DE60304296T2

DE60304296T2 - Einstellung der Druckkopfrichtung

Info

Publication number: DE60304296T2
Application number: DE60304296T
Authority: DE
Inventors: Josep-Maria San Diego Serra; Yaguang San Diego Liu; Robert San Diego Fogarty
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2002-08-15
Filing date: 2003-08-01
Publication date: 2006-12-21
Anticipated expiration: 2023-08-02
Also published as: EP1389533A1; DE60304296D1; US20040032452A1; EP1389533B1; US20040032447A1; US6860585B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Tintenstrahldruckmechanismen werden in einer Vielzahl von unterschiedlichen Produkten verwendet, z.B. bei Plottern, Faxgeräten und Druckern, die hierin kollektiv als Tintenstrahldrucker bezeichnet werden. Diese Tintenstrahldrucker enthalten einen oder mehr Tintenstrahldruckköpfe, die auch als „Stifte" bezeichnet werden. Ein Druckkopf ist mit einem Tintenreservoir fluidisch gekoppelt. Die Funktion des Druckkopfes besteht darin, winzige Tintentropfen, die aus dem Tintenreservoir abgegeben werden, auf ein Blatt eines Druckmediums auszustoßen. Um ein Bild zu drucken, ist der Stift an einem Wagen in dem Drucker angebracht. Der Wagen überquert die Oberfläche eines unbedruckten Medienblattes, und der Druckkopf wird dahin gehend gesteuert, je nach Befehlen von einem Mikrocomputer oder einer anderen Steuerung zu entsprechenden Zeiten Tintentropfen auszustoßen. Die Zeitgebung der Aufbringung der Tintentropfen entspricht dem Muster des gewünschten zu druckenden Bildes oder Textes.
Der Druckkopf stößt die Tintentropfen durch Düsen aus. Der jeweilige Tintenausstoßmechanismus in dem Druckkopf kann eine Vielzahl verschiedener Formen aufweisen, die Fachleuten in der Technik, beispielsweise Thermodruckkopftechnologie, bekannt sind. Bei einem Thermotintenstrahlsystem befindet sich eine Barriereschicht, die Tintenkanäle und Verdampfungskammern enthält, zwischen einer Düsenöffnungsplatte und einer Substratschicht. Diese Substratschicht enthält üblicherweise Arrays von Heizelementen, z.B. Widerständen, die selektiv mit Energie versorgt werden, um Tinte in den Verdampfungskammern zu erhitzen. Auf das Erhitzen hin wird ein Tintentröpfchen aus einer dem mit Energie versorgten Widerstand zugeordneten Düse ausgestoßen.
Die GB 2 134 045 A offenbart eine Vorrichtung zum Markieren von Objekten, die an einem Markierungsstrahlabgabekopf mit einer Mehrzahl von Öffnungen zum Erzeugen von ein Schriftzeichen definierenden Punkten vorbeigeführt werden. Die Öffnungen sind in zumindest einer Reihe angeordnet, und der Kopf ist um eine zu der zu markierenden Oberfläche senkrechte Achse drehbar, um die Beschriftungshöhe zu variieren. Die Öffnungen können in zwei Reihen angeordnet sein, um kompaktere Schriftzeichen zu erzeugen.
Düsenarrayentwürfe umfassen oft mehrere Düsenspalten, wobei die Düsen in einer Spalte eine bestimmte Beabstandung von Düse zu Düse aufweisen. Durch ein Versetzen der Düsen in verschiedenen Spalten relativ zu dem Druckmedium können Düsen in verschiedenen Spalten verschiedene Reihen des Druckmediums bedrucken, wodurch ein Bild mit einer höheren Auflösung erzeugt werden kann als es bei lediglich einer einzigen Düsenspalte mit dieser Beabstandung von Düse zu Düse möglich wäre.
Die US 6,189,991 offenbart einen Tintenstrahldrucker, der einen Druckkopf mit parallelen Arrays von Düsen und einem Betätigungsglied aufweist, das mit dem Druckkopf gekoppelt ist, um den Druckkopf zwischen einer ersten Position, bei der die Düsen dahin gehend angeordnet sind, bei einer höheren Auflösung entlang einer Medienvorschubsachse zu drucken, und einer zweiten Position, bei der die Düsen dahin gehend angeordnet sind, bei einer geringeren Auflösung entlang der Medienvorschubsachse zu drucken, zu drehen.
Bei manchen Anwendungen kann eine hohe Druckgeschwindigkeit wichtiger sein als eine hohe Bildauflösung. Es kann jedoch schwierig sein, eine gewünschte hohe Druckgeschwindigkeit zu erzielen, da die Druckgeschwindigkeit üblicherweise neben anderen Faktoren durch die Frequenz begrenzt wird, bei der Tropfen aus einer gegebenen Düse ausgestoßen werden können.
