DE69814518T2

DE69814518T2 - Druckverfahren

Info

Publication number: DE69814518T2
Application number: DE69814518T
Authority: DE
Inventors: Steven Buckby
Original assignee: Markem Technologies Ltd
Current assignee: Markem Imaje Ltd
Priority date: 1997-05-21
Filing date: 1998-05-19
Publication date: 2003-11-20
Anticipated expiration: 2018-05-20
Also published as: US6290316B1; GB2325438B; EP0879699A2; EP0879699B2; EP0879699B1; EP0879699A3; DE69814518T3; DE69814518D1; GB2325438A; GB9710373D0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Druckverfahren und insbesondere ein Druckverfahren unter Verwendung eines Druckkopfes von der sogenannten Tintenstrahlart, obwohl die Erfindung auf ein Druckverfahren mit anderen Druckkopfarten angewandt werden kann, die eine Anzahl von Druckelementen umfassen, die zum Drucken auf ein Substrat unabhängig in Betrieb gesetzt werden können.
Bei einer Art von Tintenstrahldrucker ist ein Array von Druckelementen, z. B. in einem linearen oder im wesentlichen linearen Array angeordnet, vorgesehen und kann jedes davon einen Tintenstrahl erzeugen und die Tinte in Richtung zu einem Substrat zum Drucken einer Bildzeile treiben. Die Strahlen können durch, z. B., Kanäle in dem Druckkopf erzeugt werden, die durch piezoelektrische Mittel, zum Herausquetschen von Tinte oder durch andere ähnliche Mittel zur Einschnürung gebracht werden.
Die Gestaltung und Herstelltoleranzen derartiger Druckköpfe sind anspruchsvoll, und Fachleute auf dem Gebiet werden anerkennen, daß die Leistung der individuellen Druckelemente in der Praxis variieren wird, so daß Druckköpfe gewöhnlich unvollkommen sein werden. Diese Variation der Leistung der Druckelemente führt zu Druckbildunregelmäßigkeiten. Wenn die Leistungsvariation der individuellen Druckelemente zu groß ist, muß der Druckkopf ausgemustert werden.
Die Leistungsvariation kann bedeuten, daß die Tintenmenge und/oder die Geschwindigkeit der Tinte in dem erzeugten Strahl nicht konstant ist für alle Druckelemente. Das letztere davon führt zu dem Ergebnis, daß die Tinte in einem oder mehreren Strahl(en) das Substrat zu einer anderen Zeit als Tinte von anderen der Strahlen erreicht, selbst wenn die Strahlen im wesentlichen dieselbe Strecke vom Druckkopf zum Substrat zurücklegen. Allgemein findet, in einem Drucker dieser Art, während des Druckens eine Relativbewegung zwischen dem Substrat und dem Druckkopf statt und wird demzufolge die Qualität des Bildes um einen zur Geschwindigkeitsvariation proportionalen Betrag vermindert.
Ein Verfahren zur Normierung der Tintenstrahlen eines derartigen Tintenstrahldruckkopfes durch elektronisches Einstellen der Geschwindigkeiten der Strahlen, um optimale Leistung von den Strahlen des Druckkopfes zu erhalten, ist in der EP 0605216 beschrieben.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung stellen wir bereit ein Druckverfahren unter Verwendung eines Druckkopfes mit einer Anzahl von Druckelementen, die zum Drucken auf ein Substrat unabhängig in Betrieb gesetzt werden können, und einem Steuermittel, das Steuersignale für die Druckelemente zum unabhängigen Adressieren und Steuern der Druckelemente erzeugt, so daß der Druckkopf ein gewünschtes Zeichen drucken kann, wobei das Verfahren umfaßt Analysieren der Leistung der individuellen Druckelemente zur Bestimmung der Druckeigenschaft des Druckkopfes und zur Erzeugung von Steuerdaten, Zuführen der Steuerdaten zum Steuermittel, das die Steuerdaten zum Kompensieren von Variationen in der Strahlgeschwindigkeit der individuellen Druckelemente verwendet, wodurch das Steuermittel modifizierte Steuersignale für die Druckelemente erzeugt, um die Druckeigenschaft des Druckkopfes einzustellen, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermittel die Steuerdaten zum Kompensieren von Variationen in der Strahlgeschwindigkeit der Druckelemente durch Inbetriebsetzen eines oder mehrerer der Druckelemente zu einer von den anderen der Druckelemente verschiedenen Zeit verwendet.
Somit erreicht, in einem oben beschriebenen Drucker vom Tintenstrahltyp, die Tinte von allen Strahlen, wenn eine Bildzeile gedruckt wird, das Substrat zur selben Zeit. Zusätzlich kann das Steuermittel die Steuerdaten zum Kompensieren von Variationen in der Leistung der Druckelemente durch Liefern eines Steuersignals an eines oder mehrerer der Druckelemente mit einer von den anderen der Druckelemente verschiedenen Energie verwenden.
In jedem Fall wird die Variation in der Leistung der Druckelemente kompensiert, so daß die Qualität des resultierenden Bildes verbessert wird.
Die Eigenschaft des Druckkopfes kann zumindest teilweise bestimmt werden, indem der Druckkopf zum Drucken eines Probedruckes gebracht wird und der Probedruck elektronisch untersucht wird, um eine Steuerdateneingabe für das Steuermittel zu erzeugen, wobei aber andere Analysierschritte für eine besondere Art von Druckkopf durchgeführt werden können.
