Durchgangsweg 620 wieder quer über dem
Medium 602 bewegt. Infolge eines Aufbringens zusätzlicher
Tintentröpfchen
während
des zweiten Durchlaufs liegt in dem Tintentröpfchenaufbringungsbe reich 640 eine
Zunahme der Dichte an Tintentröpfchen
vor, was allgemein bei 608 als dunklere Schattierung angegeben
ist. Wenn der Druckkopf 604 das Ende des Durchgangswegs 620 während des
zweiten Durchlaufs erreicht, wird das Medium 604 noch einmal
inkremental vorgeschoben, so dass der Tintentröpfchenaufbringungsbereich 640 vorgeschoben
wird, um auf die Tintenstrahldüsen
in Gruppe 654 ausgerichtet zu sein, wie in 6C gezeigt.
-
Unter
Bezugnahme auf 6C ist ein dritter Durchlauf
des Druckkopfs 604 entlang dem Durchgangsweg 620 veranschaulicht.
Während
des dritten Durchlaufs stoßen
die Düsen
in Gruppe 654 Tintentröpfchen auf
das Medium 602 in den Tintentröpfchenaufbringungsbereich 640 aus.
Die Aufbringung von zusätzlichen Tintentröpfchen erhöht wiederum
die Dichte der Tintentröpfchen
im Bereich 640, was allgemein bei 610 als noch
dunklere Schattierung angezeigt ist. Aus dem Vorstehenden ist Fachleuten
klar, dass die dunkelste Schattierung bei 610 daraus resultiert,
dass der Tintentröpfchenaufbringungsbereich 640 bei
dem vorstehenden veranschaulichenden Dreifachdurchlauf-Druckmodus-Betrieb
während
jedes der drei Durchläufe
Tintentröpfchen
aufnimmt.
-
Man
kann sehen, dass die Bildinformationen im Bereich 640 in
drei Gruppen unterteilt sind und über drei Durchläufe durch
die jeweiligen der Tintenstrahldüsen 650, 652 und 654 gedruckt
werden. Obwohl sich das veranschaulichende Beispiel auf den Tintentröpfchenaufbringungsbereich 640 konzentriert
hat, bedecken die anderen Abschnitte des Bandes andere Bereiche,
die ähnlich
dem bei 640 angezeigten- Bereich sind. Durch ordnungsgemäße Medienvorschübe und Tintenstrahldüsenausstöße während Durchgängen des
Druckkopfs 604 entlang dem Durchgangsweg 620 werden
diese anderen Bereiche während
jedes der drei Durchläufe
auf ähnliche
Weise mit Tintentröpfchen
bedeckt, mit Ausnahme von Randbereichen, wenn die Druckkopfdüsen am oberen
oder unteren Ende des Bilds angeordnet sind.
-
Im
einzelnen nimmt der Bereich 642 in 6B und 6C während eines
ersten Durchlaufs Tintentröpfchen
von den Düsen
in Gruppe 650 auf und während
eines zweiten Durchlaufs Tintentröpfchen von den Düsen in Gruppe 652.
Auf ähnliche
Weise nimmt der Bereich 644 während des oben erwähnten zweiten Durchlaufs
Tintentröpfchen
von den Düsen
in Gruppe 650 auf.
-
Der
Bewegungsweg, dem der Druckwagen 16 folgt, beispielsweise
der Durchgangsweg 620, liegt quer oder senkrecht zu dem
Bewegungsweg, dem das Blatt 604 folgt, während es
eine Druckzone durchläuft,
was allgemein bei 68 angegeben ist. In dieser Hinsicht
bewirkt der Blattzufuhrstapelmechanismus 36, wenn als Antwort
auf einen Druckbefehl von dem Computersystem 20 ein Druckvorgang
durch die Drucksteuerung 32 eingeleitet wird, dass das
Blatt 604 von dem Vorratsfach 12A entlang einem
Medienbewegungsweg, beispielsweise Weg 630 und in die Druckzone 68 bewegt
wird, wo das Blatt 604 vorübergehend für Druckzwecke angehalten wird.
Wenn das Blatt 604 entlang seinem Bewegungsweg Halt macht,
bewirkt der Wagenmechanismus 38, dass sich der Wagen 16 Z
Male über
das Blatt 604 bewegt, was einem oder mehr Druckköpfen ermöglicht, über zugeordnete
ihrer Düsen
Tintentropfen auszustoßen.