Aus diesen und anderen Gründen besteht ein Bedarf an der vorliegenden Erfindung.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung liefert einen Drucker, der folgende Merkmale aufweist:
einen Druckkopf, der eine Mehrzahl von im Wesentlichen parallelen Spaltenanordnungen von Düsen aufweist;
ein Betätigungsglied, das mit dem Druckkopf gekoppelt ist, wobei das Betätigungsglied dazu konfiguriert ist, den Druckkopf zwischen einer ersten Position, bei der die Düsen dazu angeordnet sind, bei einer höheren Auflösung entlang einer Medienvorschubsachse zu drucken, und einer zweiten Position, bei der die Düsen dazu angeordnet sind, bei einer höheren Geschwindigkeit und/oder einer höheren Düsendefekttoleranz zu drucken, zu drehen; und
eine Einrichtung zum Umschalten eines Druckens von einer eine Fehlfunktion aufweisenden bzw. defekten Düse zu einer funktionierenden Düse.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die beiliegenden Zeichnungen, die in die vorliegende Spezifikation integriert sind und einen Bestandteil derselben bilden, veranschaulichen Ausführungsbeispiele der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern.
1 zeigt einen Tintenstrahldruckkopf, der ein versetztes Düsenarray aufweist, das relativ zu dem Druckmedium geneigt ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt einen Tintenstrahldrucker, der zwei getrennte Kassetten aufweist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt ein Betätigungsglied, das dazu verwendet wird, eine Kassette derart physisch zu drehen, dass sie relativ zu dem Druckmedium geneigt werden kann, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt ein wieder anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wodurch ein Druckkopf, der drei oder mehr Spalten von Düsen enthält, zum Zweck einer Düsenredundanz geneigt wird.
5 zeigt ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem das Düsenarray derart geneigt ist, dass zwischen versetzten Düsen eine Düsenredundanz geliefert wird.
6 zeigt einen Druckkopf, der bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit einer maximalen Abfeuerungsfrequenz verwendbar ist und zwei Spalten von Druckdüsen aufweist.
7 zeigt ein Totalschwärzungsdruckmuster für ein 600 × 600dpi-Bild gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
8 zeigt ein Totalschwärzungsdruckmuster für ein 600 × 300dpi-Bild gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
9 zeigt ein Totalschwärzungsdruckmuster für ein 300 × 300dpi-Bild gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
10 zeigt ein Totalschwärzungsdruckmuster für ein 300 × 200dpi-Bild gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
11 zeigt ein Totalschwärzungsdruckmuster für ein 300 × 150dpi-Bild gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
12 zeigt ein Diagramm, das ein aus drei Säulen bestehendes Druckmuster gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
13 zeigt eine Druckkopfarchitektur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei der der Drucker den Druckkopf bezüglich der Medienvorschubsachse dreht.
14 zeigt die Wirkung einer Drehung des Druckkopfes der 13 um 1,79 Grad.
15 zeigt die Wirkung einer Drehung des Druckkopfes der 13 um 1,19 Grad.
16 zeigt die Wirkung einer Drehung des Druckkopfes der 13 um 2,39 Grad.
17 zeigt einen tabellarischen Vergleich zwischen dem normalen Druckmodus gegenüber dem Druckmodus gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Tintenstrahldrucker, der einen Druckkopf mit einem Düsenarray aufweist, das relativ zu dem Druckmedium geneigt ist, um eine Düsenredundanz zu erzielen. Die Düsen sind bezüglich der Bewegung des Druckkopfes und des Druckmediums so stark geneigt, um zu ermöglichen, dass Tropfen aus Düsen in unterschiedlichen Spalten während eines einzigen Druckdurchgangs des Druckkopfes auf dieselbe Reihe eines Druckmediums gedruckt werden. Ein Neigen des Düsenarrays relativ zu dem Druckmedium ermöglicht, dass derselbe Tintenstrahlstift für eine Verwendung bei vielen verschiedenen Tintenstrahldruckermodellen kompatibel ist. Ferner wird dadurch, dass man die Option hat, das Düsenarray selektiv entweder zu neigen oder nicht zu neigen, eine größere Flexibilität bei einem Drucker erzielt. Je nach den Vorgaben des Benutzers kann das Düsenarray in unterschiedlichem Maß geneigt werden, um die Geschwindigkeit, Zuverlässigkeit und/oder Auflösung zu verbessern; oder es wird nicht geneigt, um eine bessere Druckqualität zu erzielen. In der folgenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung werden zahlreiche spezifische Einzelheiten dargelegt, um ein gründliches Verständnis der vorliegenden Erfindung zu liefern. Jedoch kann die vorliegende Erfindung ohne diese spezifischen Details oder durch eine Verwendung alternativer Elemente oder Verfahren praktiziert werden. In anderen Fällen wurden hinreichend bekannte Verfahren, Vorgehensweisen, Komponenten und Schaltungen nicht ausführlich beschrieben, um Aspekte der vorliegenden Erfindung nicht unnötigerweise in den Schatten zu stellen.