DE69824464T2 - Dynamische Korrektur in einem Mehrfach-Druckverfahren zur Kompensierung der fehlenden Tintenstrahldüsen - Google Patents

Dynamische Korrektur in einem Mehrfach-Druckverfahren zur Kompensierung der fehlenden Tintenstrahldüsen Download PDF

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Description

  • Diese Anwendung bezieht sich auf den Gegenstand, der in der US-Patentschrift 6,352,331, die gleichzeitig mit dem vorliegenden Dokument eingereicht wurde und den Titel „DETECTION OF PRINTHEAD NOZZLE FUNCTIONALITY BY OPTICAL SCANNING OF A TEST PATTERN" trägt (Anwaltsaktenzeichen Nr. 6096014); und in der US-Patentschrift 6,250,739, die gleichzeitig mit dem vorliegenden Dokument eingereicht wurde und den Titel „BIDIRECTIONAL COLOR PRINTMODES WITH SEMISTAGGARED SWATHS TO MINIMIZE HUE SHIFT AND OTHER ARTIFACTS" trägt (Anwaltsaktenzeichen Nr. 6096029), offenbart ist.
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung bezieht sich auf Tintenstrahldrucker, die Mehrfachdurchlauf-Druckmodi verwenden, und spezieller auf einen Tintenstrahldrucker, der fehlerhaft funktionierende oder funktionsuntüchtige Tintenausstoßelemente korrigiert, indem er sie durch ein voll funktionsfähiges Tintenausstoßelement ersetzt.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Thermotintenstrahlpapierausdruckvorrichtungen, wie beispielsweise Drucker, Graphikplotter, Faxmaschinen und Kopiergeräte stoßen mittlerweile auf breite Akzeptanz. Diese Papierausdruckvorrichtungen werden von W.J. Lloyd und H.T. Taub in „Ink Jet Devices", Kapitel 13 von Output Hardcopy Devices (Ed. R.C. Durbeck und S. Sherr, San Diego Academic Press, 1988) und in den US-Patenten 4,490,728 und 4,313,684 beschrieben. Die Grundlagen dieser Technologie sind ferner in verschiedenen Artikeln in mehreren Ausgaben des Hewlett-Packard Journal [Vol. 36, Nr. 5, (Mai 1985), Vol. 39, Nr. 4 (August 1988), Vol. 39, Nr. 5 (Oktober 1988), Vol. 43, Nr. 4 (August 1992), Vol. 43, Nr. 6 (Dezember 1992) und Vol. 45, Nr. 1 (Februar 1994)] offenbart, die unter Bezugnahme in dieses Dokument aufgenommen sind. Tintenstrahlpapierausdruckvorrichtungen erzeugen Drucke von hoher Qualität, sind kompakt und tragbar, drucken schnell und leise, da nur Tinte das Papier berührt.
  • Ein Tintenstrahldrucker bildet ein gedrucktes Bild durch Drucken eines Musters einzelner Punkte an bestimmten Stellen eines für das Druckmedium definierten Arrays. Die Stellen stellt man sich zweckmäßigerweise als kleine Punkte in einem geradlinigen Array vor. Die Stellen sind manchmal „Punktstellen", „Punktpositionen" oder „Pixel". Somit kann der Druckvorgang als das Auffüllen eines Musters von Punktstellen mit Tintenpunkten angesehen werden.
  • Tintenstrahlpapierausdruckvorrichtungen drucken Punkte durch Ausstoßen sehr kleiner Tintentropfen auf das Druckmedium und umfassen in der Regel einen beweglichen Wagen, der einen oder mehrere Druckköpfe trägt, die jeweils Tintenausstoßdüsen aufweisen. Der Wagen überquert die Oberfläche des Druckmediums, und die Düsen sind gesteuert, um zu passenden Zeitpunkten gemäß einem Befehl eines Mikrocomputers oder einer anderen Steuerungseinrichtung Tintentropfen auszustoßen, wobei die Zeitsteuerung der Aufbringung der Tintentropfen dem Muster von Pixeln des Bildes, das gerade gedruckt wird, entsprechen soll.