Der Ausstoß der
Tintentröpfchen
zu geeigneten Zeitpunkten auf das Medium 604 und in gewünschten
Mustern wird durch die Drucksteuerung 32 gesteuert, wobei
die Zeitgebung der Aufbringung der Tintentröpfchen auf das Blatt 604 dem
Muster von Bildpixeln, die gerade gedruckt werden, entspricht. Die
Z Male, die sich der Wagen 16 zwischen zweimal und 16 Mal über das
Druckmedium 604 bewegt, hängt von der Tintentropfendichte,
die auf dem Medium 604 aufgebracht ist, ab.
-
Bei
einem Betriebsmodus bewirkt die Steuerung 32, dass ein
Schrittmotor und ein zugeordneter Satz von Zufuhrrollen (nicht gezeigt),
die einen Teil des Blattzufuhrstapelmechanismus 36 bilden,
am Ende jedes Durchlaufs betätigt
werden, was bewirkt, dass das Blatt 604 entlang seinem
Bewegungsweg zu einer nächsten Druckposition
in der Druckzone 68 inkremental verschoben oder bewegt
wird.
-
Wenn
das Blatt 604 an der nächsten
Position in der Druckzone 68 zur Ruhe kommt, wird der Wagen 16 über das
Blatt 604 bewegt, um einen anderen Abschnitt der Bildinformationen
zu drucken. Wenn das Blatt 604 durch jede seiner Druckpositionen
in der Druckzone 68 vorgeschoben wurde, so dass ein Drucken
der gewünschten
Informationen abgeschlossen ist, wird das Blatt 604 aus
der Druckzone 68 heraus und in das Ausgabefach 12B bewegt.
-
Wenn
nun der Betrieb des Tintenstrahldruckers 10 betrachtet
wird, fasst das Computersystem 20 unter dem Befehl eines
Benutzers eine vorbestimmte Menge an Daten zusammen, die ein Objekt
oder Dokument, das auf dem Druckmedium 604 gedruckt werden
soll, anzeigen. Um einen Papierausdruck des zu druckenden Objekts
oder Dokuments zu erzeugen, sendet das Computersystem 20 die
vorbestimmte Menge an Daten an den Tintenstrahldrucker 10.
Der Tintenstrahldrucker 10 wiederum speichert vorübergehend
die von dem Computersystem 20 empfangenen Daten und gewinnt
daraufhin die Daten wieder, was bewirkt, dass sie in Form einer
Mehrzahl von Tintentröpfchen,
die schnell von den Druckkopfdüsen
ausgestoßen
werden, während
der Wagen 16 in einem geradlinigen Pendel-Bewegungsweg
das Medium 604 überquert,
auf dem Medium 604 gedruckt oder aufgezeichnet werden.
-
Der
Algorithmus 100 bewirkt, dass die Steuerung 32 die
einzelnen Druckmasken bei dem Satz von Z Druckmasken- auf die zu
druckenden Bildinformationen anwendet. Die Druckmaskenanwendung
ermöglicht es,
dass die Bildinformationen in Z Durchläufe unterteilt und dann von
diesen abgedeckt werden, wodurch das Drucken von benachbarten Pixeln
minimiert wird und die sichtbaren Auswirkungen eines schlechten
Düsenverhaltens
effektiv reduziert werden. Ein wohlkonzipierter Satz von Druckmasken
erleichtert somit ein Drucken bei einem Mehrfachdurchlaufmodus und
reduziert Artefakte beträchtlich.
-
Wie
am besten in 6A-6C zu
sehen ist, wird das resultierende Dreifachdurchlauf-Druckmodusband
durch den Ausstoß von
Tintentröpfchen
von den drei jeweiligen Gruppen von Düsen 650, 652 bzw. 654 des
Druckkopfes 604 gebildet. Der mit 640 bezeichnete
Bereich wird über
die drei Durchläufe
nacheinander durch jede der drei Gruppen von Düsen 650, 652 und 654 abgedeckt.