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eines Tintenstrahldruckkopfes, der ein versetztes Düsenarray aufweist, das relativ zu dem Druckmedium geneigt ist. Ein Tintenstrahldruckkopf 102 enthält zwei Spalten von Düsen. Die linke Spalte von Düsen 103 ist zu der rechten Spalte von Düsen 104 benachbart und parallel zu derselben. Jede Düse in der linken Spalte ist entlang der Spaltenachse bezüglich einer Düse in der rechten Spalte relativ zu dem Druckkopf 102 versetzt. Wenn der Druckkopf 102 in einem Drucker installiert ist, ist er relativ zu dem Druckmedium 101 geneigt. Statt dieselbe X- und Y-Achse wie das Druckmedium 101 zu haben, ist die X-Achse Xp des Druckkopfes 102 in einem Winkel (α) relativ zu der X-Achse Xm des Druckmediums 101 geneigt. Mit anderen Worten weist das Druckmedium 101 eine andere X-Achse und eine andere Y-Achse auf als die X-Achse und die Y-Achse des Druckkopfes 102. Das Ziel dieses bestimmten Ausführungsbeispiels besteht darin, den Druckkopf 102 derart zu neigen, dass die Spalten von Düsen dieser ansonsten versetzten Düsenarraykonfiguration vertikal relativ zu dem Druckmedium 101 ausgerichtet sind, wenn sie in dem Drucker installiert sind. Bei einem Ausführungsbeispiel beträgt der Neigungsgrad etwa zwei Grad. Der Grund für diesen relativ geringen Neigungsgrad besteht darin, dass die Düsen extrem klein sind und eng beabstandet sind. Folglich kann ein geringer Neigungsgrad ein beträchtliches Maß an vertikalen Trennung erzeugen.
Dadurch, dass der Druckkopf 102 relativ zu dem Druckmedium 101 geneigt ist, können die Düsen der linken Spalte mit den Düsen der rechten Spalte vertikal ausgerichtet werden. Mit anderen Worten weist jede Düse in der linken Spalte 103 eine entsprechende Düse in der rechten Spalte 104 auf, die ebenfalls dieser selben X-Achse Xm des Druckmediums entspricht. Man kann erkennen, dass jede der Reihen 105–107 auf dem Druckmedium 101 einen entsprechenden Satz von zwei Düsen zum Ausstoßen von Tinte auf diese jeweiligen Reihen aufweist. Dieser Düsenredundanzentwurf ist vorteilhaft, da dann, wenn eine Düse nicht abfeuert, verstopft oder auf andere Weise nicht funktioniert, die andere Düse dazu zur Verfügung stehen würde, an ihrer Stelle abzufeuern, da sie sich in derselben horizontalen Position befindet. Wenn beispielsweise eine der Düsen in der rechten Spalte eine Fehlfunktion aufweisen sollte, wäre die entsprechende Düse in der linken Spalte in der Lage, auf diese selbe Zeile bzw. Linie abzufeuern. Obwohl dies in manchen Situationen zu einer leichten Verschlechterung der Bildqualität führen kann, ist es trotzdem viel besser als keine funktionierenden Düsen zur Verfügung zu haben, die auf die Reihe drucken. Statt beispielsweise eine ganze Zeile lang keine Daten aufzuweisen, könnte die Zeile mit der defekten Düse farblich etwas heller erscheinen. Der resultierende Ausdruck kann für den Endbenutzer trotzdem akzeptabel sein. Andernfalls könnte eine eine Fehlfunktion aufweisende Düse zu einer inakzeptablen Druckqualität führen. Der Endbenutzer wäre unter diesen Umständen gezwungen, eine relativ teure Kassette auszutauschen.
Zusätzlich dazu, dass er eine größere Zuverlässigkeit liefert, ermöglicht dieser Entwurf bei einem anderen Ausführungsbeispiel ein schnelleres Drucken, da die Abfeuerungsfrequenz des Systems dadurch, dass man zwei Spalten von Arrays aufweist, die unabhängig voneinander abgefeuert werden können, im Wesentlichen verdoppelt werden kann. Folglich führt ein Neigen dieser Art von Düsenarraykonfiguration zu einem schnelleren und zuverlässigeren Drucken. Bei einem wieder anderen Ausführungsbeispiel befähigt die Tatsache, dass man zwei Düsen auf derselben Achse aufweist, den Tintenstrahldrucker dazu, beide Düsen auf dieselbe Papierposition abzufeuern, um die Punktgröße zu erhöhen. Das Erhöhen der Punktgröße ist von großer Bedeutung, da ein größerer Punkt farblich viel dunkler erscheint. Es mag Fälle geben, in denen dunklere Farben stärkere Kontraste erzeugen, was zu einer schärferen, verbesserten Druckqualität führt.