Wenn die Druckelemente jeweils Mittel zum Erzeugen eines Tintenstrahls und zum Antreiben der Tinte zum Substrat umfassen, kann die Eigenschaft des Druckkopfes zumindest teilweise durch Herleitung für jedes Druckelement eines Maßes der Geschwindigkeit von Tintentropfen in dem dadurch erzeugten Tintenstrahl bestimmt Werden, um die Steuerdaten zu erzeugen, unter Verwendung von z. B. einem elektronischen Abbildungsmittel, das eine Steuerdateneingabe für das Steuermittel liefert.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung stellen wir bereit eine Druckvorrichtung mit einen Druckkopf mit einer Anzahl von Druckelementen, die zum Drucken auf ein Substrat unabhängig in Betrieb gesetzt werden können, und einem Steuermittel, das Steuersignale für die Druckelemente zum unabhängigen Adressieren und Steuern der Druckelemente erzeugt, so daß der Druckkopf ein gewünschtes Zeichen drucken kann, einem Mittel zum Analysieren der Leistung der individuellen Druckelemente zur Bestimmung der Druckeigenschaft des Druckkopfes und zur Erzeugung von Steuerdaten, einem Mittel zur Zuführung der Steuerdaten zu dem Steuermittel, das die Steuerdaten zum Kompensieren von Variationen in der Leistung der individuellen Druckelemente verwendet, wodurch das Steuermittel modifizierte Steuersignale für die Druckelemente erzeugt, um die Druckeigenschaft des Druckkopfes einzustellen, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermittel gestaltet ist, um Leistungsvariationen der Druckelemente durch Inbetriebsetzen eines oder mehrerer der Druckelemente zu einer von den anderen Druckelementen verschiedenen Zeit zu kompensieren.
Die Vorrichtung kann einen Druckkopf von der Art aufweisen, bei der die Druckelemente jeweils ein Mittel zum Erzeugen eines Tintenstrahls und zum Antreiben der Tinte zum Substrat umfassen, und das Mittel, das die Leistung der individuellen Druckelemente analysiert, für jedes Druckelement ein Maß der Geschwindigkeit von Tintentropfen in dem dadurch erzeugten Tintenstrahl herleitet, um dadurch die Steuerdaten zu erzeugen, unter Verwendung eines elektronischen Abbildungsmittels, das eine Steuerdateneingabe für das Steuermittel liefert.
Die Erfindung wird nun mit Hilfe der beigefügten Zeichnung beschrieben werden, in denen:
Fig. 1 eine illustrative perspektivische Ansicht eines Druckkopfes zur Verwendung in dem Verfahren der Erfindung ist;
Fig. 2 eine illustrative vergrößerte Querschnittsansicht durch den Druckkopf von Fig. 1 ist;
Fig. 3 ein illustratives Diagramm einer die Erfindung verkörpernden Druckvorrichtung ist.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen umfaßt eine Druckvorrichtung 10 einen Druckkopf 11 von der sogenannten Tintenstrahlart mit einer Anzahl von Druckelementen 12, die in einem linearen oder im wesentlichen linearen Array angeordnet sind und jeweils geeignet sind, um, unter der Steuerung eines Steuermittels 14, unabhängig voneinander die Tinte in Richtung zu einem Substrat 15 anzutreiben. Ein Bild wird durch Auswählen von Druckelementen 12 an jeder eine Anzahl von Bildzeilenpositionen gedruckt, so daß das Bild eine Anzahl von Druckzeilen umfaßt.
Zum Beispiel kann der Druckkopf 11 vom PZT-Typ mit einer Anzahl von Streifen 17 aus Material, die piezoelektrische Eigenschaften aufweisen und sich elastisch bewegen, wenn dorthin ein elektrisches Signal geliefert wird, und einer daran angebrachten Schicht 18 aus steiferem Material sein, wobei zwischen jedem piezoelektrischen Streifen 17 und der steiferen Schicht, 18 ein Kanal 19 vorhanden ist.
Tinte wird jedem der Kanäle 19 unter leichtem Druck zugeführt, und, wenn ein elektrisches Signal an einen piezoelektrischen Streifen 17 gegeben wird, verformt sich der Streifen 17, um zu bewirken, daß ein Tintenstrahl an einer Strahlauslaßdüse 20 von dem zugehörigen Kanal 9 erzeugt und dort herausgetrieben wird.
Es gibt mehrere unterschiedliche Druckkopfgestaltungen betreffend diese Technologie und eine weitere ausführliche Beschreibung der Gestaltung des Druckkopfes 11 wird als nicht notwendig angesehen. Wie jedoch in Fig. 2 zu sehen ist, kann jeder Kanal 19 eine Verengung 21 enthalten, um die Entwicklung des Tintenstrahls zu unterstützen, und typischerweise wird ein elektrisches Signal von ungefähr 200 V an den Streifen 17 aus piezoelektrischem Material angelegt. In der Praxis kann der Druckkopf 11 eine wesentliche Anzahl von Druckelementen 12, z. B. 256 derartige Elemente 12 aufweisen, wobei jedes Element 12 von einem computergesteuertem Steuermittel 14 individuell adressierbar und steuerbar ist, und für diesen Zweck kann der Druckkopf 11 einen Serienanschluß 26 aufweisen, um die Herstellung einer elektrischen Verbindung mit den piezoelektrischen Streifen 17 jedes der individuellen Druckelemente 12 zu ermöglichen. Jedes Druckelement 12 wird somit, wenn ausgewählt und betätigt, einen Tintenstrahl an dessen Auslaßdüse 20 erzeugen.
