DE69629324T2

DE69629324T2 - Tintentropfenpaarung auf einen Aufzeichnungsträger

Info

Publication number: DE69629324T2
Application number: DE69629324T
Authority: DE
Inventors: Edward F. Lake Oswego Burke; Mark R. Portland Parker; David D. Milwaukie Martenson
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1995-01-30
Filing date: 1996-01-30
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2016-01-31
Also published as: EP0723872B1; US5625390A; EP0723872A2; DE69629324D1; EP0723872A3

Description

Diese Erfindung betrifft Tintenstrahldrucker und Verfahren gemäß den allgemeinen Bedingungen der Ansprüche 1 und 8 zum Aufbringen von Phasenwechsel-Tintentröpfchen auf Medien, einschließlich auf Papier und Transparentfolie, in Mustern, die zu einer konsistenten Farbsättigung und geradlinigen Lichtdurchlässigkeit beitragen.
Solch ein Drucker und ein Verfahren sind bereits vom Stand der Technik bekannt, wie in 5 und 7 dargestellt, die später im Detail erläutert werden.
Aus dem Dokument US 5079563 A ist bereits ein Verfahren zum Drucken bekannt, welches das Betreiben eines Tintenstrahldruckers umfasst, der einen in Funktion zu einer Bildaufnahmefläche adressierbaren Druckkopf besitzt, während relative Bewegung zwischen dem Druckkopf und der Oberfläche stattfindet. Um das Problem zu beheben, dass benachbarte Bildgruppen zueinander präzise angeordnet sein müssen, werden verschiedene Sätze von Bildzeilen bereitgestellt. Jeder Satz weist sechzehn beabstandete Bildzeilen auf, die über einen Abstand von drei Bildzeilen verschränkt sind. Nach sechzehn Zeilen wird ein zweiter Satz mit dem ersten Satz verschränkt. Nach weiteren sechzehn Zeilen wird der zweite Satz mit einem dritten Satz verschränkt (und so weiter). Folglich werden zwei zusätzliche Bildzeilen zwischen zwei Bildzeilen bereitgestellt, die voneinander um drei Bildzeilen beabstandet sind. Folglich ist eine. gleichmäßige Beabstandung der verschränkten Bildzeilen vorhanden.
Das Fachgebiet des Tintenstrahldruckens ist überreich an Referenzmaterial, das Lösungen für Probleme beschreibt, die mit dem Aufbringen von Tintentröpfchen auf ein Druckmedium in Verbindung stehen. Insbesondere erfordert das Farb-Tintenstrahldrucken ein sorgfältiges Aufbringen von Tintentröpfchen, um den Anforderungen an Druckauflösung und Farbtreue gerecht zu werden, ohne unerwünschte Druckartefakte zu erzeugen, wie beispielsweise Streifenbildung, Fahneneffekt, Ausbluten, Pfützenbildung und Veränderung von Farbton und -sättigung.
Probleme beim Aufbringen von Tintentröpfchen schwanken in Bezug auf ihre Schwere aufgrund einer großen Anzahl druckerbezogener Variablen, einschließlich gewünschte Druckgeschwindigkeit, Druckkopfanordnungskonfigurationen, bidirektionalem im Gegensatz zu unidirektionalem Dnruck, Transfer- im Gegensatz zu direktem Druck, wässrige Tinte im Gegensatz zu Phasenwechsel-Tinte, gewünschte Druckauflösung, verwendete Drucknachbearbeitung, sofern zutreffend, und die Art des verwendeten Druckmediums. Lösungen für die oben genannten Probleme sind häufig mit besonderen Sätzen von Drucktechniken verbunden, wie beispielsweise: Druckverschränkung, um Streifenbildungs- und Fahneneffektartefakte zu vermeiden; Dithering-Muster, um die Farbpalette und die Graustufen des gedruckten Bilds zu verbessern; Tintenfarben-Aufbringmuster zum Reduzieren von Ausbluten und Pfützenbildung; Tintenfarben-Aufbringsequenzen zum Kompensieren der Druckrichtung und der Farbverschiebung; Tintentröpfchengrößen- und -querschnittsprofile, die an bestimmte Druckmedienarten und Druckverarbeitungstechniken angepasst werden; spezielle, mit besonderen Tinten kompatible Druckmedien; und Drucknachbearbeitung zum Verbessern der Beständigkeit, des Erscheinungsbilds und der Projizierbarkeit des gedruckten Bildes. Zahlreiche frühere Druckverschränkungsvertahren und Druckkopfdüsenanordnungsmuster sind bekannt aufgrund der entsprechend großen Bandbreite von Düsenkonfigurationen, Tintenarten, Druckmedien-Supports, Druckkopf- und Medienbewegungsmechanismen, die von Tintenstrahldruckern verwendet werden. Verschränkungsverfahren können des Weiteren in Streifenund Zeilen-Verschränkungsverfahren klassifiziert werden.
Die Farbbandverschränkung bezieht sich auf die teilweise Überdeckung eines ersten gedruckten Streifens in einer Farbe mit einem nachfolgend gedruckten Streifen der gleichen Farbe. Dies erfordert auch eine Zeilenverschränkung und führt zur Beabstandung aller Druckfehler, die beispielsweise auf einen fehlerhaften Tintenstrahl in einer Anordnung von Tintenstrahlen zurückzuführen sind.
Die Zeilenverschränkung erfordert, dass benachbarte Zeilen mit Punkten in einer bestimmten Farbe während aufeinander folgender Abtastungen durch den Druckkopf gedruckt werden. Beispielsweise werden die Zeilen 1, 3, 5 usw. beim ersten Abtasten gedruckt, und die Zeilen 2, 4, 6 usw. werden beim nächsten Abtasten gedruckt. Bei einem bidirektionalen Drucker ist es wünschenswert, in beiden Abtastrichtungen zu drucken. Die Zeilenverschränkung verursacht Druckfehler und damit zusammenhängende Bildfehler, die von der Abtastrichtung abhängen, die bei einer hohen Raumfrequenz gene riert werden muss, die der Kehrwert der Beabstandung zwischen den Zeilen ist. Solche Fehler sind von einem menschlichen Auge nicht leicht wahrnehmbar.