Ferner kann der Druckkopf 102 in einem nicht-geneigten Modus in ein Tintenstrahldruckermodell zum Erzeugen einer versetzten Düsenausgabe (z.B. zum Zweck einer höheren Auflösung in der y-Richtung Ym des Mediums 101) installiert werden. Alternativ dazu kann derselbe Druckkopf 102 in einem geneigten Modus installiert werden, um bei einem anderen Tintenstrahldruckermodell eine Düsenredundanz zu erzeugen (z.B. zum schnelleren Drucken und/oder zum zuverlässigeren Drucken) installiert werden. Dadurch wird ermöglicht, dass dieselbe Tintenstrahlkassette, die den Tintenkopf enthält, bei verschiedenen Tintenstrahldruckertypen verwendet wird, die verschiedene Orientierungen des Druckkopfes bezüglich des Druckmediums liefern. Diejenigen Tintenstrahldruckermodelle, die Bildqualität und Geschwindig keit hervorheben, können nun dieselbe Tintenstrahlkassette wie diejenigen Tintenstrahldruckermodelle verwenden, die eine verbesserte Auflösung hervorheben. Dadurch können Hersteller Produktions- und Inventarkosten einsparen, indem sie die Anzahl unterschiedlicher Typen von Kassetten, die zum Unterstützen der diversen Tintenstrahldruckermodelle benötigt werden, verringern. Ferner kann ein Verringern der Anzahl unterschiedlicher Typen von Tintenstrahldruckkassetten, die zur Verfügung stehen, die Verwirrung auf Seiten der Verbraucher verringern.
Bei einem wieder anderen Ausführungsbeispiel kann ein gegebener Druckkopf bei einem Tintenstrahldruckermodell entweder in einem nicht-geneigten Modus orientiert sein, um einen Satz von Leistungsfähigkeitskriterien (z.B. eine höhere Auflösung) zu erzielen, oder er kann in einem geneigten Modus orientiert sein, um einen anderen Satz von Leistungsfähigkeitskriterien (z.B. schnelleres und/oder zuverlässigeres Drucken) zu erfüllen. Dies verleiht diesem jeweiligen Tintenstrahldruckermodell mehr Flexibilität und Vielseitigkeit. Es verbessert effektiv die Gesamtfunktionalität dieses Tintenstrahldruckers. Dadurch kann dieser Tintenstrahldrucker einen Wettbewerbsvorteil gegenüber anderen Tintenstrahldruckern bieten, die den Druckkopf in lediglich einer einzigen Konfiguration orientieren können.
Bei einem Ausführungsbeispiel sind zwei getrennte Kassetten in einen einzigen Tintenstrahldrucker integriert. 2 zeigt einen Tintenstrahldrucker, der zwei getrennte Tintenstrahldruckkopfkassetten 201 und 202 aufweist. Beide Kassetten 201 und 202 befinden sich an einem Wagen 203. Die Kassetten 201 und 202 werden üblicherweise in der X-Richtung über das Druckmedium abgetastet bzw. bewegt, während sie ein Tintenband ablegen. Die Kassetten 201 und 202 können dieselbe Düsenarraykonfiguration aufweisen. Jedoch ist eine der Kassetten in einem herkömmlichen nicht-geneigten Modus orientiert, während die andere Kassette in einem geneigten Modus orientiert ist. Beispielsweise können die Achsen der Kassette 201 mit dem Papier ausgerichtet sein (d.h. die Kassette 201 weist dieselbe X- und Y-Achse auf wie das unbedruckte Blatt Papier). Im Gegensatz dazu können die Achsen der Kassette 202 relativ zu dem Papier geneigt sein (d.h. die Kassette 202 weist eine X'- und eine Y'-Achse auf, die von der X- und der Y-Achse des Papiers versetzt sind).
Wie in 2 gezeigt ist, ist die Kassette 202 in einem geringen Winkel geneigt. Bei einem Ausführungsbeispiel kann der Winkel etwa zwei Grad betragen. Durch ein Implementieren sowohl geneigter als auch nicht-geneigter Betriebsmodi kann man selektiv zwischen einem Drucken mit Blick auf eine höhere Auflösung und einem Drucken mit Blick auf Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit wählen. Angenommen, dass beide Kassetten 201 und 202 dieselbe versetzte Düsenarraykonfiguration aufweisen, wird die nicht-geneigte Kassette 201 zum Drucken von Bildern mit höherer Auflösung verwendet, wohingegen die geneigte Kassette 202 zum schnelleren, zuverlässigeren Drucken verwendet wird. Ein Umschalten zwischen den zwei Kassetten kann durch die Mikrosteuerung des Tintenstrahls oder durch einen eingebetteten Prozessor ausgewählt werden.
