DE69011319T2

DE69011319T2 - Bidirektionales farbstrahldrucken mit heissschmelzender tinte.

Info

Publication number: DE69011319T2
Application number: DE69011319T
Authority: DE
Inventors: Paul Hoisington; Edward Moynihan; Robert Schaffer; Charles Spehrley
Original assignee: Spectra Inc
Current assignee: Fujifilm Dimatix Inc
Priority date: 1989-12-15
Filing date: 1990-12-11
Publication date: 1995-03-23
Anticipated expiration: 2010-12-12
Also published as: EP0458964A4; JPH04503645A; US5075689A; JP2729331B2; ATE109405T1; KR920700923A; WO1991008902A1; KR960000966B1; EP0458964A1; DE69011319D1; CA2032207C; EP0458964B1; CA2032207A1

Description

Diese Erfindung betrifft ein bidirektionales Tintenstrahl- Druckverfahren mit heißschmelzender Tinte und insbesondere ein neues und verbessertes Tintenstrahl-Druckverfahren mit heißschmelzender Tinte, das eine verbesserte Bildqualität liefert.
Bei herkömmlichen Tintenstrahl-Drucksystemen schleudert ein sich hin- und herbewegender Tintenstrahlkopf, der eine Vielfachanordnung von Tintenstrahlöffnungen aufweist, entsprechende Vielfachanordnungen von Tintentropfen auf ein Substrat, und beim bidirektionalen Drucken werden die Tintentropfen während jeden Durchlaufes des Tintenstrahlkopfes während seiner Hin- und Herbewegung in entgegengesetzte Richtungen nahe dem Aufzeichnungsmedium aufgebracht. Wenn ein bidirektionales Tintenstrahl-Drucksystem ausgelegt ist, Drucken mit Fleißschmelztinte bereitzustellen, können gewisse Schwierigkeiten auftreten, die eine Verschlechterung der Qualität des durch das Drucken erzeugten Bildes zum Ergebnis haben. Beispielsweise kann sich, wie es in der anhängigen Anmeldung beschrieben ist, die als WO-A-90/14957 am 13.12. 1990 mit dem Prioritätsdatum vom 31.05.1989 veröffentlicht worden ist, eine Streifenbildung aus Änderungen ergeben, die durch das bidirektionale Drucken hervorgerufen werden, und dies kann durch verschachteltes, bidirektionales Drucken weniger sichtbar gemacht werden. Andererseits kann sich, wo zwei benachbarte Heißschmelztintenlinien aufeinanderfolgend, während entgegengesetzter aufeinanderfolgender Bewegungen eines Druckkopfes gedruckt werden, die erste Linie noch nicht vollständig verfestigt haben, bevor die zweite Linie gedruckt wird. Wenn die aufeinanderfolgenden, benachbarten Linien mit zwei unterschiedlichen Farben abgesetzt werden, können sich die Tinten entlang der Grenzlinie zwischen den Linien vermischen, wodurch eine unerwunschte Linie der zusammengesetzten Farbe erzeugt wird.
Selbst wenn es kein unerwünschtes Mischen der Farben gibt, erhöht die Wärmeübertragung, die sich von dem Aufbringen der ersten Linie ergibt, die Temperatur des benachbarten Substratbereiches. Als ein Ergebnis mag, wenn die während der nächsten Abtastung des Tintenstrahlkopfes aufgebrachte Linie unmittelbar der vorhergehenden Linie benachbart ist, die erhöhte Substrattemperatur in dem Bereich, wo die zweite Linie aufgebracht wird, bewirken, daß sich die Tinte in dieser Linie in einem höheren Maße ausbreitet, wodurch eine unterschiedliche Bildqualität erzeugt wird.
Wenn ferner zwei Primärfarben übereinander gedruckt werden, um eine zusammengesetzte Farbe zu erzeugen, breitet sich die erste Farbe häufig auf dem Substrat in einem größeren Maße aus, als sich die zweite Farbe auf der ersten Farbe ausbreitet, so daß jeder Tropfen der zweiten Farbtinte von einem Randbereich umgeben ist, in dem nur die erste Farbe gedruckt worden ist. Dies bewirkt, daß der Farbton der zusammengesetzten Farbe in Richtung zu der ersten, gedruckten Farbe verschoben wird. Wenn unterschiedlich benachbarte Bereiche, die aus der gleichen, zusammengesetzten Farbe gebildet sind, durch Aufbringen der Primärfarben in der umgekehrten Reihenfolge gedruckt werden, was während des bidirektionalen Farbdruckens auftreten kann, werden die Farbtöne der zusammengesetzten Farbe in den benachbarten Bereichen in Richtung zu der zuerst aufgebrachten Primärfarbe verschoben, so daß Bereiche, in denen die zusammengesetzte Farbe in entgegengesetzten Richtungen aufgebracht wird, eine Farbstreifenbildung zeigen. Ferner fließt die zweite Tinte, die in dem gleichen Bereich aufgebracht werden soll, überlicherweise nicht in das Substrat, was ein schwächeres Anhaften ergeben kann, das zu einem Abplatzen oder Abspringen der zweiten Tinte von dem Bild führen kann.
US-A-4864328 offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines bidirektionalen Farbdrucksystems mit heißschmelzender Tinte, um ein farbiges Bild auf einem Substrat zu erzeugen, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt dem System einen abtastenden Tintenstrahlkopf bereitzustellen, der eine Vielfachanordnung von Öffnungen für jede Primärfarbe der Tinte hat, wobei jede Primärfarbenöffnung betriebsmäßig zu einer von jeder der anderen Primärfarbenöffnungen in der Abtastbewegungsrichtung des Kopfes ausgerichtet ist; und Aufbringen von Tropfen unterschiedlicher Farbe von Heißschmelztinten von dem abtastenden Tintenstrahlkopf auf dieselbe Stelle auf dem Substrat, wodurch alle Tropfen der bildenden Tinte, die benötigt werden, eine zusammengesetzte Farbe zu erzeugen, auf dieselbe Stelle in einer Zeitdauer von nicht mehr als 100 Millisekunden aufgebracht werden; dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer kurz genug ist, so daß der letzte Tropfen, der an derselben Stelle aufgebracht worden ist, aufgebracht wird, bevor der erste Tropfen, der an dieser Stelle aufgebracht worden ist, verfestigt ist, und daß jede Linie, die während einer Abtastung des Tintenstrahlkopfes erzeugt worden ist, von einer Linie, die während der vorhergehenden Abtastung erzeugt worden ist, um wenigstens eine Linienweite beabstandet ist, um die thermische Wechselwirkung zwischen den Linien zu verringern.
