DE69315407T2 - Bidirektionales Druckverfahren für Farbstrahldrucker mit Schwarz- und Mehrfarbendruck - Google Patents

Description

Technisches Gebiet
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Verbessern des Durchsatzes eines Tintenstrahldruckers. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren, das bidirektionale verschachtelte Schwarz- und Farbtintendruckkopfdurchläufe oder ein schwarzes Drucken während eines Farbdruckrücklaufs schafft, wodurch eine verschwendete Bewegung vermieden wird, und wodurch der Druckerdurchsatz erhöht wird.
Stand der Technik
• Beim unidirektionalen Drucken, wie es bei Einzelstifttintenstrahldruckern üblich ist, würde ein erster Druckdurchlauf des Druckkopfwagens von links nach rechts fortschreiten, wobei der Wagen zurücklaufen oder zurückkehren würde, ohne zu drucken, und zwar zur linken Seite, um einen nächsten Druckdurchlauf zu beginnen. Ein weiterer Druckdurchlauf würde dann von links nach rechts drucken, und der wagen würde wieder nach links zurücklaufen, zum Beginn noch eines weiteren Druckdurchlaufs. Wenn ein solches Druckverfahren bei Zweistifttintenstrahldruckern verwendet werden würde, würde ein erster Farbdurchlauf, gefolgt von einem Nicht-Druck-Rücklauf, typischerweise gefolgt von einem Schwarzdurchlauf, typischerweise gefolgt von einem zweiten und dritten Farbdurchlauf erforderlich sein. Somit würde ein typisches druckbares Band, das eine Dreifarbentinten- und eine Schwarztintenaufbringung betrifft, Dreifarbdruckdurchläufe, einen Schwarzdruckdurchlauf und vier (nicht-druckende) Rückläufe erfordern. Bei einem solchen Dreifarben- und Schwarz-Tintenstrahldrucken würde eine große Menge an verschwendeter Bewegung inhärent sein.
• Das Aufkommen von preisgünstigen Zweistift- (ein schwarzer und ein dreifarbiger Stift) Tintenstrahldruckern stellt somit sowohl Herausforderungen als auch Probleme bezüglich des bidirektionalen Druckens. Ein solches bidirektionales Drucksystem ist in dem U.S. Patent Nr. 5,044,796 (EP-A-0 378 759) mit dem Titel "Bidirectional Printing Method in Accordance with Vertical Breaks", das am 3. September 1991 an Lund erteilt wurde, beschrieben. Spezielle Punkte für eine monochromatische, z. B. schwarze, und dreifarbige, z. B. Zyan, Magenta und Gelb, Druckqualität und für ein Schwarz-zu-Farbe-Flüssigtintenverlaufenphänomen müssen angegangen werden, um eine hohe insgesamte Druckqualität beizubehalten. Gleichzeitig ist es immer erwünscht, den Druckerdurchsatz zu erhöhen, oder zumindest den hohen Durchsatzstandard früherer Einzelstifttintenstrahldrucker beizubehalten. Während ein Primitiv- oder Primärfarbenvermischen unvorhersagbar ist, da es größtenteils Benutzer- und Gebrauchs-spezifisch ist, ist das monochrome Drucken relativ vorhersagbar und daher steuerbarer zum potentiellen Vorteil vieler Benutzer in verschiedenen Anwendungen.
Offenbarung der Erfindung
• Das erfindungsgemäße Verfahren, wie es in dem nachfolgenden Anspruch 1 spezifiziert ist, verschachtelt auf bidirektionale Art und Weise das Farb- und das Schwarzdrucken, wodurch der Tintenstrahldruckerdurchsatz erhöht wird. Dies wird erreicht, indem Wagenfarbdruckrücklaufperioden für das Schwarzdrucken verwendet werden. Die betroffene Druckersteuerlogik, die die nächste Druckrichtung durch das erfindungsgemäße Verfahren bestimmt, überwacht und zeichnet eine Flag für die letzte Schwarzdruckrichtung und eine Flag für die letzte Farbdruckrichtung auf. Unter der Annahme, daß bestimmte vordefinierte Regeln für die letzte Schwarzdruckrichtung oder Kriterien für dieselbe erfüllt sind, wird der nächste Schwarzdruckdurchlauf in der entgegengesetzten Richtung bezüglich der des jüngsten Farbdruckdurchlaufs durchgeführt. Vorzugsweise finden hier Farbdruckdurchläufe von links nach rechts statt, während Schwarzdruckdurchläufe von rechts nach links stattfinden, obwohl diese Richtungen natürlich umgekehrt werden können. Durch das erfindungsgemäße Verfahren erfordern typische dreifarbig und schwarz gedruckte Bänder nur drei Farbdruckdurchläufe, einen Schwarzdruckdurchlauf und zwei Rückläufe, wodurch der Tintenstrahldruckerdurchsatz wesentlich verbessert wird, und wodurch eine Belastung der Wagenantriebskomponenten über der gesamten Lebensdauer des Druckers verringert wird. Natürlich ist es offensichtlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren und die Verbesserung genauso auf Zweifarbentintenstrahldrucker mit einem Schwarzstift und einem einzigen Farbstift anwendbar sind.