Es ist auch bekannt, dass die Tintenfarben-Aufbringsequenz wichtig ist und von der Druckkopfabtastrichtung, der Tintenzusammensetzung und der Zeit zwischen dem aufeinander folgenden Aufbringen der Tröpfchen abhängt. Um weniger Druckartefakte in Bezug auf Farbnuancierungen zu erzeugen, sollte die Tintenaufbringsequenz immer die gleiche sein, unabhängig von der Abtastrichtung. Wenn dies nicht möglich ist, besteht eine Alternative darin, die Tintenaufbringsequenz in benachbarten Zeilen so zu ändern, dass die daraus resultierenden Farbnuancenänderungen eine hohe Raumfrequenz aufweisen, die vom menschlichen Auge nicht leicht wahrgenommen wird.
In einigen Fällen haben frühere Fachkräfte nach Lösungen für ein gemeinsames Druckproblem gesucht, gelangten aber zu widersprüchlichen Lösungen. Wenn beispielsweise mit Phasenwechsel-Tinte gedruckt wird, lehren einige Fachkräfte, dass die Druckqualität optimiert wird, wenn zugelassen wird, dass benachbarte Tintentröpfchen miteinander verschmelzen oder zusammenwachsen, und andere Fachkräfte lehren, dass benachbarte Tintentröpfchen nicht zusammenwachsen sollen.
Die Lehre, dass benachbarte Tintentröpfchen zusammenwachsen sollten, ist im US-Patent Nr. 5,075,689 zu finden, das am 24. Dezember 1991 für BIDIRECTIONAL HOT MELTINK JET PRINTING erteilt wurde, das einen Phasenwechsel-Tintenstrahldrucker beschreibt, in dem die Nuancierung der gedruckten Farbe von der Reihenfolge abhängt, in der die Tinten eine über der anderen aufgebracht werden. Wenn ein erstes farbiges Tintentröpfchen aufgebracht wird, und ein zweites farbiges Tintentröpfchen auf dem ersten Tröpfchen aufgebracht wird, wird eine bestimmte Farbe erzeugt. Wenn aber die Tintenfarben-Aufbringsequenz umgekehrt wird, wird ein leicht unterschiedliche Farbe erzeugt. Das Patent schlägt vor, beide Tröpfchen in einer solch kurzen Zeit aufzubringen, dass sie in einem flüssigen Zustand verbleiben, was ihren Farben ein Vermischen vor dem Abbinden ermöglicht. Diese Lösung ist jedoch nicht für alle Phasenwechsel-Tinten zufriedenstellend, insbesondere diejenigen, die eine hohe Farbart und Farbsättigung aufweisen. Weil außerdem Paare von flüssigen Tröpfchen, die zusammenwachsen, ein sich daraus ergebendes größeres Tröpfchen bilden als das, in dem das zweite Tröpf chen oben auf einem abgebundenen Tröpfchen aufgebracht wird, sind die Farbnuancen-Verschiebungseffekte immer noch wahrnehmbar.
Die widersprüchliche Lehre ist im US-Patent Nr. 5,070.345 zu finden, das am 3. Dezember 1991 für INTERLACED INK JET PRINTING erteilt wurde, das viele der Streifenbildungs- und Nahtstellenprobleme kennzeichnet, die mit dem Phasenwechsel-Tintenstrahldrucken verbunden sind, und Richtlinien zum Minimieren dieser Probleme beschreibt, indem verhindert wird, dass benachbarte Tintentröpfchen zusammenwachsen. Die Richtlinien stellen fest, dass eine Streifenbildung minimiert werden kann, wenn benachbarte Punktreihen nicht während des gleichen Durchgangs gedruckt werden, und dass jede Punktreihe entweder zwischen nicht gedruckten benachbarten Punktreihen aufgebracht werden sollte oder zwischen benachbarten gedruckten Punktreihen aufgebracht werden sollten. Dadurch werden Druckartefakte minimiert, die durch Probleme beim Ausbluten der Tinte und des thermischen Ungleichgewichts verursacht werden.
Andere Fachkräfte haben Tintentröpfchen-Aufbringmuster als Lösungen für bestimmte Druckqualitätsprobleme vorgeschlagen. Beispielsweise beschreiben das US-Patent Nr. 4,967,203, das am 30. Oktober 1990 für INTERLACE PRINTING PROCESS erteilt wurde, und das US-Patent Nr. 4,999,646, das am 12. März 1991 für METHOD FOR EN-HANCING THE UNIFORMITY AND CONSISTENCE OF DOT FORMATION PRODU-CED BY COLOR INK JET PRINTING erteilt wurde, Farbflüssigkeits-Tintenstrahldnackverfahren, in denen vordefinierte Tintentröpfchenmuster verwendet werden, um Probleme mit dem Ausbluten der flüssigen Tinte, dem Zusammenwachsen, dem Verschieben der Farbnuancen und der Streifenbildung auf Transparentfolie, Normalpapier und speziellen Medien zu reduzieren. Die Patente beschreiben eine Staffelung und ein Abwechseln der Tintentröpfchen-Aufbringmuster, so dass sich überdeckende flüssige Tintenpunkte trocknen können, weil sie während verschiedener Durchgänge eines Druckkopfs gedruckt werden. Des weiteren werden "Superpixel" von jeweils vier Pixeln beschrieben, wodurch die Nuancierung der gedruckten Farbe verbessert wird, indem eine vordefinierte Tintenfarbenaufbringung und Trockensequenzen für jedes Superpixel angewendet werden.
Ein weiteres Tintentröpfchen-Aufbrigmuster ist in der europäischen Patentanmeldung Nr. 0 476 860 A2 beschrieben, die am 25. März 1992 für INK DROP PLACEMENT FOR IMPROVED IMAGING veröffentlicht wurde, in dem Flüssigtintenstrahlbilder verbessert werden, indem Gruppen von benachbarten Tröpfchen als Anhäufung von sich überdeckenden Tintentröpfchen gedruckt werden, die gleichförmig zur Mitte jeder Anhäufung hin zusammenwachsen. Das Tintentröpfchen-Anhäufungsmuster eliminiert im Wesentlichen ein zufälliges Zusammenwachsen, das ein fleckiges Bild verursacht. Eine solche Fleckung ist insbesondere zu beobachten, wenn auf Transparentfolien gedruckt wird.