In den beigefügten Zeichnungen:
Fig. 1 ist eine schematische, diagrammartige Ansicht, die die Arbeitsweise eines typischen Farbtintenstrahlsystems nach dem Stand der Technik darstellt;
Fig. 2 ist eine graphische Darstellung, die die Schwelle für die sichtbare Erkennbarkeit von Bildstreifenbildung als eine Funktion des Konstrastes und der Raumperiode darstellt;
Fig. 3 ist eine schematische, diagrammartige Ansicht, die die Anordnung von Tintenstrahlöffnungen in einen repräsentativen Tintenstrahlkopf darstellt, der für das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird; und
Fig. 4 ist eine schematische, diagrammartige Ansicht, die die Anordnung von Tintenstrahlöffnungen in einer anderen Form eines Tintenstrahlkopfes darstellt, der für das Verfahren gemäß der Erfindung verwendet wird.
In der schematischen Darstellung der Fig. 1, die die Arbeitsweise eines typischen Farbtintenstrahlsystems nach dem Stand der Technik zeigt, weist ein Tintenstrahlkopf 10 eine Vielfachanordnung 11 von Öffnungen auf, aus denen Tinte tröpfchenweise auf ein Substrat 12 während aufeinanderfolgender, hin- und hergehender Bewegungen des Kopfes 10 in der durch den Pfeil 14 angegebenen Richtung ausgestoßen wird, um ein Muster 13 auf dem Substrat zu erzeugen. Um ein Farbbild zu erzeugen, ist die Vielfachanordnung 11 von Öffnungen in vier Öffnungsgruppen 15, 16, 17 und 18 unterteilt, von denen jede beispielsweise sechs Öffnungen hat, um vier unterschiedliche Tinten, wie gelbe, magenta, zyaninblaue bzw. schwarze auf das Substrat 12 aufzubringen. Während des bidirektionalen Farbdruckens, das heißt Drucken während der Bewegung des Kopfes in beide Richtungen, kann das Substrat 12 in der Richtung des Pfeils 19 nach jeder Abtastung des Kopfes 10 um eine Strecke 20 fortbewegt werden, die gleich der Länge von jeder der Öffnungsgruppen 15-18 in der Bewegungsrichtung 19 des Substrats ist.
Um Drucken mit hoher Auflösung bereitzustellen, sollte der Abstand in der Bewegungsrichtung des Substrats 19 zwischen benachbarten Öffnungen in der Vielfachanordnung 11 so klein wie möglich sein, und um einen Tintenstrahlkopf zu schaffen, der einen kleineren, wirksamen Abstand hat, ist die Vielfachanordnung der Öffnungen normalerweise unter einem Winkel in bezug auf die Richtung der Hin- und Herbewegung 13 des Kopfes geneigt, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Ferner kann ein geringerer Abstand der Linien, die von dem Tintenstrahlkopf erzeugt werden, durch verschachteltes Abtasten erhalten werden, bei dem das Substrat 12 um eine Strecke, die einem ungeraden Vielfachen des halben Abstandes der Öffnungen in der Richtung des Pfeils 19 entspricht, nach jeder Abtastung des Kopfes vorwärtsbewegt wird, wie es in der obengenannten, anhängigen Anmeldung beschrieben ist. Bei der schematischen Darstellung des Kopfes 10, die in Fig. 1 gezeigt ist, sind nur 24 Öffnungen in der Vielfachanordnung 11 gezeigt, aber es ist zu erkennen, daß die Vielfachanordnung ausgedehnt werden kann, so daß eine größere Anzahl von Öffnungen, wie 48, 72 oder 96 geschaffen wird.
Bei der Betriebsart, bei der das Substrat 12 in die Richtung 19 um eine Strecke 20 zwischen aufeinanderfolgenden Querbewegungen des Tintenstrahlkopfes 10 vorwärtsbewegt wird, erscheint die Tinte, die auf das Substrat durch die Öffnungsgruppen 15, 16, 17 und 18 aufgebracht wird, in vier benachbarten Bändern 21, 22, 23 bzw. 24, während der ersten Abtastung des Kopfes, und während der nächsten Abtastung bringt jede Öffnungsgruppe die entsprechende Farbtinte auf das nächste, benachbarte Band in der Gruppe auf, so daß nach vier aufeinanderfolgenden Abtastungen alle vier Tintenfarben auf die geeigneten Stellen in dem Band 24 aufgebracht worden sind, so daß die erwünschten, zusammengesetzten Farben erzeugt werden. In ähnlicher Weise erzeugen jedem der anderen Bänder in dem Bild 13 benachbarte, aufeinanderfolgende Abtastungen des Kopfes 10 zusammengesetzte Farben in diesen Bereichen.
Bei solchen Farbdrucksystemen treten gewisse Schwierigkeiten auf. Beispielsweise kann das Drucken einer Farbe in einem Bereich unmittelbar einem Bereich benachbart, der mit einer anderen Farbe gedruckt worden ist, bevor sich die erste, gedruckte Farbe verfestigt hat, bewirken, daß sich zwei Farben mischen und eine unerwünschte Linie der zusammengesetzten Farbe zwischen den Bereichen erzeugen.