Die im Bereich 640 aufgebrachten Bildinformationen werden
in Durchläufe
unterteilt, um Artefakte zu minimieren und um die Gesamtbildinformationen
in dem Bereich 640 zu vervollständigen. Eine erste Druckmaske
wird auf die Bilddaten im Bereich 640 aufgebracht, und
die sich ergebenden Informationen werden durch die Düsengruppe 650,
wie in 6A veranschaulicht, gedruckt.
Nachdem das Medium vorgeschoben wird, wird eine zweite Druckmaske,
die der ersten entspricht, auf die Bildinformationen im Bereich 640 angewandt,
und das Ergebnis wird durch die Düsengruppe 652 gedruckt.
Nach einem dritten Vorschub des Mediums 602 und Anwenden
einer dritten Druckmaske werden die Informationen durch die Düsengruppe 654 gedruckt.
Auf diese Weise werden die Bildinformationen im Bereich 640 durch
den Satz von drei Druckmasken unterteilt und in den drei Durchläufen vollständig gedruckt. Für Fachleute
sollte es klar sein, dass die Düsengruppen 652 und 654 in 6A bezüglich eines
zweiten und eines dritten Durchlaufs über andere Bereiche, die jeweils
dem Bereich 640 ähnlich
sind, Tintentröpfchen
ausstoßen. Ähnliche
Situationen treten bezüglich 6B und 6C auf.
-
Obwohl
jeder Tintentröpfchenaufnahmebereich,
beispielsweise der Bereich 640, durch einen Satz von Druckmasken
in einer Gruppe von Z geregelt wird, ist es wichtig, dass das Muster
in jeder Druckmaske in dem Satz nicht kleine geordnete Muster wiederholt,
wie es z. B. eintritt, wenn kleine 2×2-oder 4×4-Druckmaskenmatrixarrays
angewandt werden. Ferner ist es effektiv beim Reduzieren von Mustern,
dass benach barte Bereiche bezüglich
des Bereichs 640 nicht genau dieselben Druckmasken für ihre Tintentröpfchenaufnahmebereiche
verwenden. Es ist ebenfalls vorteilhaft, dass bei einem Satz von
Druckmasken jedes Druckmaskenmatrixarray in einem großen Matrixarray
strukturiert ist, das wesentlich größer ist als ein Vier-mal-Vier-Druckmaskenmatrixarray.
Die am meisten bevorzugte Größe eines
Druckmaskenmatrixarrays ist mit einer Höhe n, die der Gesamthöhe des Druckkopfes 604 entspricht,
und mit einer Breite m definiert, die ca. 256 Stellen entspricht.
Somit beträgt
eine bevorzugte Größe eines
Druckmaskenmatrixarrays beispielsweise 600 × 128. Eine stärker bevorzugte
Druckmaskenmatrixarraygröße beträgt 300 × 64, und
die am meisten bevorzugte Druckmaskenmatrixarraygröße beträgt 128 × 32. Aus
dem Vorstehenden sollte Fachleuten klar sein, dass jeder benachbarte
Bereich, wie der Bereich 640, einen Abschnitt des großen Druckmaskenmatrixarrays
nützt und
somit das Wiederholungsmuster über
das gedruckte Bild begrenzt. Wie hierin erwähnt ist, entsprechen sich diejenigen
Teile des Matrixarrays, die bei jeder Druckmaske für jeden
Durchlauf verwendet werden.
-
Unter
Bezugnahme auf 5 ist der Steueralgorithmus 100 in
der Speichereinheit 34 gespeichert und wird durch die Steuerung 32 auf
die zu druckenden Bildinformationen angewandt. Die Anzahl von Druckmasken,
die über
den Algorithmus 100 auf einen beliebigen gegebenen Bereich
von Bilddaten angewandt werden, hängt von der Anzahl von Durchläufen ab,
die bei einem Mehrfachdurchlauf-Druckmodus eingesetzt werden. Zum
Beispiel sind bei einem Zweifachdurchlauf-Druckmodus zwei Druckmasken erforderlich.
Bei einem Vierfachdurchlauf-Druckmodus sind vier Druckmasken erforderlich.
Es sollte klar sein, dass die gleichen Druckmasken für alle Farbebenen
verwendet werden können
oder dass verschiedene erzeugte Druckmasken für jede Farbebene verwendet
werden können.
