DE69412805T2

DE69412805T2 - Drucker mit einem beweglichen Druckkopf

Info

Publication number: DE69412805T2
Application number: DE69412805T
Authority: DE
Inventors: Godefridus Gerardus Hubertus Nl-5986 Ag Beringe Gielen
Original assignee: Oce Nederland BV
Current assignee: Canon Production Printing Netherlands BV
Priority date: 1994-07-18
Filing date: 1994-07-18
Publication date: 1999-03-11
Anticipated expiration: 2014-07-19
Also published as: EP0693382B1; KR960003971A; EP0693382A1; KR100362823B1; US5771050A; DE69412805D1; JP2974594B2; JPH0825703A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Drucker mit einem Druckkopf, der auf einem Wagen montiert ist und wenigstens ein Druckelement zum aufeinanderfolgenden Drucken von Pixeln auf ein Aufzeichnungsmedium aufweist, und mit einer Einrichtung zum Bewegen des Wagens und des Aufzeichnungsmediums relativ zueinander in einer Hauptabtastrichtung und einer zur Hauptabtastrichtung senkrechten Unterabtastrichtung.
Als ein Beispiel für solche Drucker beschreibt US A 4 688 050 einen Drucker mit einer Walze für den Transport eines Aufzeichnungsmediums, z. B. eines Papierbogens, in einer Unterabtastrichtung, und einem Wagen, der in einer Hauptabtastrichtung senkrecht zur Unterabtastrichtung beweglich ist. Auf dem Wagen ist ein Druckkopf montiert, der ein lineares Feld von Druckelementen aufweist, z. B. Heizelemente im Fall eines Thermodruckers oder Düsen im Falle eines Tintenstrahldruckers, die in Unterabtastrichtung angeordnet sind, so daß während jeder Abtastbewegung des Wagens mehrere pixelbreite Bildzeilen gedruckt werden können.
Wenn der Papiertransport in der Unterabtastrichtung nicht mit hoher Genauigkeit kontrolliert wird, können weiße oder dunkle Streifen in dem gedruckten Bild erzeugt werden, weil entweder eine Lücke oder eine leichte Überlappung zwischen benachbarten Zeilen auftreten kann. Zur Milderung dieses Problems ist der Druckkopf dieses bekannten Druckers mit einem Sensor ausgestattet, der eine Registermarke erfaßt, die während einer vorherigen Abtastung mit Hilfe eines auf dem Druckkopf vorgesehenen speziellen Druckelements auf den Rand des Papiers gedruckt worden ist. Außerdem ist die Anzahl der Druckelemente in dem Feld größer als die Anzahl der je Hauptabtastung erzeugten Druckzeilen.
Wenn der Sensor feststellt, daß die Registermarke auf dem Papier korrekt in bezug auf den Druckkopf ausgerichtet ist, bleibt wenigstens ein Druckelement an jedem Ende des Feldes außer Betrieb, und nur die zentrale Gruppe von Druckelementen wird zum tatsächlichen Drucken der Bildinformation benutzt. Wenn der Sensor jedoch feststellt, daß das Papier zuviel oder zuwenig transportiert worden ist, so wird die Druckinformation auf eine andere Gruppe von Druckelementen umgeleitet, die gegenüber der ursprünglichen Gruppe um ein oder mehrere Pixel in einer geeigneten Richtung versetzt ist, um den Registerfehler zu kompensieren. So werden die effektiven Positionen der Druckelemente virtuell in Unterabtastrichtung verschoben, während der Druckkopf selbst in der Unterabtastrichtung relativ zu dem Druckpapier stationär bleibt. Dieser bekannte Drucker hat den Nachteil, daß die effektiven Positionen der Druckelemente nur in Inkrementen des Abstands zwischen zwei Druckelementen verschoben werden können, so daß die Registergenauigkeit auf plus oder minus die Hälfte dieses Abstands begrenzt ist. Infolgedessen kann die Qualität des gedruckten Bildes immer noch schlecht sein.
Zahlreiche andere Drucker, die z. B. in JP A 55 113572 und JP A 63 285068 beschrieben werden, verwenden Registermarken und Sensoren zur direkten Steuerung des Transports des Aufzeichnungsmediums. Wenn jedoch die Auflösung des Druckers auf beispielsweise 400 dpi oder sogar 600 dpi erhöht werden soll, wird es zunehmend schwierig, den Transport des Aufzeichnungsmediums mit hinreichender Genauigkeit zu steuern, und hierzu sind teuere Ausrüstungen erforderlich.
Es ist eine erste Aufgabe der Erfindung, einen Drucker zu schaffen, der einfach aufgebaut ist und dennoch eine hohe Registergenauigkeit zwischen den Druckelementen und den bereits auf dem Aufzeichnungsmedium gedruckten Zeilen erreichen kann.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Drucker nach dem Oberbegriff mit einer Einrichtung versehen ist, die dynamisch, d. h. während des Druckvorgangs, den Druckkopf relativ zu dem Wagen in Unterabtastrichtung verstellt, um für aufeinanderfolgende Bewegungen in der Hauptabtastrichtung die Position zu verändern, in der Pixel relativ zu dem Aufzeichnungsmedium gedruckt werden.