Wieder andere Fachkräfte haben eine Bildnachbearbeitung als eine Lösung für Druckqualitätsprobleme auf transparentem Material vorgeschlagen. Insbesondere Phasenwechsel-Tintenstrahldrucken auf Transparentfolie verursacht, dass sich einzelne Tintentröpfchen in einer linsenähnlichen Form vertestigen, die übertragene Lichtstrahlen zerstreut, was zu einem sehr dunklen projizierten Bild führt. Dieses Problem wird im Allgemeinen durch ein Nachbearbeiten des Phasenwechseltintenbilds durch eine Kombinationen aus Temperatur und Druck gelöst, um die Tintentröpfchen abzuflachen. Beispielsweise beschreibt das US-Patent Nr. 4,889,761, das am 26. Dezember 1989 für SUB-STRATES HAVING A LIGHT-TRANSMISSIVE PHASE CHANGE INK PRINTED THEREON AND METHODS FOR PRODUCING SAME erteilt wurde, das der Bevollmächtigten dieser Anmeldung übertragen ist, das Hindurchführen eines Druckmediums durch einen Walzenspalt, der zwischen zwei Walzen gebildet wird, unter einem Walzenspaltdruck von etwa 3.500 Pfund je Quadratzoll ("psi"), um die Tintentröpfchen abzuflachen und in die Poren und Fasern des Druckmediums einzuschmelzen. Kontrollierter Druck in dem Walzenspalt flacht die Tintentröpfchen in eine Pfannkuchenform ab, um eine lichtdurchlässigere Form bereitzustellen und einen Grad der Tröpfchenverteilung zu erzielen, welcher der Druckerauflösung angemessen ist. Die Walzenoberflächen können strukturiert sein, um ein wünschenswertes Reflexionsmuster in das eingeschmolzene Bild zu prägen. Leider sind solche Walzen kostspielig, klobig, können einen ungleichmäßigen Einschmelzdruck bereitstellen und zu Verformungen des Druckmediums führen.
Das Drucken auf Transparentfolien leidet ebenfalls unter Problemen im Zusammenhang mit den Tinten. Die Farbstoffkonzentration in vielen Tinten ist durch umwelts- und gesundheitsbezogene Vorschriften begrenzt. Bei durchscheinenden Tinten, wie beispielsweise Phasenwechsel-Tinten, erzeugt eine Farbstoffkonzentration, die für angemessen farbgesättigte Normalpapierbilder geeignet ist, auf Transparentfolie ein halbgesättigtes, ausgewaschen erscheinendes Bild. Dies kommt zustande, weil bei Normalpapier das Licht durch das Bild hindurchgeht, vom Papier weg und durch das Bild zurück reflektiert wird, wodurch zwei Durchgänge durch die Tinte erfolgen, während bei Transparentfolien das Lieht nur einmal durch die Tinte hindurchgeht.Eine frühere Lösung ist, das Transparenzbild zweimal zu drucken, um die Farbsättigung zu erhöhen. Leider sind solche mehrschichtigen Phasenwechseltintenbilder zur Verwendung ungeeignet, weil die sekundären Farben verzerrt, gestreift, uneben sind, sowie Tintenschlieren und vielfache Pixelverschiebungen vorhanden sind, die während des Transferdrucks oder bei der Bildnachbearbeitung auftreten.
Mehrschichtiges Drucken mit Phasenwechsel-Tinten ist auch ein Problem bei nichttransparenten Druckmedien wegen der sekundären Farbstreifen, die aus einer schlechten Deckung von sich überdeckenden Tröpfchen stammen. Beispielsweise wird eine blaue primäre Farbe durch eine exakte Deckung eines Tröpfchens von magentafarbener Tinte und eines Tröpfchens von cyanfarbener Tinte erzeugt. In dem Grad, in dem die Deckung der Tröpfchen fehlerhaft ist, werden die sich nicht überdeckenden Abschnitte des magentafarbenen und cyanfarbenen Tintentröpfchens sichtbar.
Die oben beschriebene Mischung von Problemen weist deutliche eine große Anzahl von früheren Lösungen auf, von denen einige widersprüchlich sind und von der bestimmten Kombination der angewendeten Drucktechnologie abhängen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Farbtintenstrahl-Druckvorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, die einen hoch farbsättigenden Bilddruck auf Transparentfolie und anderen Druckmedien ohne Farbverschiebungen, Bilderartefakte oder wesentliche Lichtzerstreuung bereitstellen und keine Bildnachbearbeitung erfordern.
Diese Aufgabe wird von den Merkmalen der Ansprüche 1 und 8 erfüllt.
Wie aus der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform erkannt wird, die unter Bezugnahme auf die Zeichnungen folgt, stellt die Erfindung eine verbesserte Vorrichtung und ein Verfahren bereit, das konsistente sekundäre Farbfüllungen mit weniger Streifenbildung und Fahneneffekten druckt, und insbesondere eine verbesserte Vorrichtung und ein Verfahren, das im Wesentlichen lichtdurchlässige mehrschichtige Phasenwechseltintenbilder auf Transparentfolie und nichttransparenten Medien mit hoher Farbsättigung druckt. Es wird in ähnlicher Weise erkannt, dass diese Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitstellt, das qualitativ hochwerte Phasenwechseltintenbilder druckt, ohne eine Bildnachbearbeitung zu erfordern, und dass diese Erfindung eine Vorichtung und ein Verfahren bereitstellt, das die adressierbare Positionierung und die Form und Größe von gespritzten Phasenwechseltintentröpfchen, die ein Bild bilden, vor dem Transfer ändert. Es wird außerdem auf diese Weise erkannt, dass die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitstellt, das die Empfindlichkeit der Punkt-auf-Punkt-Aufbringung der primären Farbe reduziert, wenn sekundäre Farben subtraktiv gedruckt werden.