Wenn beispielsweise Magentatinte aus den Öffnungen 17 in dem Kopf 10 gleichzeitig mit zyaninblauer Tinte aus den Öffnungen 16 aufgebracht wird oder unmittelbar danach aufgebracht wird und bevor sich diese Tinte verfestigt hat, fließen die magenta und die zyaninblaue Tinte entlang der Linie zwischen den Bändern 22 und 23 in dem Bild 13 zusammen und vermischen sich, um eine unerwünschte, blaue Linie 25 zwischen ihnen zu erzeugen. Und, selbst wenn sich die benachbarten, erzeugten Farbtinten nicht mischen, eine unerwünschte Farblinie auf diese Weise zu erzeugen, bewirkt die Wärmeübertragung zwischen dem Bereich, in dem eine Linie gedruckt wird, und dem Bereich, in dem eine benachbarte Linie zu der gleichen Zeit gedruckt wird oder unmittelbar danach gedruckt wird, daß sich die Tinte in der zweiten Linie in einem unterschiedlichen Maß ausbreitet, was Bildunregelmäßigkeiten ergibt.
In vielen Fällen ist es wünschenswert, zwei oder mehrere Gruppen von Öffnungen zu haben, die dieselbe Farbtinte in einer Vielfachanordnung von Öffnungen in einen Tintenstrahlkopf liefert. So mag beispielsweise die Vielfachanordnung 11 ausgedehnt werden, indem zwei oder mehrere Sätze Öffnungsgruppen, ähnlich den Öffnungsgruppen 15-18, hinzugefügt werden. In solchen Fällen ist es möglich, eine gegebene, zusammengesetzte Farbe zu erzeugen, indem die sie bildenden Farben in irgendeiner Reihenfolge gedruckt werden, das heißt, blau mag erzeugt werden, indem zuerst magenta gedruckt wird und dann zyaninblau, oder indem zuerst zyaninblau und dann magenta gedruckt wird. Weil sich die zweite, aufzubringende Farbe normalerweise nicht so stark wie die erste, aufgebrachte Farbe ausbreitet, ist etwas Tinte in jedem Tropfen der ersten Farbe, die aufzubringen ist, nicht vollständig von einem entsprechenden Tropfen der zweiten, aufzubringenden Farbe überdeckt, was bewirkt, daß der Farbton der zusammengesetzten Farbe in Richtung zu der der ersten Tintenfarbe verschoben wird. Somit wird der Farbton einer blauen Farbe, die durch Drucken von Zyaninblau vor Magenta erzeugt wird, etwas in Richtung zu blau verschoben, und der Farbton eines blau, das durch Drucken von Magenta vor Zyaninblau erzeugt wird, wird etwas in Richtung zu Magenta verschoben. Infolgedessen kann sich, wenn zwei benachbarte Bänder einer zusammengesetzten Farbe erzeugt werden, indem die sie bildenden Farben in der umgekehrten Ordnung gedruckt werden, eine erfaßbare Streifenbildung ergeben, wie es in der obengenannten, anhängigen Anmeldung beschrieben ist.
Ein bidirektionales Farbstrahlsystem für heißschmelzende Tinte ist angeordnet, eine oder mehrere zusätzliche Farben in demselben Bereich auf dem Substrat zu überdrucken, bevor sich die erste, gedruckte Farbe verfestigt hat, wodurch ein Vermischen der sie bildenden Farbtinten sichergestellt wird und Unterschiede bei der Ausbreitung von Tropfen aufeinanderfolgend gedruckter Farben vermieden werden, die Änderungen bei dem Farbton bewirken. Zu diesem Zweck wird ein Tintenstrahlkopf geschaffen, in dem jede der Öffnungen, die eine Primärfarbtinte auf das Substrat aufbringt, in der Bewegungsrichtung des Tintenstrahlkopfes zu den Öffnungen zum Aufbringen der anderen Primärfarbtinten ausgerichtet und eng davon beabstandet ist, so daß während jedem Durchlaufes des Tintenstrahlkopfes nahe dem Substrat Tropfen aller drei Primärfarben aufeinanderfolgend innerhalb einer begrenzten Zeitdauer auf denselben Bereich des Substrats aufgebracht werden.
Da Heißschmelztinte sich im wesentlichen auf einem Substrat innerhalb von ungefähr 100 Millisekunden nach dem Aufbringen und üblicherweise innerhalb von ungefähr 50 Millisekunden verfestigt, sind der Abstand der Öffnungen und die Bewegungsgeschwindigkeit des Tintenstrahlkopfes ausgewählt, sicherzustellen, daß alle Tropfen der sie bildenden Tinte, die benötigt werden, eine zusammengesetzte Farbe zu erzeugen, auf demselben Bereich des Substrats im wesentlichen in weniger als 100 Millisekunden, wünschenswerter Weise in weniger als 50 Millisekunden, und vorzugsweise in weniger als ungefähr 25 Millisekunden aufgebracht werden. Somit sollten bei einem Kopf 10, der das Substrat 12 mit einer Geschwindigkeit von 100 cm/sec. abtastet, der Abstand zwischen den Öffnungen, die die ersten und letzten Tintentropfen denselben Bereich des Substrats zuführen, um eine Mischfarbe zu bilden, nicht mehr als 10 cm beabstandet sein, wünschenswerterweise nicht mehr als 5 cm und bevorzugt nicht mehr als ungefähr 2,5 cm. Bei kleineren Abtastgeschwindigkeiten, wie 20 cm/sec. sollten entsprechend kleinere, maximale Öffnungsabstände, wie 2 cm, wünschenswerterweise 1 cm und bevorzugt 0,5 cm vorgesehen werden. Bei einer Abtastgeschwindigkeit von 10 cm/sec. sollte der maximale Abstand nicht mehr als 1 cm und vorzugsweise 0,5 cm sein.
Wie vorhergehend erwähnt worden ist, kann bidirektionales Tintenstrahldrucken Änderungen bei der Dichte oder dem Farbton bewirken, die sichtbar erfaßbare Farbstreifenbildung erzeugen. Wie es oben beschrieben worden ist, kann sich beispielsweise der Farbton von Farben, die durch Übereinanderdrucken einer Kombination von Primärfarben erzeugt worden sind, in Abhängigkeit von der Reihenfolge ändern, in der die Primärfarben auf das Substrat aufgebracht worden sind. Fig. 2 stellt mit einer logarithmischen Skala die Wirkung von Anderungen beim Kontrast zwischen benachbarten Streifen unterschiedlicher, räumlicher Perioden auf die sichtbare Wahrnehmbarkeit solcher Streifen in einem Tintenstrahlbild dar, wobei ein prozentualer Kontrast auf der Ordinatenskala dargestellt ist und Änderungen