Es ist zu bemerken, daß DE-C-33 07 286, die wegen ihrer strukturellen Ähnlichkeit als der nächstliegende Stand der Technik angesehen wird, einen Thermodrucker der im Oberbegriff angegebenen Art beschreibt, bei der ein Druckkopf, spezieller ein Druckkopf mit einem Feld von Heizelementen, in einer Richtung senkrecht zu der Ebene verstellt werden kann, die durch die Haupt- und Unterabtastrichtungen aufgespannt wird. Wenn gedruckt werden soll, wird der Druckkopf gegen das Farbband und das Aufzeichnungsmedium bewegt und angedrückt. Dieses Merkmal hat den Zweck, einen reibungslosen Transport des Druckkopfes zu ermöglichen, wenn nicht gedruckt zu werden braucht. Da die Verstellung senkrecht zur Ebene der Abtastrichtungen erfolgt, kann sie nicht zur Korrektur von Positionsfehlern des Druckkopfes in bezug auf das Aufzeichnungsmedium benutzt werden.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird ein (vorzugsweise elektromechanisches) Stellglied dazu benutzt, den Druckkopf relativ zu dem Wagen zu verstellen, um die Position des Druckkopfes fein einzustellen.
Im Vergleich zu dem in US A 4 688 050 beschriebenen Stand der Technik hat die Erfindung den Vorteil, daß die Registergenauigkeit weit über den Abstand zwischen zwei Druckelementen hinaus verbessert werden kann, so daß die Qualität des gedruckten Bildes signifikant verbessert wird.
Im Vergleich zu herkömmlichen Druckern, bei denen die Registersteuerung ausschließlich durch Steuerung des Transports des Aufzeichnungsmediums erfolgt, hat die Erfindung den Vorteil, daß die träge Masse des Druckkopfes, die während der Feineinstellung bewegt werden muß, wesentlich kleiner ist als die träge Masse der mechanischen Bauteile, z. B. einer Druckwalze, die für den Transport des Aufzeichnungsmediums benutzt werden. Folglich kann das erfindungsgemäß verwendete elektromechanische Stellglied verhältnismäßig klein und kostengünstig sein und außerdem die für die Registersteuerung benötigte Zeit verringert werden, so daß die Druckgeschwindigkeit insgesamt gesteigert wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Verstellung des Druckkopfes relativ zu dem Wagen in Abhängigkeit von dem Signal eines Sensors gesteuert, der auf dem Druckkopf angeordnet ist, um eine Registermarke auf dem Druckpapier zu erfassen.
Bei Druckern des oben genannten Typs, bei denen der Wagen in Unterabtastrichtung über die gesamte Breite des Aufzeichnungsmediums vor und zurück bewegt wird, ist die Richtung der Verstellung des Druckkopfes relativ zu dem Wagen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Wagens selbst, so daß die Montierung des Druckkopfes, die die Verstellung in der Unterabtastrichtung ermöglicht, nicht durch die Trägheitskräfte beeinflußt wird, die aus der Vor- und Zurückbewegung des Wagens resultieren. So kann der Druckkopf stabil montiert werden, ohne die Gefahr unerwünschter Erschütterungen.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf Drucker dieses Typs beschränkt. Zum Beispiel könnte der Drucker auch von der Bauart sein, bei der das Aufzeichnungsmedium auf einer rotierenden Trommel befestigt ist, um die Relativbewegung des Aufzeichnungsmediums und des Druckkopfes in der Hauptabtastrichtung zu erzeugen, und der den Druckkopf tragende Wagen in kleinen Inkrementen in Unterabtastrichtung bewegt wird. Hier wird der Wagen zur Grobeinstellung der Position des Druckkopfes in der Unterabtastrichtung benutzt, und das elektromechanische Stellglied dient zur Feineinstellung in derselben Richtung. In diesem Fall sind die durch die Beschleunigung und Verzögerung des Wagens verursachten Trägheitskräfte weniger bedeutsam, weil die Vorschubgeschwindigkeit des Wagens in der Unterabtastrichtung verhältnismäßig klein gemacht werden kann, ohne daß die Gesamt-Druckgeschwindigkeit nennenswert erhöht wird. Außerdem kann das elektromechanische Stellglied dazu benutzt werden, Vibrationen, die durch die Verzögerung des Wagens verursacht werden könnten, aktiv zu dämpfen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Drucker zu schaffen, der ein Feld aus einer Vielzahl von Druckelementen auf einem gemeinsamen Druckkopf aufweist und mit einer einfachen Anordnung zum verschachtelten Drucken versehen ist, um eine Druckauflösung zu erreichen, die höher ist als die Teilung der Druckelemente in dem Feld.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das oben genannte Stellglied dazu verwendet wird, den Druckkopf in Unterabtastrichtung um ein Inkrement zu bewegen, das der Teilung der Druckelemente dividiert durch eine ganze Zahl n entspricht, so daß eine n-fache Verschachtelung durch Wiederholung von n Abtastungen in Hauptabtastrichtung mit fortschreitend erhöhter Verstellung des Druckkopfes erreicht wird, ohne daß die Relativposition des Wagens und des Aufzeichnungsmediums in Unterabtastrichtung verändert wird.