Demgemäß stellt diese Erfindung steuerbare Bildzeilen-Positionierversätze bereit, wodurch eine Paarbildung von benachbarten Phasenwechseltintentröpfchen verursacht wird, die durch einen Tintenstrahldruckkopf auf ein Druckmedium aufgebracht werden, um eine daraus resultierende Tintentröpfchenform zu bilden, die zum Reduzieren der Farbartefakte beim mehrschichtigen Drucken und für Projektionsanwendungen von Transparenzfolien geeignet ist.
In einer Ausführungsform der Erfindung verwendet ein Bildtransfer-Tintenstrahldrucker eine Bildaufnahmetrommel, die sich relativ zu einem Phasenwechsel-Tintenstrahlanordnungsdruckkopf dreht, der sich über die volle Breite der Trommel spannt. Eine erste Reihe von Bildzeilen wird in Schritten von 2 Pixelbreiten voneinander beabstandet gedruckt. Eine zweite Reihe von Bildzeilen wird ebenfalls in Schritten von 2 Pixelbreiten voneinander beabstandet gedruckt. Die erste und zweite Reihe von Bildzeilen sind miteinander verschränkt, wobei benachbarte Paare von Bildzeilen wesentlich näher voneinander beabstandet sind als eine Pixelbreite.
Als ein Merkmal der Erfindung liegt der Abstand von benachbarten Paaren von Bildzeilen innerhalb eine Bereichs von 0,2 bis 0,5 Pixelbreiten, wobei Pixelbreiten von 0,3 bis 0,4 bevorzugt werden.
Gemäß eines anderen Gesichtspunkts der Erfindung weist ein Drucker mit einem Düsenanordnungsdruckkopf Düsen auf, die um n Pixelbreiten voneinander beabstandet sind. Diese Düsen drucken einen Satz von Bildzeilen, und die Düsenanordnung wird in Bezug auf das Druckmedium um zwei Pixelbreiten bewegt. Dieses Drucken und Bewegen wird wiederholt, bis der Düsenanordnungsdruckkopf über die gesamte Zwischendüsenentfemung n + 1 bewegt worden ist. Anschließend wird der Druckkopf eine kleine Strecke in eine von zwei entgegengesetzten Richtungen bewegt, so dass die nächste zu druckende Bildzeile versetzt wird, um eng zu der bereits gedruckten benachbarten Bildzeile beabstandet zu sein. Der Prozess des Druckens einer Bildzeile und des Bewegens um zwei Pixelbreiten wird wiederholt, bis weitere Bewegungen des Druckkopfs ihn um mehr als zweimal die gesamte Zwischendüsenentfemung von seiner Startposition bewegen würden.
Als ein Merkmal dieser Erfindung erfolgt die Paarbildung von benachbarten Bildzeilen in einer Entfernung innerhalb des Bereichs von 0,2 bis 0,5 Pixelbreiten, wobei Pixelbreiten von 0,3 bis 0,4 bevorzugt werden.
Im Folgenden wird die Erfindung nur anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die folgenden begleitenden Zeichnungen beschrieben:
1 ist eine vereinfachte veranschaulichende Seitenansicht, die einen Bildtransfer-Tintenstrahldrucker zeigt, wie beispielsweise einen, der die Erfindung verwendet.
2 ist ein isometrisches veranschaulichendes Diagramm, das einen Druckkopfpositioniermechanismus des Tintenstrahldruckers aus 1 zeigt.
3 ist eine veranschaulichende Draufsicht, welche die betriebsbedingten geometrischen Beziehungen zwischen Schrittmotor, Capstanwelle, straffem Metallband, Hebelarm und Welle zeigt, die von dem Druckkopfpositionierer aus 2 verwendet werden.
4 ist ein isometrische veranschaulichende Ansicht der Druckkopf-Positioniererkomponenten- aus Figur 3, die zeigt, wie das straffe Metallband den Schrittmotor an den Hebelarm koppelt.
5 ist eine vergrößerte schematische veranschaulichende Ansicht, die drei benachbarte Tintenstrahldüsen darstellt, die jeweils in Schritten mit gleichmäßigen Abständen bewegt werden, um verschränkte Streifen von Tinte auf einem Druckmedium zu drucken.
6 ist eine vergrößerte schematische veranschaulichende Ansicht, die drei benachbarte Tintenstrahldüsen darstellt, die jeweils in Schritten bewegt werden, um paarige verschränkte Streifen von Tinte auf einem Druckmedium zu drucken.
7 ist eine vergrößerte schematische veranschaulichende Ansicht, die drei benachbarte Tintenstrahldüsen darstellt, die jeweils in Schritten bewegt werden, um Streifen von Tinte auf einem Druckmedium zu drucken.
8 ist eine vergrößerte schematische veranschaulichende Ansicht, die drei benachbarte Tintenstrahldüsen darstellt, die jeweils in Schritten bewegt werden, um paarige Streifen von Tinte auf einem Druckmedium zu drucken.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 zeigt einen Transferdruck-Phasenwechsel-Tintenstrahldrucker 10 (im Folgenden als "Drucker 10" bezeichnet), der nur eine Art von Tintenstrahldrucker ist, die für den Einsatz mit dieser Erfindung geeignet ist. Der Drucker 10 wird in der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 08/206,998 beschrieben, (europäische Patentanmeldung Nr.95 301481.8, entsprechend EP 680830 R), die am 7. März 1994 für PRINTER PRINT HEAD POSITIONING APPARATUS AND METHOD eingereicht wurde. Der Drucker 10 druckt ein Bild gemäß der folgenden Sequenz von Arbeitsvorgängen.