• Diese und weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung können nach einer Betrachtung der detaillierten Beschreibung des bevorzugten Verfahrens einfacher verstanden werden.
Detaillierte Beschreibung des bevorzugten Verfahrens und beste Art und Weise zum Ausführen der Erfindung
• Fachleute werden es würdigen, daß das erfindungsgemäße Verfahren und die Verbesserung, die dasselbe darstellt, durch die Ausführung von Firmware innerhalb eines nicht-flüchtigen Nur-Lese-Speicher- (ROM-) Geräts ausgeführt werden kann, das ein Teil der Druckersteuerung sein kann. Fachleute werden es ebenfalls würdigen, daß das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Verbesserung innerhalb des Bereichs der Erfindung die Form einer Hardwaresteuerung annehmen kann, die in kombinatorischen und/oder sequentiellen Logikgeräten implementiert ist. Fachleute werden es würdigen, daß das, was hierin als "zu druckende" Schwarzrasterdaten bezeichnet wird, in jedem geeigneten Speichergerät gepuffert werden kann, das ebenfalls mit der Druckersteuerung verbunden ist, wie es üblich ist. Das erfindungsgemäße Verfahren und die Verbesserung sind daher durch ein geeignetes Programmieren eines Mikroprozessors auf geradlinige Art und Weise implementiert, um die nachfolgend beschriebenen erforderlichen Schritte durchzuführen.
• Als Hilfe zum Verständnis der Erfindung ist es offensichtlich, daß, wie es hierin ausgedrückt wird, Schwarzbänder im allgemeinen auf ein druckbares Muster von Schwarztintenpunkten verweisen, die während eines einzelnen Durchlaufs des Druckkopfs des Tintenstrahldruckers aufgebracht werden, d. h. auf ein Einzeldurchlaufdruckbild mit vordef inierter Höhe, die durch das Abfeuern eines oder mehrerer Tintenstrahlen des Schwarztintenstifts definiert ist. Auf gleiche Art und Weise verweist ein Farbband allgemein auf ein solches druckbares Muster von Farbtintenpunkten. Somit können Schwarz- und Farbbänder praktisch jede Pixelhöhe pro Band haben (entsprechend einer Anzahl von abgefeuerten Tintenstrahlöffnungen des jeweiligen Stifts), z. B. zumindest ein Pixel, wobei Schwarz- und Farbbänder untereinander unterschiedliche Pixelhöhen haben können, das Schwarzband kann z. B. die dreifache Pixelhöhe eines Farbbands haben. Die Schwarz- und die Farbbandrichtung, wie sie hierin verwendet wird, verweist auf die Richtung des Druckkopfwagens während des Aufbringens solcher Tintenpunkte. Das Schwarz- und das Farbbanddrucken verweist allgemein auf das Drucken oder auf das Tintenstrahlaufbringen eines Schwarz- bzw. eines Farbbandes.
• Das erfindungsgemäße Tintenstrahldruckverfahren ist für ein Farb- und ein ein Schwarztintendrucken mit einem Druckkopfwagen geeignet, an dem ein Farb- und ein Schwarzstift befestigt ist. Das erfindungsgemäße Verfahren, das ein bidirektionales Schwarz/Farb-Drucken betrifft, wird als eine Option verfügbar gemacht, die durch den Benutzer des Druckers auswählbar ist. Wenn dasselbe aufgerufen wird, umfaßt das Verfahren folgende Schritte: 1) Drucken von Schwarzrasterdaten und Speichern eines Indizes einer ersten Schwarzrichtung der Wagenbewegung während eines solchen Druckens; 2) Drucken von Farbrasterdaten, wobei sich der Wagen in einer ersten Farbrichtung bewegt; 3) Analysieren der zu druckenden Schwarzrasterdaten, um vorzubestimmen, ob dieselben während eines Rückdurchlaufs des Wagens in einer Richtung druckbar sind, die der ersten Farbrichtung entgegengesetzt ist, wobei eine solche Vorbestimmung zumindest teilweise auf gespeicherten Indizien basiert; und, wenn die zu druckenden Schwarzrasterdaten in einer solchen entgegengesetzten Richtung druckbar sind, 4) Drucken der zu druckenden Schwarzrasterdaten in der ersten Schwarzrichtung.
• Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind evident. Durch Drucken von Schwarzrastern oder Druckkopf-Höhen-Bändem in der entgegengesetzten Richtung des und während des Rückkehrdurchlaufs des Wagens nach einem Farbrasterdrucken wird ein großer Teil des Wagenbewegungsmehraufwands und der damit einhergehenden verschwendeten Bewegung eliminiert. Wichtig ist jedoch, daß die nächsten zu druckenden Schwarzrasterdaten analysiert werden, um allgemein sicherzustellen, daß ein Drucken aufeinanderfolgender Schwarzbänder in gleicher Richtung resultiert. Andernfalls könnten geringe Wagenzeitplazierungsdifferenzen zwischen einer Links-nach- rechts- und einer Rechts-nach-links-Wagenbewegung unannehmbare sichtbare Druckqualitätsmängel erzeugen. Eine durchgehende vertikale schwarze Linie oder ein Muster auf einer Seite kann abwechselnd links und rechts mit der Frequenz der aufeinanderfolgenden bidirektionalen Wagendurchläufe gestuft sein. In einem extremen Fall kann eine solche vertikale schwarze Linie oder ein solches Muster gebrochen oder abwechselnd links und rechts soweit versetzt erscheinen, daß Diskontinuitäten erscheinen, und zwar aufgrund einer aufeinanderfolgenden in abwechselnden Richtungen gedruckten horizontalen Punktplazierung mit einer Fehlausrichtung von beispielsweise mehreren Pixeln oder Punkten.
• Vorzugsweise umfaßt der Schritt des Analysierens das Bestimmen, ob die vorher gedruckten Schwarzrasterdaten und die zu druckenden Schwarzrasterdaten vordef inierte Schwarzpunktrelativpositionskriterien erfüllen, wobei solche Kriterien vorzugsweise Schwarzpunktrelativhorizontalpositionskriterien umfassen, wie z. B. Kriterien, die bestimmen, ob ein Schwarzband in der umgekehrten Richtung, das durch zu druckende Rasterdaten definiert ist, die Druckqualität reduzieren könnte. Solche Kriterien umfassen vorzugsweise Schwarzpunkt-Relativhorizontalpositionskriterien, z. B. eine relative horizontale Ausrichtung, und Schwarzpunkt-Relativvertikalnähekriterien, z. B. Nachbarschaftskriterien. Die zwei Kriterien zusammen vermeiden&sub1; daß vertikal durchgehende (ununterbrochene) Schwarzlinien, die durch aufeinanderfolgende Schwarzbänder definiert werden, von niedriger Qualität sein werden, wenn sie bidirektional gedruckt werden. In anderen Worten wird ein Schwarzbanddrucken während eines Farbbandrücklaufs vermieden, wenn ein solches bewirken würde, daß Randschwarzpunkte zwischen entsprechenden jüngst gedruckten und zu druckenden Schwarzbändern sichtbar gezackt oder auf andere Art und Weise von den beabsichtigten Kontinuitäts- und Kolinearitäts-Charakteristika abweichen. Es sei gewürdigt, daß solche Kriterien, ob sie positiv festgestellt sind, als daß sie eine gegebene Bedingung umfassen, oder ob sie negativ festgestellt sind, als daß sie eine gegebene Bedingung ausschließen, breit ausgedrückt die Basis sind, auf der solche Entscheidungen bezüglich der Schwarzdruckrichtung durchgeführt werden
• Somit wird es bevorzugt, daß solche Vertikalnachbarschaftskriterien Kontinuitätskriterien umfassen, derart, daß es bestimmt wird, ob eine solche Verzackung sichtbar sein wird, da es häufig erlaubt ist, Schwarz bidirektional zu drucken, wenn eine vertikale Kontinuität zwischen benachbarten Schwarzrastern erforderlich ist. Solche Vertikalkontinuitäts- und Horizontalausrichtungskriterien sind deutlich inhärent subjektiv, wie es jede Druckqualitätsbeurteilung ist. Gegenwärtig wird davon ausgegangen, daß jede sichtbare horizontale Fehlausrichtung zwischen benachbarten Schwarzpunkten in einer durchgehenden vertikalen gedruckten Linie unannehmbar ist, daß jedoch eine kleine horizontale Fehlausrichtung, z. B. kleiner als die Breite von ein paar Pixeln oder gedruckten Punkten, zwischen Schwarzpunkten, die nicht vertikal benachbart sind (zwischen denen ein vertikaler Zwischenraum oder Raum gebildet ist), annehmbar ist.