bei der räumlichen Periode in Zoll auf der Abszissenskala dargestellt sind. Die Linie 26 in Fig. 2 stellt die Grenze der sichtbaren Wahrnehmbarkeit dar, wenn die Streifenbildung eine Rechteckwellenfunktion der Intensität ist, und die Linie 27 in Fig. 2 stellt die Grenze dar, wenn die Streifenbildung eine Sinusfunktion der Intensität ist. Wie es durch beide Linien 26 und 27 gezeigt ist, ist die Streifenbildung dort, wo der Kontrast zwischen benachbarten Streifen 10 % ist, für alle Raumperioden größer als ungefähr 0,01 Zoll (0,25 mm) erfaßbar, wohingegen bei einem Kontrast von 1 % zwischen benachbarten Streifen die Streifenbildung für sinusförmige Änderungen der Dichte nur erfaßbar ist, wenn die Raumperiode zwischen ungefähr 0,02 und ungefähr 0,5 Zoll (0,5 mm und 1,25 mm) ist und für Rechteckwellenänderungen der Dichte bei allen Raumperioden oberhalb von 0,02 Zoll (0,5 mm).
Fig. 3 stellt die Anordnung der Öffnungen bei einer Form eines Tintenstrahlkopfes dar, die ausgelegt ist, schwarzes und Mehrfarbdrucken zu erzeugen. In diesem Fall weist ein Kopf 33 eine Vielfachanordnung 34 auf, die aus 16 Öffnungen besteht, die angeordnet sind, schwarze Tinte herauszuschleudern, und drei benachbarte Vielfachanordnungen 35, 36 und 37 von je acht Öffnungen, die angeordnet sind, gelbe, magenta bzw. zyaninblaue Tinte herauszuschleuchern, wobei diese Öffnungen zu den abwechselnden Öffnungen in der Vielfachanordnung 34 ausgerichtet sind und einen Gesamtabstand von beispielsweise 1 cm haben. Der Kopf 33 wird gemäß der Erfindung zum bidirektionalen Farbdrucken verwendet, bei dem alle Öffnungen für Farbtinte in den Vielfachanordnungen 35, 36 und 37 und die acht Öffnungen für schwarze Tintenstrahlen in der Vielfachanordnung 34, die in der Abtastrichtung 38 zu den Öffnungen der Farbtinten ausgerichtet sind, verwendet werden, und das Substrat wird um ein ungerades Vielfaches des halben Abstandes zwischen benachbarten Farbtintenöffnungen zwischen aufeinanderfolgenden Druchläufen (80 Linien pro cm) zum Beispiel, vorwärtsbewegt, so daß verschachtelte Linien bereitgestellt werden. Somit haben bei Bildlinienabständen von 200 Linien Pro Zoll (80 Linien pro cm) zum Beispiel irgendwelche Unterschiede der Intensität oder des Farbtons, die sich aus der Umkehrung der Reihenfolge des Absetzens der gefärbten Tintentropfen ergeben, eine Raumperiode, die kleiner als die untere Grenze zur sichtbaren Erfaßbarkeit des Streifenbildungseffektes ist, wie es in Fig. 2 gezeigt ist.
Da ferner jede Farbtintenöffnung in den Vielfachanordnungen 35, 36 und 37 zu den anderen Farbtintenöffnungen in der Bewegungsrichtung des Kopfes 33 ausgerichtet ist und diese Öffnungen eng an dem Kopf bei einer Abtastgeschwindigkeit von zum Beispiel 20 cm pro Sekunde beabstandet sind, werden die aufeinanderfolgenden Tröpfchen unterschiedlicher Farbtinten, die auf denselben Bereich des Substrats aufgebracht werden, um ein zusammengesetztes Farbbild zu bilden, innerhalb von ungefähr 50 Millisekunden aufgebracht, das heißt bevor sich der erste Tropfen verfestigt hat. Infolgedessen werden sich die Tinten vermischen und Farbtonänderungen, die sich aus dem Aufbringen der Tinten in der umgekehrten Reihenfolge ergeben, werden vermieden.
Wenn der Kopf 33 verwendet wird, um schwarze Bilder zu drucken, kann die gesamte Vielfachanordnung der schwarzen Öffnungen 34 verwendet werden. In diesem Fall wird das Substrat um eine Strecke, die gleich der Länge der Vielfachanordnung 34 plus den Abstand zwischen benachbarten Öffnungen in dieser Vielfachanordnung ist, zwischen aufeinanderfolgenden Durchläufen des Kopfes vorwärtsbewegt, wodurch Bilder bei der doppelten Geschwindigkeit wie beim Farbdrukken erzeugt werden. Wenn sich eine Randungleichmäßigkeit aus den Positionierungsfehlern zwischen Durchläufen ergibt, werden nur abwechselnde Öffnungen in der Vielfachanordnung 34 verwendet, und die durch aufeinanderfolgenden Durchläufe des Tintenstrahlkopfes erzeugten Linien werden in der Weise verschachtelt, wie es in der obengenannten WO-A-90/14957 beschrieben ist.
Fig. 4 stellt eine andere Anordnung von Öffnungen in einem Tintenstrahlkopf dar, um eine unmittelbare Anwendung der Tropfen der eine zusammengesetzte Farbe bildenden Farben zu liefern. In diesem Fall enthält die Vielfachanordnung von Öffnungen dreimal so viele Öffnungen für schwarze Tinte, wie für jede der Primärfarben Gelb, Magenta und Zyaninblau, wodurch gestattet wird, Bilder, die nur aus schwarzer Tinte bestehen, mit der dreifachen Geschwindigkeit von Bildern zu drucken, die Farbe enthalten.