Mit diesem Drucker ist es möglich, eine hohe Auflösung von beispielsweise 400 dpi selbst dann zu erreichen, wenn die Abmessungen der Druckelemente und der Befestigungsstrukturen hierfür es schwierig machen, die Abstände zwischen benachbarten Druckelementen auf die Größe eines Pixels zu verringern. Die Erfindung nutzt die Tatsache aus, daß das Stellglied eine schnelle und genaue Einstellung der Position des Druckkopfes gestattet, so daß die Verschachtelung mit hoher Genauigkeit und mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden kann, weil es nicht notwendig ist, das Aufzeichnungsmedium nach jeder Hauptabtastung zu transportieren.
In dem Verschachtelungsmodus kann ein Sensor zur Erfassung von Registermarken auf dem Aufzeichnungsmedium verwendet werden, um die Papiervorschubbewegung nach Abschluß von n verschachtelten Abtastungen registergenau anzupassen.
Als ein Stellglied können alle bekannten elektromechanischen Vorrichtungen verwendet werden, einschließlich elektromagnetischen Vorrichtungen, Magnetostriktionsvorrichtungen, pneumatischen oder hydraulischen Vorrichtung in Kombination mit elektrischen Drucksteuereinrichtungen, z. B. Hybrid-Steuersysteme mit Fluidikelementen und dergleichen. Vorzugsweise werden jedoch piezoelektrische Stellglieder verwendet, weil sie ein rasches Ansprechverhalten haben und es gestatten, den Druckkopf stabil abzustützen und auch eine im wesentlichen lineare Spannungs/Auslenkungs-Kennlinie haben, was die elektronische Steuerung erleichtert. Unter den piezoelektronischen Stellgliedern sind keramische Mehrschicht-Stellglieder (CMAs) besonders bevorzugt, weil sie einen großen Stellbereich bieten und nur eine verhältnismäßig geringe Steuerspannung erfordern.
Für die verstellbare Befestigung des Druckkopfes auf dem Wagen ist es bevorzugt, ein Parallelogrammgestänge mit Lenkstangen zu verwenden, die flexible Scharnierteile an ihren entgegengesetzten Enden haben. Das piezoelektrische Stellglied kann so angeordnet sein, daß es auf eines oder beide der Längsenden des Druckkopfes wirkt, oder es kann so angeordnet sein, daß es auf die Lenkstangen des Parallelogramms wirkt, so daß durch Hebelwirkung der Lenkstangen ein größerer Verstellweg erreicht werden kann. Alternativ ist es auch möglich, piezoelektrische Stellglieder mit Biegeverformung als Lenkstangen zu verwenden.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Druckkopfanordnung eines Druckers gemäß der Erfindung;
Fig. 2 eine Abwandlung der Druckkopfanordnung;
Fig. 3 ein Blockdiagramm des Druckers; und
Fig. 4 ein Flußdiagramm, das einen verschachtelten Druckmodus illustriert.
Gemäß Fig. 1 umfaßt ein Tintenstrahldrucker einen Wagen 10, der in einer durch Pfeile A angegebenen Hauptabtastrichtung vor und zurück bewegbar ist. Ein Aufzeichnungsmedium (in Fig. 1 nicht gezeigt), das beispielsweise durch einen Papierbogen gebildet werden kann, wird in einer Unterabtastrichtung transportiert, die durch einen Pfeil B angegeben ist und rechtwinklig zur Hauptabtastrichtung A ist. Ein Druckkopf 12 ist mit Hilfe eines Parallelogrammgestänges 14 auf dem Wagen 10 montiert, so daß er in der Hauptabtastrichtung A starr abgestützt ist, aber parallel zur Unterabtastrichtung B in entgegengesetzte Richtungen verstellbar ist, wie durch Pfeile C angegeben wird.
Das Parallelogrammgestänge 14 wird durch ein einstückiges Metallteil gebildet und hat einen an dem Wagen 10 befestigten Basisteil 16, einen Halteteil 18, an dem der Druckkopf 12 befestigt ist, und zwei Lenkstangen 20, die jeweils über Scharnierteile 22 mit dem Basisteil 16 und dem Halteteil 18 verbunden sind. Jeder Scharnierteil wird durch einen verhältnismäßig dünnen und dadurch flexiblen Steg gebildet, der durch annährend kreisförmige oder halbkreisförmige Aussparungen begrenzt wird, die in dem Metallteil ausgebildet sind.
Das Parallelogrammgestänge 14 ist in einem Stück mit einem Träger 26 für ein keramisches Mehrschicht-Stellglied (CMA) 28 ausgebildet, das zur Steuerung der Auslenkung des Druckkopfes 12 in den Richtungen C vorgesehen ist. Wie allgemein im Stand der Technik bekannt ist, wird ein CMA durch mehrere Schichten piezoelektischer Keramik gebildet, die abwechselnd mit Elektroden in einem Schichtaufbau angeordnet sind. Durch Anlegen einer Spannung an die Elektroden wird das CMA 28 veranlaßt, sich je nach Polarität der angelegten Spannung in den Richtungen C auszudehnen oder zusammenzuziehen. Das CMA 28 ist mit dem Träger 26 und dem Druckkopf 12 über Scharnierteile 30 verbunden, die dieselbe Konfiguration wie die oben erörterten Scharnierteile 22 haben.