Im Gebrauch kann der Druckkopf 11 relativ zu einem stationären Substrat, wie z. B. einem Stück Papier, oder einem Verpackungsgegenstand, bewegt werden oder kann das Substrat 15 relativ zu einem stationären Druckkopf 11, wiederum unter der Steuerung des Steuermittels 14, kontinuierlich oder schrittweise, bewegt werden, wobei das Array mit Druckelementen 12 quer zum Substrat 15 angeordnet ist und relativ zum Substrat 15 bewegt wird, während individuelle Druckelemente 12 in jeder einer Anzahl von Bildzeilenpositionen ausgewählt und betätigt werden, um ein oder mehrere gewünschte(s) Zeichen auf das Substrat 15 zu drucken.
Jeder von jedem Druckelement 12 erzeugte Tintenstrahl wird eine Anzahl von individuellen Tintentropfen umfassen. Herkömmlicherweise wird eine ausgewählte Anzahl der Druckelemente 12 gleichzeitig von dem Steuermittel 14 an jeder Pixelzeilenposition betätigt, wodurch zugelassen wird, daß das Bild eine Anzahl von Pixeln aus Tinte quer über das Substrat 15 an jeder Pixelzeilenposition entlang des Substrats 15 erzeugt. Auch wenn die Strecke, die die Tintentröpfchen von dem Druckkopf 11 zum Substrat 15 zurücklegen müssen, für alle betätigten Druckelemente 12 dieselbe sein kann, kann aufgrund von Herstelltoleranzen in den Größen der Kanäle 19 und den Auslaßdüsen 20 derselben die Leistung der Druckelemente 12, d. h. die Tintenmenge in jedem erzeugten Strahl und die Geschwindigkeit der Tinte in dem Strahl im Vergleich zu den anderen Druckelementen 12 variieren.
Zur Kompensation verwendet das Steuermittel 14 in der Anordnung gemäß der Erfindung zugeführte Steuerdaten zum Erzeugen von modifizierten Steuersignalen für die Druckelemente 12, um die Druckeigenschaft des Druckkopfes 11 einzustellen. Zum Beispiel können die Steuerdaten anzeigen, daß die Geschwindigkeit der Tinte in einem Strahl von einem oder mehreren der Druckelemente 12 niedriger als für eines oder mehrere der verbleibenden Druckelemente ist, und können sie somit dies durch Liefern des elektrischen Signals oder Signale an das bzw. jedes jeweilige langsame Druckelement 12, früher als an das oder den Rest der Druckelemente 12, an jeder Pixelzeilenposition entlang des Substrats 15 kompensieren, so daß die Tinte von allen betätigten Druckelementen zur selben Zeit auf das Substrat 15 trifft. Auf diese Weise wird die Qualität des Bildes, das auf das Substrat 15 gedruckt wird, verbessert.
Die Steuerdaten können anhand einer Analyse der Leistung des Druckkopfes 11 z. B. durch Prüfung eines Probedruckes 22 und/oder durch Herleiten eines. Maßes der Tinfentröpfchengeschwindigkeit für jeden von den Druckelementen 12 erzeugten Strahl hergeleitet werden. Vorzugsweise wird eine derartige Analyse unter Verwendung eines elektronischen Abbildungsmittels, wie z. B. einer Kamera 30 durchgeführt, die digitale Daten erzeugt, die dem Steuermittel 14 als eine Eingabe zugeführt werden können.
Die Steuerdaten können, z. B. in einer Nachschlagetabelle 31, gespeichert werden und können von dem Steuermittel 14 zur Ermittlung während des Druckbetriebs, verwendet werden, wann die Druckelemente 12 des Druckkopfes 11, zu betätigen sind.
Es können zahlreiche Modifikationen vorgenommen werden, ohne aus dem Schutzbereich der Erfindung zu gelangen.
Wie oben hingewiesen, kann die Erfindung z. B. auf eine Druckvorrichtung vom Tintenstrahltyp angewandt werden, in der Tintenstrahlen von den Druckelementen 12, die, anders als oben beschrieben, erzeugt werden.
Die Erfindung umfaßt nicht nur das Inbetriebsetzen eines oder mehrerer Druckelemente zu von den anderen Druckelementen verschiedenen Zeiten, sondern auch das Variieren der Energie des an ein oder mehreren der Druckelemente angelegten elektrischen Signals, z. B. zum Sicherstellen von mehr Druckgleichförmigkeit von jedem der Druckelemente.
In dem beschriebenen Beispiel ist das Steuermittel 14 derart dargestellt, daß es separat von, aber elektrisch verbunden mit dem Druckkopf 12 ist, aber in einer anderen Anordnung kann der Druckkopf 11 einen damit integral vorgesehenen Teil des Steuermittels aufweisen. Zum Beispiel kann die Nachschlagetabelle oder ein anderer Speicher für die Steuerdaten, bei Herleitung anhand einer Analyse der Druckeigenschaft des Druckkopfes 11, in oder an dem Druckkopf 11 vorgesehen sein.
Die in der vorangehenden Beschreibung oder den folgenden Ansprüche oder den beigefügten Zeichnungen offenbarten Merkmale, die in deren speziellen Ausführungsformen oder in Form von einem Mittel zur Durchführung der offenbarten Funktion ausgedrückt sind, oder ein Verfahren oder ein Prozeß zum Erzielen des offenbarten Ergebnisses, wie jeweils anwendbar, können, separat oder in beliebiger Kombination besagter Merkmale, zur Realisierung der Erfindung in diversen Ausführungsformen derselben benutzt werden.