Ferner erfasst ein Tropfendetektor 204 bei einem Ausführungsbeispiel einen Ausfall einer oder mehrerer Düsen und liefert eine Rückkopplung an den Drucker, um automatisch zu einer funktionierenden Düse umzuschalten. Ohne eine Erfassung und Kompensation einer defekten Düse werden Zeilen, die defekten Düsen zugeordnet sind, eventuell nicht gedruckt oder eventuell lediglich mit einem Teil der Tinte, die eigentlich aufgebracht werden soll, gedruckt. Folglich würden diese Zeilen farblich heller erscheinen oder würden überhaupt nicht gedruckt werden. Somit liefert das Zurverfügunghaben dieses Kompensationsmerkmals für eine defekte Düse eine überlegene Bildqualität. Mit einem Tropfendetektor 204 können defekte Düsen erfasst und identifiziert werden. Auf der Basis der Rückkopplung aus einem Untersuchen der aufgebrachten Tinte ermittelt der Tropfendetektor 204, welche Düsen (eventuell) defekt sind. Die redundante Düse, die zur selben Zeile wie eine defekte Düse gehört, kann dahin gehend programmiert werden, die Tinte, die für die defekte Düse bestimmt gewesen war, auszustoßen. Folglich kann trotz eines Düsenausfalls eine hohe Druckqualität aufrechterhalten werden.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann ein Druckkopf physisch derart gedreht werden, dass er das Druckmedium in einem ausgewählten Winkel überquert. 3 zeigt ein Betätigungsglied 302, das eine Kassette 301 physisch derart dreht, dass sie in dem gewünschten Winkel relativ zu dem Druckmedium geneigt sein kann. Die Kassette 301, die einen Druckkopf mit einem Array von versetzten Düsen enthält, ist mechanisch mit einem Betätigungsglied 302 gekoppelt. Das Betätigungsglied 302 kann ein Motor sein, der die Kassette 301 dreht. Bei einem Modus kann die Kassette 301 zu manchen Zeiten in einer nicht-geneigten Orientierung positioniert sein, und zu anderen Zeiten in einer geneigten Orientierung. Eine Steuerung, die sich in dem Tintenstrahldrucker befindet, kann über das Mehrleiterkabel 305 einen Befehl an die gedruckte Schaltungsanordnung 304 des Wagens und an eine flexible Schaltung 303 senden, um das Betätigungsglied 302 zu veranlassen, die Kassette 301 in einem Winkel, der eine Düsenredundanz liefert, zu einer geneigten Orientierung zu drehen. Folglich ermöglicht ein programmatisches Drehen des Druckkopfes, dass ein einzelner Druckkopf entweder mit Blick auf eine höhere Auflösung oder mit Blick auf eine höhere Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit druckt.
4 zeigt ein wieder anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem ein Druckkopf 400, der drei oder mehr Düsenspalten enthält, zum Zweck einer Düsenredundanz geneigt ist. Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel enthält der Druckkopf 401 drei Düsenspalten. Der Druckkopf 401 ist relativ zu dem Druckmedium derart geneigt, dass alle drei Düsenspalten für eine horizontale Ausrichtung relativ zu dem Druckmedium angeordnet sind. Man kann erkennen, dass die Reihe 401 Düsen 406, 407 und 408 aufweist, die Tinte auf diese jeweilige Reihe ausstoßen können. Desgleichen weisen die Reihen 402–405 drei unabhängige Düsen auf, die Tinte auf diese jeweiligen Reihen ausstoßen können.
5 zeigt ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem das Düsenarray derart geneigt ist, dass zwischen versetzten Düsen eine Düsenredundanz bereitgestellt wird. Wiederum umfasst ein Druckkopf 500 zwei Düsenspalten. Jedoch ist das Düsenarray in einem größeren Winkel geneigt, so dass für eine gegebene Düse in der ersten Reihe eine Düsenredundanz durch eine andere Düse in der zweiten Spalte als die in 1 veranschaulichte erzielt wird. Der Druckkopf 500 ist derart geneigt, dass die erste Düse 501 der linken Spalte auf derselben Zeile 506 liegt wie die zweite Düse 503 der rechten Spalte. Desgleichen befindet sich die zweite Düse 504 der linken Spalte auf derselben Zeile 507 wie die dritte Düse 505 der rechten Spalte. Dieses Ausführungsbeispiel kann vorteilhaft sein, da es eine größere horizontale Trennung zwischen den zwei redundanten Düsen vorsieht, um eine höhere Druckgeschwindigkeit zu erzielen. Dieses Konzept des Erhöhens des Neigungswinkels kann derart erweitert werden, dass praktisch jegliche der Düsen, die zu der linken Spalte gehören, mit jeglicher der Düsen, die zu der rechten Spalte gehören, horizontal ausgerichtet werden kann.