Die Anzahl von Durchläufen,
Z, zum Drucken eines Bildes liegt zwischen etwa zwei Durchläufen und
etwa 16 Durchläufen.
Ein bevorzugterer Wert für
Z liegt zwischen etwa 3 und etwa 8, wobei der am meisten bevorzugte
Wert für
Z etwa 4 beträgt.
-
Das
Steueralgorithmusprogramm 100 beginnt bei einem Startbefehl 102,
wenn eine Leistung an die Steuerung 32 angelegt wird. Das
Programm geht daraufhin zu einem Entscheidungsbefehl 104 über, um
auf einen Druckbefehl von dem Computersystem 20 zu warten.
Hinsichtlich dessen schaltet die Steuerung 32, wenn kein
Druckbefehl empfangen wird, an dem Entscheidungsschritt 104 zur
Schleife, bis der Druckbefehl empfangen wird.
-
Nach
dem Bestimmen der Anzahl von Durchläufen bei dem derzeitigen Druckmodus
geht das Programm zu einem Befehlsschritt 108 über, der
bewirkt, dass die Steuerung 32 die zu druckenden Informationen in
dem Speichereinheitdatenbereich 44 speichert.
-
Unter
erneuter Betrachtung des Steuerprogramms 100 geht das Programm,
nachdem Schritt 112 durchgeführt wurde, zu einem Befehlsschritt 114 über, der
bewirkt, dass das Band aufgebaut wird. Als nächstes geht das Programm zu
einem Befehlsschritt 116 über, der bewirkt, dass ein
Band von Bildinformationen gedruckt wird.
-
Nachdem
das Band von Bildinformationen gedruckt wurde, geht das Programm
anschließend
zu einem Befehlsschritt 118 über, der bewirkt, dass die
Bilddaten verschoben werden, und zwar in Erwartung, dass dieser
Abschnitt von zu druckenden Bildinformationen während des nächsten Durchlaufs des Druckvorgangs gedruckt
wird.
-
Das
Programm geht daraufhin zu einem Befehlsschritt 120 über, der
bewirkt, dass das Druckmedium 14 als Vorbereitung auf das
Drucken des nächsten
Abschnitts von Bildinformationen inkremental vorgeschoben wird.
-
Das
Programm geht anschließend
zu einem Bestimmungsschritt 122 über, um zu bestimmen, ob zusätzliche
Bildinformationen gedruckt werden sollen. Wenn zusätzliche
Bildinformationen gedruckt werden sollen, geht das Programm zu dem
Befehlsschritt 112 über
und fährt
wie zuvor beschrieben fort. Wenn keine zusätzlichen Bildinformationen
gedruckt werden sollen, geht das Programm zu dem Bestimmungsschritt 104 über und
wartet darauf, dass der nächste
Druckbefehl empfangen wird.
-
Fachleuten
sollte klar sein, dass jedes Mal, wenn das Programm den Befehlsschritt 112 durchführt, eine
andere Druckmaske angewandt wird. Obwohl bei jedem Durchlauf eine
andere Druckmaske angewandt wird, sollte Fachleuten klar sein, dass
für jeden
gleich nummerierten Durchlauf bei jedem Band, das gedruckt werden
soll, die gleiche Druckmaske angewandt wird. Somit wird beispielsweise
bei einem Vierfachdurchlauf-Druckmodus die Druckmaske Nr. 1 auf
den ersten Durchlauf jeder Vierfachdurchlaufsequenz angewandt, während die
Druckmaske Nr. 4 auf den letzten Durchlauf in jeder Vierfachdurchlaufsequenz
angewandt wird. Auf diese Weise werden die gleichen Druckmasken
Band für
Band auf die zu druckenden Bildinformationen gleichmäßig angewandt.
Die Gesamtanzahl an Druckmasken, die bei der Bildung des gewünschten
Bildes, das gedruckt werden soll, angewandt werden, wird durch die
Gesamtanzahl von Durchläufen
bestimmt, die zum Bilden des Bildes durchgeführt werden. Somit liegt keine
Absicht vor, den Umfang der Anzahl von angewandten Druckmasken auf
irgendeine bestimmte Zahl festzulegen.