In der vergrößerten, schematischen Darstellung der Fig. 4 weist der Tintenstrahlkopf 40 zwölf schwarze Öffnungen 41-52 auf, die in benachbarten Paaren angeordnet sind, und drei Sätze von jeweils vier Öffnungen 53-56, 57-60 und 61-64 für jede der Primärfarben Zyaninblau, Magenta bzw. Gelb sind in benachbarten Paaren angeordnet. Wie es durch die vier parallelen Linien 65, 66, 67 und 68 angegeben ist, die sich parallel zu der Richtung der Hin- und Herbewegung des Kopfes erstrecken, die durch den Pfeil 69 dargestellt ist, ist jede Primärfarbenöffnung zu einer von jeder der anderen Primärfarbenöffnungen und einer schwarzen Öffnung in der Bewegungsrichtung des Kopfes ausgerichtet. Somit sind die Öffnung 42 für Schwarz, die Öffnung 53 für Zyaninblau, die Öffnung 57 für Magenta und die Öffnung 61 für Gelb entlang der Linie 65 in der Bewegungsrichtung des Kopfes 40 ausgerichtet, und die Öffnung 54 für Zyaninblau, die Öffnung 58 für Magenta, die Öffnung 45 für Schwarz und die Öffnung 62 für Gelb sind entlang der Linie 66 ausgerichtet. Ferner sind zwei schwarze Öffnungen 43 und 44 gleichförmig zwischen den Linien 65 und 66 so beabstandet, daß, wenn ein Bild, das nur aus schwarzer Tinte besteht, gedruckt wird und keine Farbmischung eingeschlossen ist, diese Öffnungen zusammen mit den schwarzen Öffnungen auf den Linien 65-68 und den anderen Öffnungen für schwarze Tinte, die nicht auf diesen Linien liegen, verwendet werden können, um Bilder mit einer dreimal so großen Geschwindigkeit wie die Geschwindigkeit für das Farbdrucken zu drucken. Mit den Öffnungen zum Ausstoßen derselben Farbtinte, die in benachbarten Paaren angeordnet sind, können die in US-A-4,835,554 beschriebenen Vorteile bereitgestellt werden.
Zum Farbdrucken entspricht der Abstand der Linien 65, 66, 67 und 68 nicht dem Abstand benachbarter Linien in dem auf dem Substrat gedruckten Endbild. Stattdessen wird das Abtasten so angeordnet, daß der Abstand der Linien in dem auf das Substrat gedruckten Endbild ein Bruchteil, wie ein Sechstel oder ein Achtel, des Abstandes der in Fig. 4 gezeigten Linien ist, indem das Substrat veranlaßt wird, um eine Strecke vorwärtsbewegt zu werden, die kleiner als der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Abtastungen des Druckkopfes in der nachfolgend beschriebenen Weise ist. Obgleich nur 24 Öffnungen in der schematischen Darstellung der Fig. 4 gezeigt sind, kann die Anordnung der Öffnungen ausgedehnt werden, um eine größere Anzahl Öffnungen, wie 48, 72 oder 96 einzuschließen.
Zur Erleichterung der Herstellung ist der minimale Abstand in der Abtastrichtung zwischen benachbarten Öffnungen vorzugsweise nicht kleiner als ungefähr 0,5 mm. Somit kann die erste und die letzte Öffnung, die auf jeder der Linien 65, 66, 67 und 68 angeordnet ist, ungefähr 5 mm beabstandet sein, so daß bei einer so geringen Abtastgeschwindigkeit wie 10 cm/sec. die Zeit zwischen dem Aufbringen des ersten und des letzten Tintentropfens an derselben Stelle weniger als ungefähr 50 Millisekunden ist. Bei höheren Abtastgeschwindigkeiten, wie 100 cm/sec, ist die Zeit zwischen dem Aufbringen des ersten und letzten Tropfens entsprechend geringer, wie 5 Millisekunden.
Infolgedessen wird mit dieser Anordnung ebenso wie mit der der Fig. 3 der letzte Tropfen eines Farbanteils einer Heißschmelztinte, die benötigt wird, eine zusammengesetzte Farbe zu erzeugen, in demselben Bereich aufgebracht, bevor sich der erste Tropfen verfestigt hat, wodurch bewirkt wird, daß die unterschiedlichen Farben gemischt werden. Dies verhindert Farbtonänderungen in der zusammengesetzten Farbe, die sich aus dem Ausbreiten eines Tintentropfens einer ersten Anteilsfarbe in einem größeren Maße als ein nachfolgender Tintentropfen einer Anteilsfarbe ergeben würde. Deshalb wird der Farbton der zusammengesetzten Farbe nicht als ein Ergebnis einer unterschiedlichen Reihenfolge des Aufbringens der sie bildenden Tropfen geändert, die sich aus dem Aufbringen der Anteilsfarben in der entgegengesetzten Reihenfolge während der Bewegung des Druckkopfes in entgegengesetzte Richtungen in einem bidirektionalen Drucksystem ergibt.
Um eine thermische Wechselwirkung zwischen der Tinte in einer Linie eines Bildes und der Tinte in einer anschließend gedruckten Linie zu vermeiden, was ein unterschiedliches Tintenausbreiten und ein mögliches Vermischen von Anteilsfarben hervorrufen könnte, das eine unerwünschte Mischfarblinie erzeugt, ist das Tintenstrahldrucksystem der Erfindung so ausgebildet, daß sichergestellt wird, daß keine Linie eines Farbbildes innerhalb zweier Bildlinien einer Bildlinie gedruckt wird, die während der vorhergehenden Abtastung des Kopfes gedruckt worden sind. Zu diesem Zweck weisen die Linien 65-68 der Fig. 4, die die Tintenöffnungen der Primärfarben haben, einen Abstand von wenigstens vier Bildlinien auf, wie sechs Bildlinien, das heißt einen Abstand, der fünf Abtastungen des Kopfes 40 verlangt, zu erzeugen, daß die Linien zwischen den Bildlinien liegen, die von den Öffnungen auf den Linien 65-68 während einer Abtastung gedruckt worden sind.
Zum Farbdrucken mit dieser Ausgestaltung werden nur die Öffnungen, die auf den Linien 65-68 angeordnet sind, verwendet, und bei der dargestellten Ausführungsform werden nur vier Linien während jeder Abtastung gedruckt. Mit dieser Ausgestaltung erzeugt das Vorwärtsbewegen des Substrats durch aufeinanderfolgende Sequenzen von Bildlinienschritten von 2, 2, 3, 2, 2 und 13 ein vollständiges Farbbild. Wenn der Bildlinienabstand 150 pro Zoll (6 pro mm) ist, liegt irgendwelche bidirektionale Streifenbildungswirkung, die sich beispielsweise aus Änderungen der Flugzeit der Tropfen ergeben mag, die auf das Substrat während der Kopfbewegung in entgegengesetzte Richtungen aufgebracht werden, unterhalb der Sichtbarkeitsgrenze, die oben in bezug auf die Fig. 2 beschrieben worden ist. Wenn eine größere Anzahl Öffnungen, wie 68 oder 96, vorgesehen ist, wird bei einer entsprechenden Zunahme der Anzahl von während jeder Abtastung gedruckten Farblinien die letzte Vorwärtsbewegung des Substrats in der obigen Sequenz entsprechend erhöht, das heißt auf 37 oder 85 Linien statt 13 Linien. Wenn keine Farbe in dem Bild verlangt wird, werden alle schwarzen Öffnungen verwendet, und, da diese Öffnungen mit zwei Bildlinien bei der dargestellten Ausführungsform beabstandet sind, kann das Substrat in der Weise vorwärtsbewegt werden, die in der obengenannten, anhängigen Anmeldung beschrieben ist, um eine Randunebenheit zu vermeiden, beispielsweise eine Bildlinie nach einem Durchlauf und 23 Bildlinien nach dem nächsten Durchlauf.