Eine Transfertrommel 12 dreht sich um eine Drehachse 14 in eine Richtung, die vom Pfeil 16 angegeben wird. Vor dem Drucken wird die Trommel 12 mit einer Transferflüssigkeit 18 durch Transfertlüssigkeits-Applikatonnralzen 20 und 22 befeuchtet, danach wird die Transferflüssigkeits-Applikatorwalze 22 von der Trommel 12 in eine Richtung wegbewegt, die vom Pfeil 24 angegeben wird. Alternativ kann die Transferflüssigkeit 18 selektiv mittels eines (nicht gezeigten) beweglichen Dochts auf die Trommel 12 aufgebracht werden. Ein Tintenstrahldruckkopf 26 überspannt die Breite der Trommel 12 mit vier vertikal voneinander beabstandeten Düsenanordnungen (die allgemein unter 28 gezeigt werden). Die Düsenanordnungen 28 stoßen jeweils gelbe Y, cyanfarbene C, magentafarbene M und schwarze K Phasenwechsel-Tinte aus. (Falls im Folgenden erforderlich, werden nummerierte Elemente des Weiteren durch einen Buchstaben gekennzeichnet, der die Tintenfarbe angibt, die das Element enthält. Zum Beispiel ist die Düsenanordnung 28C eine Düsenanordnung, die cyanfarbene Tinte ausstößt.) Die Düsenanordnungen 28 weisen jeweils Düsen auf, die horizontal um 2,37 Millimeter (28x 0,0847 Millimeter Pixelabstände) beabstandet sind, um eine nominale Druckauflösung von 118 Punkten pro Zentimeter zu unterstützen. Auf diese Weise beträgt der Abstand zwischen den Düsen 28 Pixelbreiten. Jede Anordnung von Düsenanordnungen 28 ist parallel zur Drehachse 14 ausgerichtet, und die Düsenanordnungen 28Y, 28C und 28M sind vertikal so ausgerichtet, dass die entsprechenden Düsen in jeder Anordnung auf einer gleichen Bildzeile drucken. Die Düsenanordnung 28K ist horizontal um zwei Pixelabstände von den entsprechenden Düsen in den anderen Anordnungen versetzt.
Unter Bezugnahme auf 2 ist der Druckkopf 26, vorzugsweise eines Typs, der Phasenwechsel-Tinte ausstößt, an einem Tintenbehälter 32 befestigt, der zusammen mit vier Tinten-Vorschmelzkammern 34 auf der Welle 30 befestigt ist. Der Behälter 32 und die Vorschmelzkammem 34 werden durch ein Behälterheizgerät 36 erwärmt, und der Druckkopf 26 wird getrennt durch ein Druckkopfheizgerät 38 erwärmt. Vier Farben von festen Phasenwechsel-Tinten 40 werden durch vier Trichter 42 in die Vorschmelzkammem 34 zugeführt, wo die festen Tinten 40 vom Behälterheizgerät 36 zur Verteilung an den Druckkopf 26 geschmolzen werden.
Piezoelektrische Wandler, die auf dem Druckkopf 26 positioniert sind, empfangen Bilddaten von Treibern 44, die auf einer flexiblen gedruckten Schaltung 46 befestigt sind. Der Druckkopf 26 stößt kontrollierte Muster von cyanfarbener, gelber, magentafarbener und schwarzer Tinte als Reaktion auf die Bilddaten in Richtung auf die sich drehende Trommel 12 aus, wodurch ein vollständiges Bild auf die befeuchtete Oberfläche der Trommel 12 im Lauf von 27 aufeinander folgenden Drehungen der Trommel 12 aufgebracht wird. Das Wiederholen dieses Prozesses ermöglicht es, mehrere Tintenschichten übereinander auf der befeuchteten Oberfläche der Trommel 12 aufzubringen, um eine größere Farbsättigung zu erzielen, wenn das Bild auf ein transparentes Substrat oder eine Transparenzfolienart von Druckmedien übertragen wird.
Eine Medienzuführwalze 48 führt ein Druckmedium 50 einem Paar von Medienzuführwalzen 52 zu, die das Druckmedium 50, wie beispielsweise Normalpapier oder eine Transparenzfolie, an einem Medienvorwärmegerät 54 vorbei und in einen Walzenspalt weiterbewegen, der zwischen der Trommel 12 und einer Transferwalze 56 gebildet ist. Die Transferwalze 56 wird in Druckkontakt mit der Trommel 12 bewegt, wie von einem Pfeil 58 angegeben wird. Eine Kombination von Druck in der Walzenspalte und Wärme vom Druckmedium 50 führt dazu, dass das aufgebrachte Bild von der Trommel 12 übertragen wird und mit dem Druckmedium 50 verschmilzt. Die Bildtransferwärme wird ebenfalls durch Erwärmen der Trommel 12 bereitgestellt. Das bedruckte Druckmedium 50 bewegt sich in einen Ausgangspfad 60 weiter, von wo aus es in einer Medienausgabeablage 62 abgelegt wird.
Wenn der Bildtransfer abgeschlossen ist, bewegt sich die Transferwalze 56 von der Trommel 12 weg, und die Transferflüssigkeits-Applikatonnralze 22 bewegt sich in Kontakt mit der Trommel 12 und bereitet sie auf die Aufnahme eines weiteren Bildes vor.
Unter Bezugnahme auf die 2 bis 4 bewegt ein Druckkopfpositionierer 80 den Druckkopf 28 seitlich schrittweise entlang einer Längsachse 82 der Welle 30. Ein Schrittmotor 84 ist durch eine Capstanwelle 85 und eine straffes Metallband 86 (im folgenden als "Band 86" bezeichnet) an einen Hebelarm 88 gekoppelt, der sich auf einer feststehenden Drehachse 90 dreht. Der Hebelarm 88 umfasst einen Kugelkontakt 92, der in einem exzentrischen Antriebsorgan 94 so montiert ist, dass eine Kugelachse 96 durch Drehen des exzentrischen Antriebsorgans 94 minuziös in Beziehung auf die Längsachse 82 positioniert werden kann. Rotationswinkelschritte des Schrittmotors 84 werden in entsprechende Winkelschritte des Hebelarms 88 umgewandelt und damit in entsprechende seitliche Übersetzungsbewegungen der Welle 30 übenden Kugelkontakt 92. Das Ende der Welle 30, das dem Hebelarm 88 benachbart ist, umfasst eine gehärtete flache Seite 98 aus Metall, die an den Kugelkontakt 92 anstößt. Die Welle 30 gleitet in einem Wellenlager 100, das in einer Befestigungsplatte 102 befestigt ist. Eine Sicherheitsfeder 104 richtet die Welle 30 auf den Kugelkontakt 92, um den Kontakt damit aufrechtzuerhalten.