Man sollte beachten, dass die vorliegende Erfindung auf ortsfeste Tintenstrahldrucker sowie auf sich Bewegungstintenstrahldrucker anwendbar ist. Bei einem Bewegungstintenstrahldrucker wird ein Druckkopf, der ein geneigtes Düsenarray enthält, bzw. werden mehrere Druckköpfe, die ein geneigtes Düsenarray enthalten, horizontal über das Druckmedium abgetastet bzw. bewegt, um eine Tintenzeile aufzubringen. Bei einem ortsfesten Tintenstrahldrucker wird eine ganze Tintenzeile dadurch aufgebracht, dass mehrere Druck köpfe implementiert werden, von denen zumindest einer ein geneigtes Düsenarray enthält. Ferner sollte man beachten, dass jegliche der Kassetten schwarze und/oder farbige Tinte aufweisen kann.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden die mehreren Düsenspalten in einem Druckkopf dazu verwendet, statt einer hohen Auflösung eine hohe Druckgeschwindigkeit zu erzielen. 6 zeigt einen Druckkopf mit zwei Spalten von Druckdüsen (z.B. eine ungeradzahlige Spalte und eine geradzahlige Spalte). Die benachbarten Düsen in einer Spalte sind 1/300 Zoll vertikal beabstandet. Das herkömmliche Druckschema besteht darin, den Druckkopf um 1,79 Grad schräg zu stellen, so dass die ungeradzahligen Düsen in die Mitte der geradzahligen Düsen fallen, wenn sich der Druckkopf oder das Medium horizontal bewegen, wodurch eine effektive vertikale Düsenbeabstandung von 1/600 Zoll erzielt wird. Bei der herkömmlichen Art zu Drucken beträgt die maximale Druckgeschwindigkeit bei einem Bild von 600 × 600 dpi für einen Druckkopf mit einer gegebenen maximalen Abfeuerungsfrequenz 20 Zoll pro Sekunde (ips – inch-per-second, Zoll pro Sekunde). Das Totalschwärzungsdruckmuster für ein 600 × 600-Drucken ist in 7 gezeigt. Wenn die horizontale Druckauflösung auf 300 dpi verringert wird, kann ein Drucken bei maximal 40 ips für einen Druckkopf mit derselben gegebenen maximalen Abfeuerungsfrequenz erfolgen. Das entsprechende Totalschwärzungsdruckmuster für dieses 600 × 300-Drucken ist in 8 gezeigt.
Bei einem Ausführungsbeispiel wird das Schrägstellen geändert, indem der Druckkopf in einem anderen Winkel geneigt wird, so dass sich die ungeradzahligen Düsen horizontal auf einer Zeile mit den geradzahligen Düsen befinden. Ein Beispiel lautet, dass Düse 2 horizontal mit der Düse 5 ausgerichtet ist, wie in 6 gezeigt ist. Der Schrägstellungswinkel beträgt Arkustangens (6/96) = 3,576 Grad. Eine derartige Ausrichtung führt zu einer effektiven vertikalen Düsenbeabstandung von 300 dpi statt 600 dpi. Das Total schwärzungsdruckmuster für ein 300 × 300dpi-Drucken ist in 9 gezeigt. Jede Düsenspalte druckt lediglich jede zweite vertikale Zeile. Somit kann für einen Druckkopf mit derselben gegebenen maximalen Abfeuerungsfrequenz ein Drucken bei 80 ips erfolgen. Ein Drucken bei oder unter der maximalen Abfeuerungsfrequenz gewährleistet, dass zwischen den benachbarten Düsen ausreichend Zeit ist, um minimale Abfeuerungspulsbreite- und minimale Zeitabstandsanforderungen zu erfüllen. Nun wird auf die US-Patentschrift Nr. 5,635,968 mit dem Titel „Thermal Inkjet Printer Printhead With Offset Heater Resistors", die durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit in das vorliegende Dokument aufgenommen ist, verwiesen. Bei einer Schrägstellung von 3,576 Grad beträgt der horizontale Abstand zwischen zwei Düsen 1/300·sin(3,576) = 2,08e–4 Zoll. Bei 80 ips beträgt die Zeit zwischen zwei Düsen bei einer Grundelement-Abfeuerung für ein Totalschwärzungsbild 2,08e–4/80 = 2,6 Mikrosekunden. Sie ist ausreichend für minimale Abfeuerungspulsbreite- und Zeitabstandsanforderungen. Da in einem Grundelement zu einem Zeitpunkt lediglich eine Düse abgefeuert werden kann, muss die letzte Düse das Abfeuern beenden, bevor die erste Düse die nächste Druckspalte erreicht. Mit anderen Worten sollte der horizontale Abstand jedes Grundelements geringer sein als die horizontale Auflösung des Bildes. Bei 300 × 300 dpi und einer Schrägstellung von 3,576 Grad ist diese Anforderung erfüllt.