Bei Bildlinien, die 150 pro Zoll (6 pro mm) beabstandet sind, beträgt die durchschnittliche Verschachtelungsfrequenz durch diese Ausgestaltung 100 pro Zoll (4 pro mm). Wie es in Fig. 2 gezeigt ist, ist irgendwelche Streifenbildung, die durch diese Ausgestaltung erzeugt wird, nicht erfaßbar, solange der Kontrast zwischen benachbarten Streifen ungefähr 10 % überschreitet.
Wenn eine Vielfachanordnung, die mehr als 24 Öffnungen aufweist, wie eine Vielfachanordnung von 96 Öffnungen, vorgesehen ist, ist es möglich, die aufeinanderfolgenden Vorwärtsbewegungsstrecken des Substrats gleichförmiger zu machen, indem geeignete Vielfache von 6 jedem der Schritte in der oben angegebenen Sequenz hinzugefügt werden. Die gleichförmigste Sequenz von Vorwärtsbewegungsstrecken des Substrats wäre in diesem Fall 14, 20, 15, 14, 14, 19. Da gleichförmigere Fortbewegungsstrecken des Substrats eine größere Genauigkeit der Substratsfortbewegung erlauben, mag diese Anordnung in vielen Fällen wünschenswert sein. Irgendwelche Dichteschwankungen, die periodisch bei 96 Linien bei einer Anordnung von 96 Öffnungen sein können, sind ferner auf sechs unterschiedliche Bereiche des Bildes verteilt, wodurch ferner bewirkt wird, daß die Änderungen mit einer höheren Raumfrequenz auftreten.
Wenn die ausgerichteten Öffnungsanordnungen auf den Linien 65-68 nur mit zwei oder drei Bildlinien statt mit sechs Bildlinien beabstandet werden, könnte eine unerwünschte thermische Wechselwirkung auftreten, wie es oben beschrieben worden ist. Während eine solche thermische Wechselwirkung vermieden werden kann, wenn die Linien der Öffnungen mit vier Bildlinien beabstandet sind, verlangt diese Anordnung zwei aufeinanderfolgende Vorwärtsbewegungen des Substrats um zwei Bildlinien, dem ein Überspringen folgt, um ein Übereinanderdrucken der Linien zu vermeiden, die während der ersten Abtastung gedruckt worden sind. Ferner ist bei Bildlinien, die mit 150 pro Zoll (6 pro mm) beabstandet sind, die Verschachtelungsfrequenz bei einem Vierbildlinien-Abstand der Linien nur 75 pro Zoll (3 pro mm), was eine erfaßbare Streifenbildung ergeben könnte, wenn der Kontrast zwischen benachbarten Streifen 3 % ist, wie es in Fig. 2 gezeigt ist.
Andererseits liefert ein Abstand von acht Bildlinien für die Linien der Öffnungen 65-68 die gleichen Vorteile, wie die oben beschriebene Ausgestaltung, die einen Abstand von sechs Bildlinien hat. Ferner kann mit einer Fortbewegungssequenz des Substrats mit sieben Fortschaltungen von drei Bildlinien, von denen jede von einer Fortschaltung mit elf Linien gefolgt ist, ein vollständiges Bild gebildet werden. Bei einem Linienabstand von 150 pro Zoll (6 pro mm) ist die Verschachtelungsfrequenz in dem Bild 150 pro Zoll (6 pro mm), wodurch irgendeine erfaßbare Streifenbildung unabhängig von dem Kontrast ausgeschlossen wird, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Wenn die Anzahl der Öffnungen in der Vielfachanordnung größer als 24 ist, sollte die Sequenz der Substratvorwärtsbewegungen aus sieben dreilinigen Vorwärtsbewegungen bestehen, denen eine Vorwärtsbewegung von beispielsweise 25 Linien bei einer Vielfachanordnung mit 48 Öffnungen folgt, wobei acht Linien pro Abtastung gedruckt werden, oder 73 Linien für eine Vielfachanordnung von 96 Öffnungen, wobei sechzehn Linien pro Abtastung gedruckt werden. Indem ferner die geeigneten Vielfachen von acht jeden der ersten sieben Fortbewegungsschritte des Substrats hinzugefügt werden, können gleichförmigere Fortbewegungsstrecken des Substrats in einer Weise erhalten werden, die der oben in bezug auf die Ausführungsform beschriebenen ähnlich ist, die einen Abstand von sechs Bildlinien aufweist.
Obgleich das Verfahren der Erfindung, wie es beansprucht ist, hier unter Bezugnahme auf eine besondere Vorrichtung beschrieben worden ist, können viele Abwandlungen und Abänderungen dabei ohne weiteres für den Durchschnittsfachmann auf diesem Gebiet erscheinen. Beispielsweise könnten die Schwarz- und Farböffnungsanordnungen 34 und 35-37 bei dem in Fig. 3 gezeigten Kopf 33 unter unterschiedlichen Winkeln zu der Bewegungsrichtung des Druckkopfes in einer Weise ausgerichtet sein, die der in Verbindung mit Fig. 2 der US-A- 4,864,328 beschriebenen ähnlich ist, aber wobei die unterschiedlichen Farböffnungen in den Vielfachanordnungen und einige der schwarzen Öffnungen in der Bewegungsrichtung des Druckkopfes ausgerichtet sind. Demgemäß sind alle solche Abänderungen und Abwandlungen eingeschlossen, die innerhalb des beabsichtigten Bereiches der Erfindung, wie sie beansprucht ist, sind.