-
Bilddaten
von dem Computersystem 20 werden allgemein zu dem Drucksystem 10 in
Auflösungen
wie 75, 150, 300 oder 600 Bildpunkten pro Zoll (dpi = dots per inch)
Auflösung
gesendet. Es ist jedoch häufig
vorteilhaft, mit einer höheren
Auflösung
zu drucken, die ein ganzzahliges Vielfaches der Bilddatenauflösung beträgt, wie
beispielsweise 600, 900, 1200, 1800 oder 2400 dpi Auflösung. Dies
wird häufig
als eine „Vergrößerung" bzw. „Erweiterung" bezeichnet. Es ist
häufig
zweckmäßig, die
Datenauflösung
als ein „Pixel" zu betrachten und
die vergrößerte Auflösung als „Unterpixel".
-
Unterpixelauflösung = Pixelauflösung * n,
wobei n = 1, 2, 3, 4, ... Zusätzlich
weisen Drucker gewöhnlich eine „grundlegende" Auflösung auf,
die das kleinste Inkrement ist, in dem der Drucker Informationen
speichern und eine Position an den Druckmedien „treffen" kann. Diese Auflösung ist gewöhnlich ziemlich
hoch, wie beispielsweise 7200 dpi.
-
Die
Unterpixelauflösung
= grundlegende Auflösung/n,
wobei n = 1, 2, 3, 4, ...
-
Bisherige
Drucker waren immer auf ein Verwenden von Schwarz- und Farbdruckmasken
mit Auflösungen
begrenzt, die ganzzahlige Vielfache voneinander sind. Druckmasken
sind gewöhnlich
als eine N×M-Druckmaske
definiert, wobei N die Auflösung
in der Druckkassettenbewegungs- oder der Querrichtung ist und M
die Auflösung
in der Papierbewegungsrichtung ist. Bisherige Druckmasken umfassten
beispielsweise die folgenden Auflösungen:
| Farbe | Schwarz |
| 300 × 300 | 300 × 300 |
| 300 × 300 | 600 × 300 |
| 300 × 300 | 600 × 600 |
| 600 × 600 | 1200 × 600 |
-
Wie
es aus den obigen Beispielen zu sehen ist, betrug die höhere Auflösung immer
n-mal die niedrigere Auflösung,
wobei n = 1, 2, 3, 4, ... Dies begrenzte die Fähigkeit, eine Tintensättigung
und eine Abfeuerfrequenz für
Schwarz- und Farbdruckkassetten
zu optimieren, weil die Schwarz- und Farbdruckmasken, oder Punktgittermuster,
auf ganzzahlige Vielfache voneinander begrenzt waren.
-
Die
Abfeuerfrequenz ist die Frequenz, die erforderlich ist, um einen
Tropfen pro Unterpixel bei der Bewegungswagengeschwindigkeit auszustoßen. Die
Beziehung zwischen der Abfeuerfrequenz F in kHz, der Bewegungswagengeschwindigkeit
in Zoll pro Sekunde und der Auflösung
pro Unterpixelgröße in Punkten
pro Zoll ist durch die folgende Gleichung definiert: Abfeuerfrequenz
(kHz) = [Wagengeschwindigkeit (Zoll/sek)]
· [Unterpixelauflösung (Punkte/Zoll)]
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird jedoch eine Druckqualität durch ein Verwenden von Schwarz- und
Farbdruckmasken mit Auflösungen,
die nicht ganzzahlige Vielfache voneinander sind, verbessert. Die
Fähigkeit,
eine Tintensättigung
und eine Abfeuerfrequenz für
Schwarz- und Farbdruckkassetten zu optimieren, ist verbessert, weil
die Schwarz- und Farbdruckmasken, oder Punktgittermuster, nicht
auf ganzzahlige Vielfache voneinander begrenzt sind. Die vorliegende
Erfindung ermöglicht,
dass die Anzahl von Tintentropfen für die Schwarz- und Farbpunktgitter
nicht ganzzahlige Vielfache voneinander sind. Dies ermöglicht eine
größere Flexibilität bei einem
Platzieren der optimalen Menge an Tinte an den Druckmedien für jede Farbe.