Der Schrittmotor 84 ist vorzugsweise ein Zweiphasen-Hybridschrittmotor, der 200 Schritte von je 1,8 Grad pro Umdrehung bereitstellt.
Spezielle Abmessungen werden für die Hebelarmradien R₁ und R₂ gewählt, und R₂ ist so einstellbar, dass ein inkrementeller Schritt des Schrttmotors 84 einem Pixelabstand entspricht. Die Capstanwelle 85 wird auf die Welle des Schrttmotors 84 gedrückt, so positioniert, dass die Unrundheit in Bezug auf die Drehachse des Schrittmotors 84 minimiert wird, und mit einer Befestigungsverbindung, wie beispielsweise Loctite©-Verbindung, sicher befestigt.
Der Skaliertaktor kann durch Drehen des exzentrischen Antriebsorgans 94 im Hebelarm 88 eingestellt werden, um die Position der Kugelachse 96 und damit das Verhältnis von R₁ zu R₂ zu verändern. Der bevorzugte maximale Versatz der Kugelachse 96 in jede Richtung von der Längsachse 82 aus beträgt 0,635 Millimeter (0,025 Zoll).
Der Druckkopfpositionierer 80 ist in seiner nominellen zentrierten Position dargestellt. Allerdings beginnt ein Druckzyklus normalennreise damit, dass die Welle 30 vom Hebelarm 88 in eine Anfangsposition ihrer Strecke übersetzt wird, die mit einer Indexposition verbunden ist. Die Indexposition kann durch eines zahlreicher herkömmlicher Mittel ertasst werden, wie beispielsweise einen Mikroschalter oder einen elektro-optischen Sensor, der mit dem Schrittmotor 84, dem Hebelarm 88, der Welle 30 oder dem Druckkopf 28 gekoppelt ist.
Das Drucken eines Bildmusters auf der Trommel 12 erfordert, dass der Druckkopf 26 in 27 Schritten (einen für jede Drehung der Trommel 12) in eine Richtung bewegt wird, die parallel zur Drehachse 14 verläuft.
In einem. Druckmodus werden benachbarte Zeilen von Pixeln nacheinander gedruckt. Daher bewegt sich der Druckkopf 26 um eine einzige Pixelbreite für jede Pixelzeile, was zu insgesamt 27 Pixeln beim Drucken eines Bilds auf der Trommel 12 führt.
In einem anderen Druckmodus wird das Bild auf der Trommel 12 in einer verschränkten Weise aufgebracht. Die 27 Inkrementschritte umfassen 13 Zwei-Pixel-Inkrementschritte, gefolgt von einem Drei-Pixel-Inkrementschritt und anschließend 13 weiteren Zwei-Pixel-Inkrementschritten. Nach den ersten 13 Zwei-Pixel-Inkrementschritten ist eine Hälfte der Zeilen des Bildes gedruckt. Der Drei-Pixel-Inkrementschritt schiebt den Druckkopf 26 auf die nächste leere Bildzeile vor, worauf die nächsten 14 Zeilen gedruckt werden. Die 27 Inkrementschritte bewegen zusammen den Druckkopf 26 über eine gesamte seitliche Strecke von 55 Pixeln (4,656 Millimeter), was um ein Pixel kürzer als die doppelte Beabstandung zwischen den Düsen ist. In diesem verschränkten Modus bedrucken verschiedene Düsen benachbarte Zeilen mit Tintentröpfchen.
Die erforderliche seitliche Bewegung wird erreicht, indem der Druckkopf 26 (und dazugehörige Komponenten) an einer Welle 30 sicher befestigt werden, die durch einen Druckkopfpositionierer 80 seitwärts bewegt wird. Die präzise Positionierung wird durch Einsatz der wohlbekannten Mikroschritt-Technik erreicht.
Drucker nach dem bekannten Stand der Technik folgen der herkömmlichen Lehre, dass Bildzeilen mit Tintentröpfchen auf einem Druckmedium an adressierbaren Positionen aufgebracht werden müssen, die durch ein gleichmäßig beabstandetes Rastermuster dargestellt werden. Tatsächlich wird typischerweise große Sorgfalt darauf verwendet, die gleichmäßige Positionierung der Tintentröpfchen sicherzustellen.
Unter Bezugnahme auf 5 wird ein Abschnitt einer Düsenanordnung 28 gezeigt. Um die Zeichnung zu vereinfachen, beträgt der Abstand zwischen den Düsen 10 Pixelbreiten anstatt 28 Pixelbreiten, wie vorher beschrieben. Während einer ersten Trommeldrehung drucken die Düsen 24A, 24B und 24C jeweils erste Bildzeilen 120a, 122a und 124a, wobei die Düsenanordnung 28 anschließend exakt um zwei Pixelbreiten in die Richtung bewegt wird, die vom Pfeil 126 angegeben wird. Alternativ und vorzugsweise wird die Düsenanordnung 28 stoßfrei um zwei Pixelbreiten während der Zeit jeder Trommeldrehung weiterbewegt. Während einer zweiten Trommeldrehung drucken die Düsen 24A, 24B und 24C jeweils zweite Bildzeilen 120b, 122b und 124b, wobei die Düsenan- dnung 28 anschließend wieder exakt um zwei Pixelbreiten bewegt wird. Dieser Prozess wird weitere acht Male wiederholt, bis während einer zehnten Trommeldrehung die Düsen 24A; 24B und 24C jeweils zehnte Bildzeilen 120j, 122j und 124j drucken, wobei die Düsenanordnung 28 anschließend in ihre ursprüngliche Anfangsposition zurückkehrt.
Es sollte anerkannt werden, dass zwischen der fünften und sechsten Bildzeile 120e, 120f für die erste Düse 24A sich die Düsenanordnung 28 um exakt drei Pixelbreiten weiter auf die nächste verfügbare leer Bildzeile bewegt.
Die zehn aufeinander folgenden Bildzeilen, die von den Düsen 24A, 24B und 24C gedruckt werden, bilden jeweils erste bis dritte Druckstreifen 125, 127 und 129. Die Druckstreifen sind seitlich versetzt dargestellt, um sie deutlich voneinander abzuheben.