Claims

1. Ein Verfahren zum Betreiben eines bidirektionalen Farbdrucksystems mit Heißschmelztinte, um ein gefärbtes Bild auf einem Substrat zu erzeugen, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt dem System einen abtastenden Tintenstrahlkopf (33, 40) bereitzustellen, der eine Vielfachanordnung von Öffnungen (35-37, 53-64) für jede Primärfarbe der Tinte hat, wobei jede Primärfarbenöffnung betriebsmäßig zu einer von jeder der anderen Primärfarbenöffnungen in der Abtastbewegungsrichtung des Kopfes ausgerichtet ist; und Aufbringen von Tropfen unterschiedlicher Farbe von Heißschmelztinten von dem abtastenden Tintenstrahlkopf auf dieselbe Stelle auf dem Substrat, wodurch alle Tropfen der bildenden Tinte, die benötigt werden, eine zusammengesetzte Farbe zu erzeugen, auf dieselbe Stelle in einer Zeitdauer von nicht mehr als 100 Millisekunden aufgebracht werden; dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer kurz genug ist, so daß der letzte Tropfen, der an derselben Stelle aufgebracht worden ist, aufgebracht wird, bevor der erste Tropfen, der an dieser Stelle aufgebracht worden ist, verfestigt ist, und daß jede Linie, die während einer Abtastung des Tintenstrahlkopfes erzeugt worden ist, von einer Linie, die während der vorhergehenden Abtastung erzeugt worden ist, um wenigstens eine Linienweite beabstandet ist, um die thermische Wechselwirkung zwischen den Linien zu verringern.

2. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner umfassend Halten des Substrats, auf dem ein Heißschmelztintenbild gedruckt werden soll, auf einer Substratstütze, Abtasten des Tintenstrahlkopfes (33, 40) in bezug auf die Oberfläche eines Substrats, daß auf der Substratstütze gehalten ist, und Ausschleudern von Tropfen von Heißschmelztinte selektiv auf das Substrat, um ein erwünschtes Bild zu bilden, und Vorwärtsbewegen des Substrats in einer Richtung quer zu der Bewegungsrichtung der Tintenstrahlkopfeinrichtung.

3. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem der Abstand der ausgerichteten Öffnungen (35-37, 53-64) und die Bewegungsgeschwindigkeit des Tintenstrahlkopfes (33, 40) derart sind, daß die Zeit zwischen dem Aufbringen des ersten und des letzten Tintentropfens von den ausgerichteten Öffnungen in denselben Bereich auf der Substratoberfläche nicht mehr als ungefähr 50 Millisekunden ist.

4. Ein Verfahren gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der maximale Abstand zwischen den ausgerichteten Öffnungen (35-37, 33-64) nicht mehr als ungefähr 10 cm ist.

5. Ein Verfahren gemäß Anspruch 4, bei dem der maximale Abstand zwischen den ausgerichteten Öffnungen (35-37, 33-64) nicht mehr als ungefähr 5 cm ist.

6. Ein Verfahren gemäß Anspruch 5, bei dem der maximale Abstand zwischen den ausgerichteten Öffnungen (35-37, 33-64) nicht mehr als ungefähr 2,5 cm ist.