-
Bei
einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, das in Tabelle I und 7 gezeigt
ist, bewegt sich der Wagen mit 30 Zoll pro Sekunde unter Verwendung
eines Punktgitters mit 900 × 600
dpi für
Farbe und eines Gitters mit 1200 × 600 dpi für Schwarz. Dies ermöglicht die
Aufbringung der optimalen Menge, d.h. Anzahl von Tropfen, von farbiger
und schwarzer Tinte mit der bevorzugten Abfeuerfrequenz von 27 kHz
für die Farbdruckkassette
und 36 kHz für
die Schwarzdruckkassette.
-
-
Bei
einem anderen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, das in Tabelle II und 8 gezeigt
ist, bewegt sich der Wagen mit 40 Zoll pro Sekunde unter Verwendung
eines Gitters mit 900 × 600
dpi für Farbe
und eines Punktgitters mit 600 × 600
dpi für
Schwarz. Dies ermöglicht
die Aufbringung der optimalen Menge, d.h. Anzahl von Tropfen, von
farbiger und schwarzer Tinte mit der bevorzugten Abfeuerfrequenz
von 36 kHz für
die Farbdruckkassette und 24 kHz für die Schwarzdruckkassette.
-
-
Bei
einem anderen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, das in Tabelle III und 9 gezeigt
ist, bewegt sich der Wagen mit 20 Zoll pro Sekunde unter Verwendung
eines Punktgitters mit 1800 × 600 dpi
für Farbe
und eines Gitters mit 1200 × 600
dpi für
Schwarz. Dies ermöglicht
die Aufbringung der optimalen Menge, d.h. Anzahl von Tropfen, von
farbiger und schwarzer Tinte mit der bevorzugten Abfeuerfrequenz
von 36 kHz für
die Farbdruckkassette und 24 kHz für die Schwarzdruckkassette.
-
-
Die
höhere
Auflösung
= N·niedrigere
Auflösung,
wobei N ein nicht ganzzahliger Wert ist. Das Obige ist unten in
TABELLE IV zusammengefasst.
-
-
Gemäß den vorhergehenden
Schwarz- und Farbpunktgittern liegt das Tropfenvolumen der schwarzen Tinte
in dem Bereich von 12 bis 25 Pikolitern und liegt das Tropfenvolumen
der Farbtinten in dem Bereich von 2 bis 10 Pikolitern. Die Punktgrößen an den
Druckmedien für
diese Tropfenvolumen sind in TABELLE V unten gezeigt.
-
-
Aus
dem Vorstehenden ist klar, dass der Drucker und das Verfahren, der
bzw. das durch die vorliegende Erfindung geschaffen wird, einen
beträchtlichen
Vorteil in der Technik darstellt. Obwohl mehrere spezifische Ausführungsbeispiele
der Erfindung beschrieben und veranschaulicht wurden, ist die Erfindung
nicht auf diese beschränkt.
Insbesondere kann die Erfindung bei bidirektionalem Drucken verwendet
werden, bei dem Druckdurchläufe
in beiden Bewegungsrichtungen entlang der Wagenbewegungsrichtung
erfolgen, oder bei unidirektionalem Drucken, bei dem Druckdurchläufe lediglich
in einer Richtung entlang der Wagenbewegungsrichtung erfolgen; bei
Konstantvorschub-Druckmodi, bei denen das Medium zwischen Durchläufen um
denselben Abstand vorgeschoben wird, oder bei Nichtkonstantvorschub-Druckmodi, bei denen
das Medium zwischen Durchläufen
um unterschiedliche Abstände
vorgeschoben wird; bei Mehrfachdurchlaufdruckern, die zwei oder mehr
Durchläufe
erfordern, um Reihen auf dem Druckmedium vollständig zu drucken; bei Druckmasken,
die eine beliebige Anzahl von Zellen in der Breite aufweisen; und
bei Drucksystemen, bei denen nicht alle Komponenten des Druckers
in demselben physischen Gehäuse
angeordnet sein müssen.
-
Während spezielle
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, ist es
Fachleuten auf dem Gebiet ersichtlich, dass Veränderungen und Modifikationen
vorgenommen werden können,
ohne von dieser Erfindung in den breiteren Aspekten derselben abzuweichen,
und deshalb sollen die beigefügten
Ansprüche
in dem Schutzbereich derselben alle derartigen Veränderungen
und Modifikationen umschließen,
die in den echten Schutzbereich dieser Erfindung fallen.