• Während also ein bidirektionales Drucken von aufeinanderfolgenden Schwarzbändern vermieden wird, wenn es bestimmt wird, daß unmittelbar benachbarte Schwarzpixel an den Grenzen von aufeinanderfolgenden Druckbändern in der gleichen horizontalen Position in den Schwarzrastern sind, wird nichtsdestoweniger ein bidirektionales Drucken von aufeinanderfolgenden Schwarzbändern verwendet, um den Durchsatzvorteil zu vergrößern, wenn es bestimmt wird, daß zwei bis vier oder mehr Pixel solche benachbarten Grenzpixel trennen, d. h. die Schwarzpunkte, die dadurch dargestellt sind, werden auf der gedruckten Seite durch einen weißen oder unbedruckten Raum mit einer Höhe von zumindest zwei bis vier Pixel vertikal getrennt sein. Es ist wichtig, daß das unidirektionale Drucken von aufeinanderfolgenden Schwarzbändern typischerweise die sichtbaren Horizontalausrichtungsprobleme beseitigt, die während des bidirektionalen Druckens desselben zutage treten.
• Es ist offensichtlich, daß jedes geeignete Speichergerät verwendet werden kann, um die Indizien zu speichern, welche ein einziges Indiz, z. B. ein einziges binäres Bit, das die Richtung der Wagenbewegung während des jüngsten Schwarzdruckdurchlaufs anzeigt, sein können. Es kann beispielsweise ein Hardware-Flip-Flop oder ein spezielles Hardwarestatusbit in dem Mikroprozessor sein, der programmiert ist, um den Drucker zu steuern. Oder dasselbe kann ein zugeordnetes Bit an einer bekannten Position in einem Speicher sein, der mit der Steuerung des Druckers verbunden ist. Zum Ausführen der Erfindung ist es nur wichtig, daß die Druckersteuerung während des Analysierschritts, der oben bezüglich der Vorbestimmung beschrieben wurde, d. h. während des Druckens des Farbrasters oder am Ende des Druckens des Farbrasters, auf die Indizien zugreifen kann, ob die zu druckenden Schwarzrasterdaten während eines Rücklaufdurchlaufs des Druckerwagens druckbar sind. Beliebige geeignete Indizien und Einrichtungen zum Speichern und Abfragen derselben, um eine solche Vorbestimmung durchzuführen, befinden sich innerhalb des Bereichs der Erfindung.
• Das erfindungsgemäße Verfahren kann nun verstanden werden, um eine wesentliche Verbesserung für Tintenstrahldruckverfahren darzustellen, wodurch ein Farb- und ein Schwarztintendrucken selektiv während eines Durchlaufs des Druckerwagens durchgeführt werden können, wobei an dem Wagen sowohl ein Farb- als auch ein Schwarzstift befestigt sein kann. Die Verbesserung kann beschrieben werden, als daß sie zuerst das Drucken eines Farbbandes betrifft, wobei sich der Wagen in der ersten Richtung bewegt, z. B. von links nach rechts, und daß sie ein zweites Drucken eines zu druckenden Schwarzbandes in einer zweiten Richtung betrifft, die bezüglich einer solchen ersten Richtung umgekehrt ist, z. B. von rechts nach links. Vorzugsweise wird das erste Drucken während eines ersten Durchlaufs des Druckerwagens durchgeführt, während das zweite Drucken während eines Rücklaufdurchlaufs desselben durchgeführt wird, der als nächstes und vorzugsweise unmittelbar dem ersten Durchlauf folgt.
• Gemäß der erfindungsgemäßen Verbesserung wird vorzugsweise vor dem Schritt des ersten Druckens bestimmt, ob ein Drucken eines jüngsten Schwarzbandes in einer solchen umgekehrten Richtung durchgeführt wurde, wobei der Schritt des zweiten Druckens mit umgekehrter Wagenrichtung abhängig von dem Ergebnis des Bestimmungsschritts selektiv durchgeführt wird. Das derartige selektive zweite Drucken wird vorzugsweise nur durchgeführt, wenn das jüngste Schwarzbanddrucken ebenfalls in einer solchen umgekehrten Richtung durchgeführt wurde. Dieses selektive zweite Drucken, während dem üblicherweise eine Nichtdruck-Farbdurchlaufrücklaufzeitdauer war, die in einer wesentlichen verschwendeten Zeit und Bewegung resultierte, resultiert in einem wesentlich erhöhten Druckerdurchsatz durch Herstellen eines druckproduktiven Zustands, obgleich selektiv, der bisher eine Nichtdruck-Wagenbewegung war.