Der Druckkopf 12 hat eine Anzahl von Düsen 32, 32a, 32b, 34, 34a und 34b, die mit gleichen Abständen in einem linearen Feld oder einer Spalte angeordnet sind, die sich in der Unterabtastrichtung B erstreckt. Die Düsen 32, 32a und 32b dienen als Druckelemente zum Drucken einzelner Pixel auf dem Papierbogen, indem Tintentröpfchen in Übereinstimmung mit der dem Druckkopf zugeführten Druckinformation auf das Papier ausgestoßen werden. Die Düsen 34, 34a und 34b dienen als Markierdüsen zum Drucken einer Registermarke auf den Randbereich des Papiers.
Der Druckkopf 12 hat weiterhin einen elektrooptischen Sensor 36, der in der Nähe des den Markierdüsen entgegengesetzten Endes der Düsenreihe angeordnet ist. Wenn eine Registermarke mit Hilfe der Markierdüsen, z. B. der Düse 34, auf das Papier gedruckt worden ist und dann, nachdem der Wagen 10 eine Vor- und Zurückbewegung in der Hauptabtastrichtung A ausgeführt hat, das Papier in Unterabtastrichung B um einen der Länge der Reihe der Druckdüsen entsprechenden Weg transportiert worden ist, kann die Registermarke durch den Sensor 36 detektiert werden.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, umfaßt eine Steuereinheit 38 für den Drucker einen Druckkopf-Steuerblock 40, einen Papiertransport-Steuerblock 42, einen Wagen-Steuerblock 44 und einen Piezo-Steuerblock 46. Die Steuereinheit kann durch einen Mikrocomputer gebildet werden, der so programmiert ist, daß er all die durch die vier Steuerblöcke 40 bis 46 symbolisierten Funktionen ausführt.
Der Papiertransport-Steuerblock 42 steuert die Funktion des Papiertransportsystems, das beispielsweise eine Walze 48 für den Vorschub eines Papierbogens 50 (Aufzeichnungsmedium) in der Unterabtastrichtung B aufweist.
Der Wagen-Steuerblock 44 steuert die Funktion eines Antriebsystems 52 zum Bewegen des Wagens 10 in der Hauptabtastrichtung A.
Der Piezo-Steuerblock 46 empfängt ein Signal vom Sensor 36 und steuert demgemäß das Stellglied 28.
Der Druckkopf-Steuerblock 40 arbeitet mit dem Piezo-Steuerblock 46 zusammen und wählt die Druckdüsen 32, 32a, 32b aus und betätigt die Markierdüsen 34, 34a, 34b in Übereinstimmung mit dem Signal des Sensors 36, wie nachfolgend erläutert werden wird, und liefert Steuersignale an den Druckkopf 12 in Übereinstimmung mit der zu druckenden Bildinformation.
Die Registermarke hat die Form eines Punktes oder eines dünnen Liniensegments, das sich in der Hauptabtastrichtung A erstreckt. Der Sensor 36 wird vorzugsweise durch ein Matrixfeld aus lichtempfindlichen Elementen (z. B. ein Flächen-CCD) gebildet, und ist in der Lage, die Position der Registermarke mit einer Auflösung zu detektieren, die deutlich höher ist als die Druckauflösung des Druckers. Sofern eine linienförmige Registermarke verwendet wird, kann ein eindimensionaler Sensor benutzt werden.
Wenn das Papier in der Richtung B um exakt den richtigen Weg transportiert worden ist, detektiert der Sensor 36 die Registermarke an einer vorgegebenen Sollposition, wodurch bestätigt wird, daß die mit den Druckdüsen neu zu druckenden Zeilen sich korrekt an die Zeilen anschließen werden, die während des vorherigen Taktes des Wagens 10 gedruckt worden sind. Wenn jedoch das Papier nicht um den korrekten Betrag vorgerückt worden ist, infolge eines Papierschlupfes oder infolge von Ungenauigkeiten im Papiertransportsystem des Druckers, so detektiert der Sensor 36 eine Abweichung der Registermarke von der Sollposition, und daraufhin liefert die Piezo-Steuerung 46 eine entsprechende Spannung an das CMA 28, um den Druckkopf 12 präzise auf die Registermarke auszurichten, bevor der nächste Takt des Wagens 10 beginnt.
Am Beginn des nächsten Taktes wird eine neue Registermarke im Randbereich gedruckt, bevor die Druckdüsen den bedruckbaren Bereich des Papiers erreichen. Folglich repräsentiert die neue Registermarke die nachgestellte Position des Druckkopfes.
Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der Anordnung nach Fig. 1 dadurch, daß der Träger 26 innerhalb des Parallelogrammgestänges 14 angeordnet ist und zwei piezoelektrische Stellglieder (CMAs) 28 in der Nähe des Basisteils 16 zwischen dem Träger 26 und jeder der Lenkstangen 20 angeschlossen sind. In dieser Ausführungsform wird der Verstellweg der CMAs durch die Hebelwirkung der Lenkstangen 20 vergrößert, so daß die Position des Druckkopfes 12 innerhalb eines größeren Bereichs eingestellt werden kann.