Unter Bezugnahme auf 6 werden die Bildzeilen gemäß der vorliegenden Erfindung absichtlich "gepaart", indem benachbarte zwei Bildzeilen um weniger als eine nominale Pixelbreite beabstandet werden.
Genau wie im Beispiel von 5 beträgt der Abstand zwischen den Düsen 10 Pixelbreiten. Während einer ersten Trommeldrehung drucken die Düsen 24A, 24B und 24C jeweils erste Bildzeilen 130a, 132a und 134a, wobei die Düsenanordnung 28 anschließend exakt um zwei Pixelbreiten in die Richtung bewegt wird, die vom Pfeil 136 angegeben wird. Während einer zweiten Trommeldrehung drucken die Düsen 24A, 24B und 24C jeweils zweite Bildzeilen 130b, 132b und 134b, wobei die Düsenanordnung 28 anschließend wieder exakt um zwei Pixelbreiten bewegt wird. Dieser Prozess wird weitere acht Male wiederholt, bis während einer zehnten Trommeldrehung die Düsen 24A, 24B und 24C jeweils zehnte Bildzeilen 130j, 132j und 134j drucken, wobei die Düsenanordnung 28 anschließend in ihre ursprüngliche Anfangsposition zurückkehrt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung bewegt sich die Düsenanordnung 28 zwischen der fünften und sechsten Bildzeile 130e, 130f für die erste Düse 24A um einen anderen Abstand als 3 Pixelbreiten weiter. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Abstand 3,35 Pixelbreiten, wodurch verursacht wird, dass die sechste bis zehnte Bildzeile 130f–130j der ersten. Düse 24A eng beabstandet (oder " paarig") zu der ersten bis fünften Bildzeile 132a–132e der zweiten Düse 24B sind. Dies heißt, dass der Abstand zwischen benachbarten verschränkten Bildzeilen 0,35 Pixelbreiten beträgt.
Der Fachmann wird erkennen, dass eine Bewegung der Düsenanordnung 28 um 2,65 Pixelbreiten zwischen der fünften und sechsten Bildzeile 130a, 130f für die erste Düse 24A auch zu einer Paarbildung von benachbarten Bildzeilen führt.
Die beabsichtigte Paarbildung von benachbarten Bildzeilen durch Versatz der nächsten Bildzeile um einen geringen Abstand führt dazu, dass benachbarte Bildzeilen eng beabstandet sind und ergibt eine erhöhte Konsistenz der sekundären Farbfüllungen mit praktisch keinerlei Streifenbildung oder Fahneneffekten. Man geht davon aus, dass dies durch die Mittelwertbildung der einzelnen Abweichungen der Bildzeilenpositionen verursacht wird.
Durch Testen ergab sich, dass ein Abstand von 0,3 bis 0,4 Pixelbreiten für paarige Bildzeilen optimal ist. Eine Verbesserung der Druckqualität konnte jedoch auch über einen breiteren Bereich von 0,2 bis 0,5 Pixelbreiten festgestellt werden.
Es wird erwartet, dass die Paarbildung von Bildzeilen gemäß der vorliegenden Erfindung auch eine erhöhte Konsistenz für nicht-verschränkten Druck bereitstellt. Unter Bezugnahme auf 7 beabstandet das herkömmliche nicht-verschränkte Drucken die Bildzeilen 140a–140j um gleiche Abstände von jeweils einer Pixelbreite. Daher drucken die Düsen 24A, 24B und 24C bei einer ersten Drehung der Trommel 12 jeweils die Bildzeilen 140a, 142a und 144a. Die Düsenanordnung 28 wird dann um eine Pixelbreite in die Richtung weiterbewegt, die vom Pfeil 146 angegeben wird, wobei die Düsen 24A, 24B und 24C anschließend jeweils die Bildzeilen 140b, 142b und 144b drucken. Jede Düse druckt 10 Bildzeilen, um das Bild zu vervollständigen.
Unter Bezugnahme auf 8 kann auch eine beabsichtigte Paarbildung von Bildzeilen bei nicht-verschränktem Drucken erreicht werden. Bei einer ersten Drehung der Trommel 12 würden die Düsen 24A, 24B und 24C jeweils die Bildzeilen 150a, 152a und 154a drucken. Die Düsenanordnung 28 würde dann um einen Abstand,. der kleiner als eine Pixelbreite ist, in die Richtung weiterbewegt werden, die vom Pfeil 156 angegeben wird, wobei die Düsen 24A, 24B und 24C anschließend die Bildzeilen 150b, 152b und 154b drucken würden. Die Düsenanordnung 28 würde um einen Abstand, der größer als eine Pixelbreite ist, zum Anfang der nächsten Bildzeile weiterbewegt werden. Die versetzten Abstände für zwei benachbarte Bildzeilen müssen exakt zwei Pixelbreiten entsprechen.
Es wird erwartet, dass Bewegungen von etwa 0,35 und 1,65 Pixelbreiten optimale Ergebnisse erzielen würden.
Man geht davon aus, dass für jede gedruckte Farbe und/oder für je Druckmedienart ein anderer Abstandswert optimal ist. Daher wird bevorzugt, dass der Abstandwert programmiert werden kann.
Die wünschenswerten Koaleszenzeigenschaften dieser Erfindung werden insbesondere durch die Phasenwechsel-Tinten wegen ihrer relativ hohen Viskosität, haftenden Eigenschaften und Zustandsänderungen in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Änderung der Tintentemperatur ausgeschlossen. Phasenwechsel-Tintenzusammensetzungen, die für den Einsatz mit dieser Erfindung besonders geeignet sind, sind im US-Patent Nr. 4,889,560 beschrieben, das am 26. Dezember 1989 für PHASE CHANGE INK COMPOSITION AND PHASE CHANGE INK PRODUCED THEREFROM erteilt wurde, und in der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 07/981,677 (Europäische Patentanmeldung Nr. 93 309424.5, entsprechend EP 604023A), die am 25. November 1992 für PROCESS FOR APPLYING SELECTIVE PHASE CHANGE INK COMPOSI-TIONS TO SUBSTRATES IN INDIRECT PRINTING PROCESSES eingereicht wurde. Natürlich ist die Erfindung nicht auf diese Tintenzusammensetzungen beschränkt, und andere Tintenzusammensetzungen, einschließlich flüssiger Tinten, könnten ebenfalls verwendet werden, um verschiedene Verbesserungen der Druckqualität zu erzielen.