• Ebenfalls gemäß der erfindungsgemäßen Verbesserung wird vorzugsweise vor einem solchen Schritt des zweiten Druckens bestimmt, ob das Drucken des jüngsten Schwarzbandes und das zu druckende Schwarzband vordef inierte Schwarzpunktrelativpositionskriterien erfüllen, wobei der Schritt des zweiten Druckens selektiv abhängig von diesem Bestimmungsschritt durchgeführt wird. Vorzugsweise umfassen solche Kriterien Schwarzpunktrelativhorizontalpositionskriterien und Schwarzpunktrelativvertikalnähekriterien. Ebenfalls vorzugsweise umfassen solche Kriterien Schwarzpunktrelativhorizontalausrichtungs- und Relativvertikalnachbarschaftskriterien, wobei solche Vertikalnachbarschaftskriterien Kontinuitätskriterien umfassen. Alle solchen Schwarzpunktrelativpositionskriterien sind derart, wie sie oben bezugnehmend auf das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben wurden.
• Die Verbesserung umfaßt vorzugsweise ferner das Bestimmen, ob ein jüngstes Schwarzbanddrucken in der umgekehrten Richtung durchgeführt wurde, und, wenn das nicht der Fall war, dann ein weiteres Bestimmen, ob das jüngste Schwarzbanddrucken und das zu druckende Schwarzband vordefinierte Schwarzpunktrelativpositionskriterien erfüllen. Auf diese Art und Weise wird das Schwarzdrucken während des Farbdruckdurchlaufs selektiv abhängig von dem Ergebnis der zwei sequentiellen Bestimmungen durchgeführt, wobei eine erste die Wagenrichtung des letzten Schwarzbanddrucks und eine zweite Punktrelativpositionskriterien des gegenwärtigen und des letzten Schwarzbands umfassen. Fachleute werden es würdigen, daß es durch eine Seitenpufferung durch die Druckersteuerung in vielen Fällen möglich ist, das bidirektionale verschachtelte Schwarz- und Farbbanddrucken zu optimieren, indem sichergestellt wird, daß die Mehrheit von aufeinanderfolgenden Schwarzdurchläufen zum Drucken während eines Farbdurchlaufwagenrücklaufes geeignet ist. Dies wird durch Steuern der Richtung des ersten in einer relativ langen Serie von Schwarzdurchläufen erreicht, derart, daß jeder in der Serie während des Farbrücklaufs durchgeführt werden kann.
Industrielle Anwendbarkeit
• Es ist zu sehen, daß das erfindungsgemäße Verfahren den Druckerdurchsatz wesentlich erhöht, wenn Wagen-befestigte Schwarz- und Farbstifte bei einem gedruckten Dokument verwendet werden. Beim Drucken von Schwarzpunkten durch den Schwarzstift und dann nur bis zu dem Grad, der möglich ist, ohne die Druckqualität negativ zu beeinträchtigen, wird der Rückkehrdurchlauf des Druckerwagens beim Drucken von Farbpunkten durch den Dreifarbenstift verwendet. Die Verwendung der Farbdurchlaufrückkehr oder des Rücklaufs des Wagens, um Schwarz zu drucken, wird vermieden, wenn es in einer sichtbaren Schwarzpunkthorizontalfehlausrichtung resultieren würde, z. B. wenn vertikale Schwarzlinien oder Muster gedruckt werden. Auf diese Art und Weise wird der Druckerdurchsatz wesentlich erhöht, da viele Nichtdruck-Rückkehrvorgänge des Druckkopfwagens beseitigt werden, wodurch eine hohe Schwarzund Farbdruckqualität beibehalten wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist geradlinig in einer Firmware, relativ einfach und mit relativ niedrigen Kosten implementiert.
• Obwohl die vorliegende Erfindung bezugnehmend auf die vorangegangenen Betriebsprinzipien und das bevorzugte Verfahren gezeigt und beschrieben worden ist, ist es für Fachleute offensichtlich, daß weitere Änderungen in Form und Detail an derselben durchgeführt werden können, ohne von der Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.