Claims

1. Druckverfahren unter Verwendung eines Druckkopfes (11) mit einer Anzahl von Druckelementen (12), die zum Drucken auf ein Substrat (15) unabhängig in Betrieb gesetzt werden können, und einem Steuermittel (14), das Steuersignale für die Druckelemente (12) zum unabhängigen Adressieren und Steuern der Druckelemente (12) erzeugt, so daß der Druckkopf (11) ein gewünschtes Zeichen drucken kann, wobei das Verfahren umfaßt Analysieren der Leistung des individuellen Druckelements (12) zur Bestimmung der Druckeigenschaft des Druckkopfes (11) und zur Erzeugung von Steuerdaten, Zuführen der Steuerdaten zum Steuermittel (14), das die Steuerdaten zum Kompensieren von Variationen in der Strahlgeschwindigkeit der individuellen Druckelemente (12) verwendet, wodurch das Steuermittel (14) modifizierte Steuersignale für die Druckelemente erzeugt, um die Druckeigenschaft des Druckkopfes einzustellen, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß das Steuermittel Variationen in der Strahlgeschwindigkeit der Druckelemente (12) durch Inbetriebsetzen eines oder mehrerer der Druckelemente (12) zu einer von den anderen der Druckelemente (12) verschiedenen Zeit kompensiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich das Steuermittel (14) ein Steuersignal an eines oder mehrere der Druckelemente (12) mit einer von den anderen der Druckelemente (12) verschiedenen Energie zum Kompensieren von Leistungsvariationen der Druckelemente (12) liefert.

3. Druckverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenschaft des Druckkopfes (11) mindestens teilweise dadurch bestimmt wird, daß der Druckkopf (11) zum Drucken eines Probedruckes gebracht wird und der Probedruck elektronisch untersucht wird, um eine Steuerdateneingabe für das Steuermittel (14) zu erzeugen.

4. Druckverfahren nach irgendeinen der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkopf (11) von der Art ist, bei der die Druckelemente (12) in einem linearen oder im wesentlichen linearen Array angeordnet sind.

5. Druckverfahren nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkopf (11) von der Art ist, bei der die Druckelemente (12) jeweils ein Mittel zum Erzeugen eines Tintenstrahls und zum Antreiben der Tinte zum Substrat (15) umfaßt.

6. Druckverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenschaft des Druckkopfes (11) mindestens teilweise dadurch bestimmt wird, daß für jedes Druckelement ein Maß für die Geschwindigkeit von Tintentropfen in dem dadurch erzeugten Tintenstrahl hergeleitet wird, um die Steuerdaten zu erzeugen.

7. Druckverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Maße der Geschwindigkeiten von Tintentropfen in den von den Druckelementen (12) erzeugten Tintenstrahlen unter Verwendung eines elektronischen Abbildungsmittels (30), das eine Steuerdateneingabe für das Steuermittel (14) liefert, hergeleitet werden.

8. Druckverfahren nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren den Schritt des Bewegens des Substrats (15) relativ zum Druckkopf (11) während des Druckens enthält.

9. Druckvorrichtung mit einen Druckkopf (11) mit einer Anzahl von Druckelementen (12), die zum Drucken auf ein Substrat (15) unabhängig in Betrieb gesetzt werden können, und einem Steuermittel (14), das Steuersignale für die Druckelemente (12) zum unabhängigen Adressieren und Steuern der Druckelemente (12) erzeugt, so daß der Druckkopf (11) ein gewünschtes Zeichen drucken kann, einem Mittel zum Analysieren der Leistung der individuellen Druckelemente (12) zur Bestimmung der Druckeigenschaft des Druckkopfes (11) und zur Erzeugung von Steuerdaten, einem Mittel zur Zuführung der Steuerdaten zu dem Steuermittel (14), das die Steuerdaten zum Kompensieren von Variationen in der Strahlgeschwindigkeit der individuellen Druckelemente (12) verwendet, wodurch das Steuermittel modifizierte Steuersignale für die Druckelemente (12) erzeugt, um die Druckeigenschaft des Druckkopfes (11) einzustellen, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermittel (14) gestaltet ist, um Strahlgeschwindigkeitsvariationen der Druckelemente (12) durch Inbetriebsetzen eines oder mehrerer der Druckelemente. (12) zu einer von den anderen Druckelementen (12) verschiedenen Zeit zu kompensieren.

10. Druckvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkopf (12) von der Art ist, bei der die Druckelemente (12) jeweils ein Mittel zum Erzeugen eines Tintenstrahls und zum Antreiben der Tinte zum Substrat (15) umfassen, und das Mittel (30), das die Leistung der individuellen Druckelemente (12) analysiert, für jedes Druckelement ein Maß der Geschwindigkeit von Tintentropfen im dem dadurch erzeugten Tintenstrahl herleitet, um die Steuerdaten zu erzeugen.

11. Druckvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel, das Maße für die Geschwindigkeiten der Tintentropfen in den von den Druckelementen (12) erzeugten Tintenstrahlen herleitet, ein elektronisches Abbildungsmittel (30) umfaßt, das eine Steuerdateneingabe für das Steuermittel (14) liefert.