In den hier beschriebenen Ausführungsformen umfassen die Druckdüsen 20 reguläre Druckdüsen 32 und zwei Hilfsdruckdüsen 32a, 32b, die an beiden Enden der Spalte der regulären Druckdüsen angeordnet sind. Während des Normalbetriebs, das heißt, wenn das Papier korrekt transportiert wird, werden nur die regulären Druckdüsen 32 benutzt, so daß zwanzig Bildzeilen während eines Taktes des Wagens 10 gedruckt werden.
Wenn jedoch das Papier zu weit transportiert worden ist und die Abweichung der Registermarke von der Sollposition mehr als die Hälfte des Abstands zwischen zwei benachbarten Düsen beträgt, so wird die Hilfdüse 32a zum Drucken benutzt, und eine der regulären Druckdüsen 32 am entgegengesetzten Ende der Spalte (benachbart zu der Hilfsdruckdüse 32b) wird außer Betrieb gehalten. In diesem Fall wird die Registermarke nicht mit der Düse 34, sondern mit der Düse 34a gedruckt, so daß die korrekte Positionsbeziehung zwischen der Registermarke und den gedruckten Bildzeilen erhalten bleibt.
Wenn das Papier zuwenig transportiert worden ist, werden in ähnlicher Weise die Hilfsdruckdüse 32b und die daran anschließenden neunzehn regulären Druckdüsen 32 zum Drucken des Bildes benutzt, und die Markierdüse 34b wird zum Drucken der Registermarke benutzt.
Auf diese Weise wird eine Grobkorrektur von Registerfehlern durch geeignete Auswahl der Druckdüsen erreicht, und das Stellglied 28 wird nur für eine zusätzliche Feinkorrektur benötigt. Dies hat den Vorteil, daß der Bereich, in dem der Druckkopf 12 mit Hilfe des Stellglieds oder der Stellglieder 28 verstellt werden kann, nicht größer zu sein braucht als ±1/2 des Abstands zwischen benachbarten Düsen.
Selbstverständlich ist es möglich, mehr als eine Hilfsdüse an jedem Ende der Spalte der regulären Druckdüsen anzuordnen, so daß noch größere Abweichungen korrigiert werden können.
Es ist auch möglich, nur eine einzige Markierdüse zu verwenden und eine unterschiedliche Sollposition für die Registermarke zu speichern, wenn eine der Hilfsdüsen zum Drucken benutzt worden ist. Die Verwendung mehrerer Markierdüsen hat jedoch den Vorteil, daß der Sensor 36 nur einen verhältnismäßig kleinen empfindlichen Bereich aufzuweisen braucht und dennoch die Registermarke sicher detektieren kann.
Die Markierdüsen können im Aufbau mit den Druckdüsen identisch sein. Wenn es erwünscht ist, sichtbare Registermarken auf dem Rand des gedruckten Bildes zu vermeiden, ist es möglich, den Markierdüsen eine spezielle Tinte zuzuführen, die für das menschliche Auge praktisch nicht wahrnehmbar ist, jedoch von dem Sensor detektiert werden kann. Wenn andererseits die Markierdüsen dieselbe Tinte wie die Druckdüsen erhalten, wird es ausschließlich durch das Steuersystem bestimmt, ob eine bestimmt Düse die Funktion einer Druckdüse oder einer Markierdüse hat, so daß die Flexibilität des Systems erhöht wird.
Im allgemeinen kann auch die Anzahl der Bildzeilen variiert werden, die in einem Takt des Wagens gedruckt werden. Wenn beispielsweise das Papiertransportsystem einen systematischen Fehler aufweist, so daß die in jedem Abtastzyklus erzeugten Registerfehler sich akkumulieren und der durch die Hilfsdüsen und Stellglieder 28 bereitgestellte Nachstellbereich erschöpft zu werden droht, kann der Papiertransportfehler dadurch kompensiert werden, daß ein oder mehrere Abtastzyklen mit einer verringerten oder vergrößerten Anzahl von Bildzeilen und mit geeigneter Auswahl der Markierdüse durchgeführt werden. Auf diese Weise wird der Drucker insgesamt sehr unempfindlich gegenüber Papiertransportfehlern, so daß ein einfaches und kostengünstiges Papiertransportsystem verwendet werden kann.
In den gezeigten Ausführungsformen, in denen das Feld der Druckdüsen und Markierdüsen nur aus einer einzigen Spalte besteht, kann der Abstand zwischen benachbarten Bildzeilen nicht unter eine bestimmte Grenze verringert werden, die von den äußeren Abmessungen der einzelnen Düsen abhängig ist (z. B. etwa 0,5 mm). Es ist jedoch möglich, eine höhere Auflösung zu erreichen, indem ein Feld verwendet wird, in dem die Düsen in mehreren Spalten gestaffelt sind. Wenn beispielsweise ein Feld mit vier Spalten verwendet wird, sollte es möglich sein, eine Einzeltakt-Auflösung von 8 Zeilen/mm zu erreichen, so daß der Abstand zwischen den Zeilen nur 125 um beträgt.
Wenn die Auflösung weiter auf 400 dpi erhöht werden soll, dürfen die Bildzeilen nur 63,5 um voneinander entfernt sein. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die in aufeinanderfolgenden Takten gedruckten Zeilen ineinander geschachtelt werden. Der erfindungsgemäße Drucker ist für einen solchen verschachtelten Druckmodus besonders zweckmäßig, wie nachfolgend erläutert wird.
Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, das die von der Steuereinheit 38 (Fig. 3) im Verschachtelungsmodus während eines vollständigen Abtastzyklus des Wagens 10 durchgeführten Steueroperationen zeigt.
In Schritt 54 wird der Druckkopf 12 entsprechend der Registermarke eingestellt, wie oben beschrieben wurde.
In Schritt 56 beginnt die Bewegung des Wagens 10, und eine der Markierdüsen wird betätigt, um die neue Registermarke zu drucken.
In Schritt 58 führt der Wagen 10 einen Takt von links nach rechts in Fig. 1, 2 und 3 aus, um eine Anzahl von Bildzeilen mit den ausgewählten Druckdüsen zu drucken. Es wird hier angenommen, daß die Teilung der Druckdüsen und damit der Abstand der während dieses Taktes gedruckten Zeilen doppelt so groß ist wie die Größe eines Pixels des gedruckten Bildes, so daß die Bildzeilen durch Lücken mit einer Breite von einem Pixel getrennt sind.
Wenn der Wagen seinen Takt beendet hat, wird in Schritt 60 das Stellglied 28 betätigt, um die Position des Druckkopfes 12 um ein vorgegebenes Inkrement in der Unterabtastrichtung B zu verstellen. Dieses Inkrement entspricht einem Pixel, d. h. der Hälfte der Teilung der Düsen. Da das piezoelektrische Stellglied 28 eine lineare Ansprechcharakteristik hat, kann dieses Inkrement erhalten werden, indem die an das Stellglied angelegte Spannung um einen festen Betrag erhöht wird. Somit wird der Sensor 36 zu Steuerung dieser Bewegung des Druckkopfes nicht benötigt.
In Schritt 62 führt der Wagen 10 seinen Rückkehrtakt in die ursprüngliche Position aus, und dem Druckkopf wird die Bildinformation für die Zeilen zugeführt, die mit den während des Vorwärtstaktes gedruckten Zeilen verschachtelt sind.
Am Ende des Rückwärtstaktes, in Schritt 64, wird das Papier um die Breite des in diesem Zyklus gedruckten Bildstreifens vorgerückt, und dann kehrt das Programm zu START zurück, um mit einem neuen Abtastzyklus zu beginnen.
Während oben nur spezielle Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind, versteht es sich für den Fachmann, daß diese Beispiele auf verschiedene Weise innerhalb des Rahmens der Ansprüche variiert werden können.
Zum Beispiel kann die Relativbewegung zwischen dem Aufzeichnungsmedium und dem Wagen auf irgendeine geeignete Weise erreicht werden, z. B. durch Bewegen des Aufzeichnungsmediums auf einem Förderband oder dergleichen oder durch Festhalten des Aufzeichnungsmediums und Bewegen des Wagens in zwei Dimensionen.
Die Erfindung ist nicht auf Tintenstrahldrucker beschränkt, sondern kann auch auf andere abtastende Drucker angewandt werden wie etwa Thermodrucker, Matrixdrucker und dergleichen. Weiterhin ist die Erfindung selbstverständlich auch auf Farbdrucker anwendbar. Die Druckelemente für die verschiedenen Farben können dann auf einem gemeinsamen Druckkopf oder auf verschiedenen Druckköpfen angeordnet sein, die individuell einstellbar sind.
Im letzteren Fall ist es auch möglich, die den verschiedenen Druckköpfen zugeordneten Stellglieder zur elektronischen Steuerung des Farbregisters zu verwenden.
Statt einen Sensor zu verwenden, der die Position der Registermarke quantitativ mit hoher Auflösung erfaßt, ist es möglich, einen Sensor zu verwenden, der nur feststellen kann, ob die Registermarke in der Sollposition vorhanden ist oder nicht oder ob sie in einer von mehreren um die Teilung der Druckelemente voneinander beanstandeten Sollpositionen vorhanden ist oder nicht. Die Einstellung des Druckkopfes mit Hilfe des Stellgliedes erfolgt dann in einer Rückkopplungsschleife. Wenn das Stellglied nur zum Verschachteln benutzt wird, können der Sensor und die Markierdüsen vollständig entfallen.
Während bei der Ausführungsform nach Fig. 4 zwei Gruppen von Bildzeilen ineinander geschachtelt sind und das Papier jedesmal vorgerückt wird, nachdem der Wagen zwei Takte (Vorwärtstakt und Rückwärtstakt) ausgeführt hat, ist es auch möglich, das Papier nur nach drei oder mehr Takten des Wagens vorzurücken, so daß drei oder mehr Gruppen von Bildzeilen verschachtelt werden. Wenn eine ungerade Anzahl von Gruppen von Druckzeilen verschachtelt wird, können Registermarken auf beiden Rändern des gedruckten Bildes vorgesehen werden, so daß die Einstellung des Druckkopfes in beiden Endlagen des Wagens vorgenommen werden kann.
Das Sensorsignal, das sich auf die Position des Druckkopfes relativ zu der Registermarke angibt, kann zusätzlich für die Synchronisierung der Hauptabtastung verwendet werden, so daß aufeinanderfolgende Abtastzeilen auch auf einfache Weise horizontal ausgerichtet werden können.