Der Fachmann wird erkennen, dass Abschnitte dieser Erfindung auch alternative Ausführungsformen besitzen können. Zum Beispiel kann diese Erfindung auch bei direktem Bildtransferdruck, bidirektionalem Druck, Drucken mit flüssiger Tinte oder Drucken auf Normalpapier verwendet werden. Die das Bild aufnehmenden Bildzeilen können von einem Tintenstrahldruckkopf mit einer einzigen Düse oder von jeder betriebsfähigen Düsenanordnungskonfiguration eines Tintenstrahl-Druckkopfs gedruckt werden. Das Drucken kann durch alle Mittel erreicht werden, die einen Druckkopf relativ zu einer bildempfangenden Oberfläche bewegen, wie beispielsweise ein bidirektionaler Bilddruckkopf sich relativ zu einem feststehenden Druckmedium bewegt. Die Erfindung ist auf eine Vielzahl von druckverschränkenden Anordnungen und auch auf nichtverschränkendes Drucken anwendbar, gleichgültig, ob der Versatzabstand in einer horizontalen, vertikalen oder diagonalen Richtung verläuft.
Natürlich kann die Bildnachbearbeitung bei dieser Erfindung immer noch eingesetzt werden, um zusätzliche Kontrolle über die endgültige Druckqualität bereitzustellen.
Es ist für den Fachmann offenkundig, dass viele Änderungen an den Details der oben beschriebenen Ausführungsformen dieser Erfindung vorgenommen werden können, ohne vom beanspruchten Erfindungsgegenstand abzuweichen. Demzufolge ist zu verstehen, dass diese Erfindung auch auf andere Anwendungen des Aufbringens von Tintentröpfchen und von Mechanismuspositionierungen angewendet werden kann, als diejenigen, die bei Phasenwechsel-Tintenstrahldruckern vorliegen.

Claims

Verfahren zum Drucken, wobei das Verfahren das Betreiben eines Tintenstrahldruckers (10) mit einem Druckkopf (26) umfasst, der in Funktion zu einer Bildaufnahmefläche (12) adressiert werden kann, während relative Bewegung zwischen dem Druckkopf (26) und der Fläche (12) stattfindet, wobei das Verfahren umfasst: a) Drucken eines Streifens einer ersten Vielzahl von Bildzeilen, die voneinander um wenigstens zwei Pixelbreiten beabstandet sind, auf die Bildaufnahmefläche; und b) Drucken eines Streifens einer zweiten Vielzahl von Bildzeilen, die voneinander um wenigstens zwei Pixelbreiten beabstandet und mit dem erstgenannten Streifen wenigstens streifenverschränkt sind, auf die Fläche, dadurch gekennzeichnet, dass die verschränkten Bildzeilen eines Streifens (130a bis 130j) jeweils räumlich ein Paar mit einer verschränkten Bildzeile des anderen Streifens (132a bis 132j) als ein Paar Bildzeilen (130f und 132b) bilden, die gedruckt um weniger als eine Pixelbreite voneinander beabstandet sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Abstand zwischen benachbarten Bildzeilen in jedem Paar (130f und 132b) verschränkter Bildzeilen innerhalb des Bereiches von 0,2 bis 0,5 Pixelbreiten liegt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Abstand zwischen benachbarten Bildzeilen in jedem Paar (130f und 132b) verschränkter Bildzeilen 0,3 bis 0,4 Pixelbreiten beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Druckkopf (26) ein Düsenanordnungs-Druckkopf ist und wobei die Düsen um n Pixelbreiten voneinander beabstandet sind und wobei das Drucken umfasst: a) Drucken eines Satzes von Bildzeilen; b) Bewegen des Düsenanordnungs-Druckkopfes (26) um zwei Pixelbreiten; c) wenn n geradzahlig ist, Wiederholen der Schritte a) und b) n/2 Mal; wenn n ungeradzahlig ist, Wiederholen der Schritte a) und b) (n + 1)/2 Mal; d) wenn n geradzahlig ist, Bewegen des Düsenanordnungs-Druckkopfes (26) um drei plus x Pixelbreiten; wenn n ungeradzahlig ist, Bewegen des Düsenanordnungs-Druckkopfes (26) um zwei plus x Pixelbreiten; wobei x im Bereich von -0,5 bis -0,2 Pixelbreiten bzw. 0,2 bis 0,5 Pixelbreiten und -0,2 Breiten bzw. 0,2 bis 0,5 Pixelbreiten liegt; und e) wenn n geradzahlig ist, Wiederholden der Schritte a) und b) n/2 Mal; wenn n ungeradzahlig ist, Wiederholen der Schritte a) und b) (n – 1)/2 Mal.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei x im Bereich von 0,3 bis 0,4 Pixelbreiten liegt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Bildaufnahmefläche (12) eine Übertragungsfläche ist und wobei die Übertragungsfläche in Druck-Bildübertragungsbeziehung mit einem Druckmedium (50) gebracht wird, um das Druckbild von der Übertragungsfläche (12) auf das Druckmedium zu übertragen und ein bedrucktes Druckmedium herzustellen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Bildaufnahmefläche (12) ein Druckmedium (50) ist.
Verfahren zum Drucken, wobei das Verfahren das Betreiben eines Tintenstrahl-Druckkopfes (26) eines Tintenstrahldruckers (10) zum Aufdrucken einer Vielzahl von Bildzeilen auf eine Bildaufnahmefläche umfasst und wobei die Drucker-Bildzeilen eine Vielzahl von Paaren (152a und 152b) von Bildzeilen umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die paarigen Zeilen voneinander um weniger als eine Pixelbreite beabstandet sind, und wobei die Paare von Zeilen voneinander so voneinander beabstandet sind, dass jede erste Zeile jedes Paars von der nächsten abgebildeten derartigen ersten Zeile um wenigstens zwei Pixelbreiten beabstandet ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Vielzahl von Bildzeilen in verschränktem Druck gedruckt wird.