Wenn die Düse 2 und die Düse 7 horizontal ausgerichtet sind, beträgt der Schrägstellungswinkel 4,764 Grad. Er kann bei 300 vertikal mal 200 horizontal dpi bei 120 ips drucken. Das Totalschwärzungsbildmuster ist in 10 gezeigt. Die Zeit zwischen zwei Düsen, die in einem Grundelement bezüglich eines Totalschwärzungsbildes abfeuern, beträgt 2,31 Mikrosekunden. Wenn Düse die 2 und die Düse 9 horizontal ausgerichtet sind, beträgt der Schrägstellungswinkel 5,947 Grad. Er kann bei 300 vertikal mal 150 horizontal dpi bei 160 ips drucken. Das Totalschwärzungsbildmuster ist in 11 gezeigt. Die Zeit zwischen zwei Dü sen, die bezüglich eines Totalschwärzungsbildes abfeuern, beträgt 2,16 Sekunden. Wenn er stärker schräg gestellt ist, so dass die Düse 2 und die Düse 11 horizontal ausgerichtet sind, beträgt der Winkel 7,125 Grad. Bei derselben Druckgeschwindigkeit wie 160 ips und einer Auflösung von 300 vertikal mal 150 horizontal dpi beträgt die Zeit zwischen Düsen, die bezüglich eines Totalschwärzungsbildes abfeuern, 2.58 Mikrosekunden. Dies gewährleistet eine größere Zeitspanne für Abfeuerungspulse. Man sollte beachten, dass bei all den obigen Fällen, ohne den Winkel der Druckkopfdrehung zu verändern, ein Drucken bei der doppelten oben angegebenen horizontalen Auflösung erfolgen kann, wenn die Druckgeschwindigkeit auf die Hälfte ihres Maximums abgesenkt wird. Ferner können verschiedene Ausführungsbeispiele auf Druckköpfe mit drei oder mehr Düsenspalten erweitert werden. Folglich nutzen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung die vielen Spalten auf einem Druckkopf vollständig, um ein Drucken mit hoher Geschwindigkeit zu erzielen. Die vertikale Auflösung kann verringert werden, ohne Nullen in den Druckdaten aufzufüllen. Außerdem kann zum Zweck einer höheren Geschwindigkeit oder einer größeren Zeitspanne ein größerer horizontaler Abstand zwischen benachbarten Düsen erzielt werden.
12 zeigt ein Totalschwärzungsbildmuster für ein dreispaltiges Druckmuster, z.B. das in 4 Gezeigte.
13 zeigt eine Druckkopfarchitektur, bei der der Drucker den Druckkopf bezüglich der Papierachse in einem kleinen Winkel dreht, statt den Druckkopf mit der Stift-Y-Achse parallel zu der Papierachse auszurichten. Bei diesem bestimmten Ausführungsbeispiel dreht der Drucker jeden Stift um Arkustangens (1/32) oder 1,79 Grad. Der Druckkopf wird um 1,79 Grad relativ zu der Papierachse gedreht, damit Tropfen in einer geraden Zeile landen, wenn eine korrekte Zeitgebung der Abfeuerungspulse geliefert wird.
14 zeigt die Auswirkung eines Druckens bei der Drehung um 1,79 Grad der 13. Ein einmaliges Abfeuern jeder Düse mit der korrekten Zeitgebung führt bei dieser Geometrie zu einer geraden Zeile von horizontalen Punkten mit einer Auflösung von 600 dpi.
15 zeigt die Auswirkung eines Druckens bei einer voreingestellten Drehung von 1,19 Grad statt einer Drehung um 1,79 Grad Ein einmaliges Abfeuern jeder Düse mit der korrekten Zeitgebung führt bei dieser Geometrie zu einer geraden Zeile von horizontalen Punkten mit einer Auflösung von 300 dpi, wobei Tropfen von ungeradzahligen Düsen ungefähr auf denselben Positionen landen wie die geradzahligen Tropfen und dieselben überlagern.
16 zeigt die Richtung der Drehung – wobei der Drucker von oben betrachtet wird – die einer voreingestellten Drehung um 2,39 Grad entspricht. Ein einmaliges Abfeuern jeder Düse mit der korrekten Zeitgebung führt bei dieser Geometrie zu einer geraden horizontalen Zeile mit einer Auflösung von 300 dpi, wobei ungeradzahlige Tropfen ungefähr auf denselben Positionen landen wie die geradzahligen Tropfen und dieselben überlagern (mit Ausnahme des ersten und des letzten Tropfens).
17 zeigt einen tabellarischen Vergleich zwischen nicht-redundanten Druckmodi und redundanten Druckmodi gemäß diversen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Die letzten beiden Reihen entsprechen nicht-redundanten Druckmodi, wohingegen die ersten vier Reihen den diversen Ausführungsbeispielen redundanter Druckmodi der vorliegenden Erfindung entsprechen.
Somit wurde bei den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ein Tintenstrahldrucker beschrieben, der einen Druckkopf mit einem Düsenarray aufweist, das relativ zu dem Druckmedium geneigt ist. Obwohl die vorliegende Erfindung in bestimmten Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, sollte einleuchten, dass die vorliegende Erfindung nicht als durch derartige Ausführungsbeispiele beschränkt ausgelegt werden sollte, sondern vielmehr gemäß den nachfolgenden Patentansprüchen ausgelegt werden sollte.

Claims

Ein Drucker, der folgende Merkmale aufweist: einen Druckkopf (400), der eine Mehrzahl von im Wesentlichen parallelen Spaltenanordnungen (401–405) von Düsen aufweist; ein Betätigungsglied (302), das mit dem Druckkopf gekoppelt ist, wobei das Betätigungsglied dazu konfiguriert ist, den Druckkopf zwischen einer ersten Position, bei der die Düsen dazu angeordnet sind, bei einer höheren Auflösung entlang einer Medienvorschubsachse zu drucken, und einer zweiten Position, bei der die Düsen dazu angeordnet sind, bei einer höheren Geschwindigkeit und/oder einer höheren Düsendefekttoleranz zu drucken, zu drehen; und eine Einrichtung zum Umschalten eines Druckens von einer eine Fehlfunktion aufweisenden Düse zu einer funktionierenden Düse.