Claims

1. Drucker mit

- einem Druckkopf (12), der auf einem Wagen (10) montiert ist und wenigstens ein Druckelement (32) zum aufeinanderfolgenden Drucken von Pixeln auf ein Aufzeichnungsmedium (50) hat,

- einer Einrichtung (48, 52) zum Bewegen des Wagens und des Aufzeichnungsmediums relativ zueinander in einer Hauptabtastrichtung (A) und einer zu der Hauptabtastrichtung senkrechten Unterabtastrichtung (B) und

- einer Einrichtung (14, 28), die den Druckkopf (12) dynamisch, das heißt, während eines Druckvorgangs, relativ zu dem Wagen (10) verstellt, dadurch gekennzeichnet, daß

die Einrichtung (14, 28) zum dynamischen Verstellen des Druckkopfes (12) den Druckkopf in Unterabtastrichtung (B) verstellt, um für aufeinderfolgende Bewegungen in der Hauptabtastrichtung die Position zu verändern, in der Pixel relativ zum dem Aufzeichnungsmedium gedruckt werden.

2. Drucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (14, 28) zum Verstellen des Druckkopfes relativ zu dem Wagen ein elektromechanisches Stellglied (28) aufweist.

3. Drucker nach Anspruch 2, bei dem das elektromechanische Stellglied (28) ein piezoelektrisches Stellglied ist.

4. Drucker nach Anspruch 1 oder 2 mit: - einem auf dem Druckkopf (12) angeordneten Sensor (36) zum Detektieren einer Registermarke auf dem Aufzeichnungsmedium (50) und zum Liefern eines Sensorsignals, das die Position des Druckkopfes relativ zu der Registermarke angibt, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (38), die an den Sensor (36) angeschlossen ist und in Abhängigkeit von diesem Sensorsignal die Einrichtung zum Verstellen des Druckkopfes relativ zu dem Wagen steuert und dadurch die Position des Druckkopfes relativ zu der Registermarke einstellt.