Claims (5)

1. Ein Tintenstrahldruckverfahren, durch das ein Farb- und ein Schwarzdrucken während eines Durchlaufs eines Tintenstrahldruckerwagens durchgeführt werden, an dem ein Farb- und ein Schwarzstift befestigt sind, wobei ein jüngstes Schwarzbanddrucken ein unmittelbar vorher gedrucktes Schwarzband ist, und wobei ein zu druckendes Schwarzband ein Schwarzband ist, das auf ein unmittelbares Drucken wartet, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

erstes Drucken eines Farbbandes, bei dem sich der Wagen in einer ersten Richtung bewegt,

Bestimmen, ob das jüngste Schwarzbanddrucken in einer zweiten Richtung durchgeführt wurde, die bezüglich der ersten Richtung umgekehrt ist,

zweites Drucken des zu druckenden Schwarzbandes in der zweiten Richtung, wenn das jüngste Schwarzbanddrucken in der zweiten Richtung durchgeführt wurde; und

Drucken weiterer Farbbänder in der ersten Richtung.

2. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, das ferner folgende Schritte aufweist:

weiteres Bestimmen, ob das jüngste Schwarzbanddrucken und das zu druckende Schwarzband vordef inierte Schwarzpunkt-Relativpositionskriterien erfüllen, wenn das jüngste Schwarzbanddrucken nicht in der zweiten Richtung durchgeführt wurde; und

Drucken des zu druckenden Schwarzbandes in der zweiten Richtung, wenn das jüngste Schwarzbanddrucken und das zu druckende Schwarzband die Positionskriterien erfüllen.

3. Ein Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem die Kriterien Schwarzpunkt-Relativhorizontalpositionskriterien und Schwarzpunkt-Vertikalnähekriterien umfassen.

4. Ein Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem die Kriterien Schwarzpunkt-Relativhorizontalausrichtungskriterien und Schwarzpunkt-Vertikalnachbarschaftskriterien umfassen.

5. Ein Verfahren gemäß Anspruch 4, bei dem die Vertikalnachbarschaftskriterien Kontinuitätskriterien umfassen.