7. Ein Verfahren gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Bewegungsgeschwindigkeit des Tintenstrahlkopfes (33, 40) in bezug auf das Substrat wenigstens ungefähr 10 cm pro sec. ist.

8. Ein Verfahren gemäß Anspruch 7, bei dem die Bewegungsgeschwindigkeit des Tintenstrahlkopfes (33, 40) in bezug auf das Substrat wenigstens ungefähr 20 cm pro sec. ist.

9. Ein Verfahren gemäß Anspruch 8, bei dem die Bewegungsgeschwindigkeit des Tintenstrahlkopfes (33, 40) in bezug auf das Substrat wenigstens ungefähr 100 cm pro sec. ist.

10. Ein Verfahren gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, daß ferner eine Vielfachanordnung von Öffnungen (34, 41-52) für schwarze Tinte umfaßt, wobei jede Primärfarbenöffnung (35-37, 53-64) betriebsmäßig zu einer von jeder der anderen Primärfarbenöffnungen und einer schwarzen Öffnung in der Abtastrichtung ausgerichtet ist.

11. Ein Verfahren gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Substrat um eine Strecke von weniger als dem Abstand zwischen benachbarten, ausgerichteten Mehrzahlen von Öffnungen in dem Tintenstrahlkopf (33, 40) zwischen aufeinanderfolgenden Abtastungen der Tintenstrahlkopfeinrichtung in bezug auf ein Substrat vorwärtsbewegt wird.

12. Ein Verfahren gemäß Anspruch 11, bei dem der Abstand von benachbarten Mehrzahlen von ausgerichteten Öffnungen sechs Bildlinien in einem Bild entspricht, das auf einem Substrat durch das Tintenstrahlsystem erzeugt werden soll.

13. Ein Verfahren gemäß Anspruch 12, bei dem das Substrat mit einer Sequenz von fünf Stufen vorwärtsbewegt wird, die den Bildzeilenschritten von 2, 2, 3, 2, 2 oder Zahlen entsprechen, wobei ein oder mehrere Vielfache/s von sechs zu einer bzw. mehreren von ihnen hinzuaddiert wird/werden, gefolgt von einem weiteren Schritt, der von der Anzahl von Linien abhängt, die während jeder Abtastung der Tintenstrahlkopfeinrichtung erzeugt wird, um ein vollständiges Bild zu bilden.

14. Ein Verfahren gemäß Anspruch 11, bei dem der Abstand zwischen benachbarten, ausgerichteten Mehrzahlen von Öffnungen acht Bildlinien in einem auf ein Substrat zu druckenden Bild entspricht und das Substrat mit einer Sequenz vorwärtsbewegt wird, die aus sieben aufeinanderfolgenden Schritten von drei Bildlinien besteht oder drei zu denen ein oder mehrere Vielfache/s von acht zu einem oder mehreren von ihnen hinzuaddiert worden ist/sind, gefolgt von einem weiteren Schritt, der von der Anzahl der während jeder Abtastung des Tintenstrahlkopfes (33, 40) gedruckten Linien abhängt, um ein vollständiges Bild zu bilden.

15. Ein Verfahren gemäß einem beliebigen der Ansprüche 11 bis 14, bei dem die Öffnungen in benachbarten, ausgerichteten Mehrzahlen, die die gleiche Farbtinte ausschleudern, in benachbarten Paaren angeordnet sind.

16. Ein Verfahren gemäß Anspruch 15, das eine Mehrzahl von weiteren Öffnungen enthält, die ausgebildet sind, Tropfen schwarzer Tinte auszuschleudern, und in gleichförmigen Intervallen zwischen den ausgerichteten Mehrzahlen von Öffnungen angeordnet sind.

17. Ein Verfahren gemäß Anspruch 16, bei dem die weiteren Öffnungen zum Ausschleudern von schwarzer Tinte in benachbarten Paaren angeordnet sind.

18. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die mittlere Weite von Bildsegmenten, die von benachbarten Bildlinien erzeugt werden, die in der gleichen Abtastrichtung des Tintenstrahlkopfes gedruckt werden, nicht größer als ungefähr ein halber Millimeter ist.

19. Ein Verfahren gemäß Anspruch 18, bei dem die mittlere Weite von Bildsegmenten, die von benachbarten Bildlinien erzeugt werden, die in der gleichen Abtastrichtung des Tintenstrahlkopfes gedruckt werden, nicht größer als ein viertel Millimeter ist.

20. Ein Verfahren gemäß Anspruch 18 oder Anspruch 19, bei dem die benachbarten Bildlinien, die während jeder Abtastung des Tintenstrahlkopfes erzeugt worden sind, mit wenigstens sechs Bildlinien beabstandet sind.

21. Ein Verfahren gemäß Anspruch 20, bei dem die benachbarten Bildlinien, die während jeder Abtastung erzeugt worden sind, mit wenigstens acht Bildlinien beabstandet sind.

22. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem Tintentropfen auf eine Mehrzahl von ausgerichteten Anordnungen von Öffnungen angewendet werden, um Bildlinien gleichzeitig zu erzeugen, und bei dem der Abstand zwischen den gleichzeitig erzeugten Bildlinien wenigstens vier Bildlinien in dem durch das System erzeugten Bild entspricht.

23. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das System ferner einen Tintenstrahlkopf umfaßt, der sich in entgegengesetzte Richtungen entlang Linien hin- und herbewegt, die um wenigstens vier Bildlinien beabstandet sind, und das Substrat zwischen aufeinanderfolgenden Abtastungen des Tintenstrahlkopfes um eine Strecke vorwärtsbewegt wird, die wenigstens zwei Bildlinien entspricht.

24. Ein Verfahren gemäß Anspruch 23, bei dem die während jeder Bewegung des Tintenstrahlkopfes erzeugten Linien um sechs Bildlinien beabstandet sind.