5. Drucker nach Anspruch 4, bei dem der Druckkopf (12) mehrere Druckelemente (32, 32a, 32b) aufweist, die in Unterabtastrichtung (B) angeordnet sind, wobei die Anzahl der Druckelemente größer ist als die Anzahl der während eines Taktes des Wagens (10) in der Hauptabtastrichtung gedruckten Bildzeilen, und eine Steuereinrichtung (40) vorgesehen ist zum Auswählen einer Gruppe benachbarter Druckelemente in Abhängigkeit von dem Sensorsignal, derart, daß die Position der ausgewählten Druckelemente grob auf die Registermarke eingestellt ist.

6. Drucker nach Anspruch 4 oder 5, bei dem der Druckkopf (12) wenigstens ein Markierungs-Druckelement (34, 34a, 34b) zum Drucken der Registermarke auf dem Aufzeichnungsmedium aufweist.

7. Drucker nach den Ansprüchen 5 und 6, bei dem der Druckkopf (12) mehrere Markierungs-Druckelemente (34, 34a, 34b) hat und das tatsächlich zum Drucken der Registermarke verwendete Druckelement in Übereinstimmung mit der zum Drucken der Bildinformation ausgewählten Gruppe der Druckelemente ausgewählt wird.

8. Drucker nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Druckkopf (12) eine Anzahl m ≥ 2 von Druckelementen (32) hat, die in der Unterabtastrichtung mit einer vorgegebenen Teilung p angeordnet sind, gekennzeichnet durch - eine Steuereinrichtung (38) zur Steuerung des Wagens (10), des elektromechanischen Stellglieds (28) und des Druckkopfes (12) derart, daß der Wagen eine Anzahl n 2 von Abtastungen in Hauptabtastrichtung durchführt, bei denen eine Verstellung des Druckkopfes relativ zu dem Wagen in der Unterabtastrichtung in Inkrementen von p/n pro Abtastung erhöht wird, so daß n mal m Zeilen verschachtelt gedruckt werden, bevor die Relativposition des Wagens und des Aufzeichnungsmediums in Unterabtastrichtung geändert wird.

9. Drucker nach Anspruch 8, mit einen auf dem Druckkopf (12) angeordneten Sensor (36) zum Detektieren einer Registermarke auf dem Aufzeichnungsmedium und zum Liefern eines Sensorsignals, das die Position des Druckkopfes relativ zu der Registermarke angibt, wobei, jeweils nachdem n Abtastungen durchgeführt worden sind, die Steuereinrichtung (38) die Einrichtung (14, 28) und die Einrichtung (48, 52) zum Bewegen des Wagens und des Druckmediums über eine Distanz m · p aktiviert und in Abhängigkeit von dem Sensorsignal die Einrichtung (14, 28) zum Verstellen des Druckkopfes relativ zu dem Wagen steuert, um so die Position des Druckkopfes relativ zu der Registermarke einzustellen.

10. Drucker nach einem der Ansprüche 4 bis 9, bei dem die Einrichtung zum Verstellen des Druckkopfes relativ zu dem Wagen ein elektromechanisches Stellglied (28) ist.

11. Drucker nach Anspruch 10, bei dem das elektromechanische Stellglied (28) eine piezoelektrisches Stellglied ist.

12. Drucker nach Anspruch 11, bei dem das Stellglied ein keramisches Mehrschicht-Stellglied ist.

13. Drucker nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Druckkopf (12) auf dem Wagen (10) durch ein Parallelogrammgestänge (14) befestigt ist, das einen einstückigen Aufbau mit flexiblen Scharnierteilen (22) auf weist, und das Stellglied (28) direkt zwischen dem Druckkopf (12) und einem an dem Wagen vorgesehenen Träger (26) eingefügt ist.

14. Drucker nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem der Druckkopf (12) auf dem Wagen (10) durch ein Parallelogrammgestänge (14) befestigt ist, das einen einstückigen Aufbau aufweist, mit einer an dem Wagen (10) befestigten Basis (16), einem an dem Druckkopf (12) befestigten Halteteil (18) und Lenkstangen (20), die über flexible Scharnierteile (22) mit der Basis und dem Halteteil verbunden sind, und das Stellglied (28) zwischen einem einstückig mit dem Basisteil (16) ausgebildeten Träger (26) und einem mittleren Teil wenigstens einer der Lenkstangen (20) eingefügt ist.

15. Drucker nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Druckelemente Tintenstrahldüsen sind.