Der Drucker gemäß Anspruch 1, der ferner eine Drucksteuerung umfasst, die wirksam mit dem Betätigungsglied gekoppelt ist, um die Drehung zu steuern.
Der Drucker gemäß Anspruch 2, bei dem die Drucksteuerung einen Drehwinkel festlegt.
Der Drucker gemäß Anspruch 1, der ferner einen Tropfendetektor (204) zum Erfassen einer eine Fehlfunktion aufweisenden Düse aufweist.
Der Drucker gemäß Anspruch 1, der ferner folgende Merkmale aufweist: einen Wagen (203), der dazu ausgelegt ist, den Druckkopf (400) aufzunehmen, wobei der Druckkopf in der Lage ist, eine Tinte mit einer effektiven Düsendichte entlang der Medienvorschubsachse zu drucken, wobei jede Spaltenanordnung entlang der Medienvorschubsachse eine tatsächliche Düsendichte aufweist, die geringer ist als die effektive Düsendichte; wobei das Betätigungsglied (302) in dem Wagen dazu konfiguriert ist, den Druckkopf dahingehend zu orientieren, bei der tatsächlichen Düsendichte entlang der Medienvorschubsachse zu drucken, so dass die einzelnen Düsen in Unterschiedlichen der Spaltenanordnungen in einer Reihe, die im Wesentlichen orthogonal zu der Medienvorschubsachse ist, Tinte auf ein Druckmedium aufbringen können.
Der Drucker gemäß Anspruch 5, bei dem die Tinte eine einfarbige Tinte umfasst.
Der Drucker gemäß Anspruch 5, bei dem der Wagen (203) den Druckkopf während des Druckens entlang einer Bewegungsachse transportiert, die im Wesentlichen orthogonal zu der Medienvorschubsachse ist.
Der Drucker gemäß Anspruch 5, bei dem zumindest zwei Düsen (406–407) abgefeuert werden, um die Punktgröße zu erhöhen.
Der Drucker gemäß Anspruch 1 zum Drucken von Reihen und Spalten eines Druckmediums, der ferner folgende Merkmale aufweist: einen Wagen (400), der dazu ausgelegt ist, den Druckkopf aufzunehmen, wobei der Wagen ferner dazu ausgelegt ist, während eines Druckdurchgangs eine zu den Reihen parallele Bewegungsachse zu überqueren; wobei sich das Betätigungsglied (302) in dem Wagen befindet und dazu konfiguriert ist, den Druckkopf bezüglich der Bewegungsachse derart zu orientieren, dass während des Druckdurchgangs jede der Spalten durch die Düsen einer einzelnen Spaltenanordnung gedruckt wird und verschiedene Spalten durch die Düsen verschiedener Spaltenanordnungen gedruckt werden.
Der Drucker gemäß Anspruch 9, bei dem die Düsen in jeder Spaltenanordnung entlang einer Spaltenachse relativ zu den Düsen in zumindest einer anderen Spaltenanordnung versetzt sind.
Der Drucker gemäß Anspruch 1, der ferner folgende Merkmale aufweist: einen Wagen (400), der dazu auslegt ist, den Druckkopf aufzunehmen, wobei der Wagen ferner dazu ausgelegt ist, während des Druckens eine Bewegungsachse zu überqueren; wobei sich das Betätigungsglied (302) in dem Wagen befindet und dazu konfiguriert ist, den Druckkopf bezüglich der Bewegungsachse derart abzuwinkeln, dass zumindest manche der Düsen in zumindest zwei der Spaltenanordnungen entlang einer Druckachse ausgerichtet sind, die im Wesentlichen parallel zu der Bewegungsachse ist.
Der Drucker gemäß Anspruch 11, bei dem die Düsen in jeder Spaltenanordnung entlang einer Spaltenachse relativ zu den Düsen in zumindest einer anderen Spaltenanordnung versetzt sind.
Der Drucker gemäß Anspruch 11, bei dem die Anzahl von Spalten aus zwei Spalten besteht.
Der Drucker gemäß Anspruch 11, bei dem die Anzahl von Spalten aus drei Spalten besteht.
Der Drucker gemäß Anspruch 11, bei dem jede Spaltenachse in einem vorbestimmten Winkel von einer Medienvorschubsachse, die im Wesentlichen orthogonal zu der Bewegungsachse ist, geneigt ist.
Der Drucker gemäß Anspruch 15, bei dem der vorbestimmte Winkel aus einem Satz von diskreten Winkeln ausgewählt ist.
Der Drucker gemäß Anspruch 16, bei dem der diskrete Winkel aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus etwa 1,19, 2,39, 2,98, 3,58, 4,76, 5,95 und 7,13 Grad besteht.