  • Der typische Tintenstrahldruckkopf (d.h. das Siliziumsubstrat, auf dem Substrat aufgebaute Strukturen und Verbindungen mit dem Substrat) verwendet flüssige Tinte (d.h. aufgelöste Farbstoffe oder in einem Lösungsmittel dispergierte Pigmente). Er weist ein Array von präzise geformten Öffnungen oder Düsen auf, die an einem Druckkopfsubstrat befestigt sind, das ein Array von Tintenausstoßkammern beinhaltet, die flüssige Tinte von dem Tintenreservoir empfangen. Jede Kammer ist gegenüber der Düse angeordnet, so dass sich Tinte zwischen ihr und der Düse sammeln kann. Der Ausstoß von Tintentröpfchen erfolgt in der Regel unter der Steuerung eines Mikroprozessors, dessen Signale durch elektrische Leitbahnen zu den Widerstandselementen befördert werden. Wenn elektrische Druckpulse den Tintenstrahlabschusskammerwiderstand erwärmen, verdampft ein kleiner Teil der neben demselben befindlichen Tinte und stößt einen Tropfen Tinte aus dem Druckkopf aus. Ordnungsgemäß angeordnete Düsen bilden ein Punktmatrixmuster. Ordnungsgemäßes Sequenzieren des Funktionierens jeder Düse bewirkt, dass Schriftzeichen oder Bilder auf das Papier gedruckt werden, während sich der Druckkopf an dem Papier vorbeibewegt.
  • Die Tintenkassette, die die Düsen enthält, wird wiederholt über die gesamte Breite des Mediums, auf dem gedruckt werden soll, bewegt. An jedem einer bezeichneten Anzahl von Inkrementen dieser Bewegung über das Medium hinweg wird jede der Düsen veranlasst, gemäß der Programmausgabe des steuernden Mikroprozessors entweder Tinte auszustoßen oder es zu unterlassen, Tinte auszustoßen. Jede beendete Bewegung quer über das Medium kann ein Band drucken, das ungefähr so breit ist wie die Anzahl von Düsen, die in einer Säule der Tintenkassette angeordnet sind, mal dem Abstand zwischen Düsenmitten. Nach einer jeden derartigen beendeten Bewegung oder nach einem derartigen Band wird das Medium um die Breite des Bandes vorwärtsbewegt, und die Tintenkassette beginnt das nächste Band. Durch richtige Auswahl und Zeitsteuerung der Signale wird der gewünschte Druck auf dem Medium erhalten.
  • Farbtintenstrahlpapierausdruckvorrichtungen verwenden in der Regel eine Mehrzahl von Druckkassetten, üblicherweise entweder zwei oder vier, die in dem Druckerwagen angebracht sind, um ein vollständiges Spektrum an Farben zu erzeugen. Bei einem Drucker mit vier Kassetten enthält jede Druckkassette eine Tinte einer anderen Farbe, wobei die üblicherweise verwendeten Grundfarben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz sind. Bei einem Drucker mit zwei Kassetten enthält eine Kassette in der Regel schwarze Tinte, wobei die andere Kassette eine Dreizellenkassette ist, die die Tinten der Grundfarben Cyan, Magenta und Gelb enthält. Die Grundfarben werden durch Abscheiden eines Tropfens der erforderlichen Tinte auf eine Punktstelle auf dem Medium erzeugt, während Sekundärfarben oder schattierte Farben durch Abscheiden mehrerer Tropfen verschiedener Grundfarbentinten auf dieselbe Punktstelle gebildet werden, wobei das Überdrucken zweier oder mehrerer Grundfarben die Sekundärfarben gemäß anerkannten optischen Prinzipien erzeugt.
  • Bei vielen Anwendungen, beispielsweise bei PC-Druckern und Faxmaschinen, wurde das Tintenreservoir in den Stiftkörper integriert, so dass, wenn der Stift keine Tinte mehr enthält, der gesamte Stift, einschließlich des Druckkopfes, ersetzt wird. Bei anderen Papierausdruckanwendungen, beispielsweise bei großformatigem Drucken von technischen Zeichnungen, Farbpostern und dergleichen, besteht jedoch ein Bedarf an der Verwendung von größeren Tintenmengen, als in den ersetzbaren Stiften enthalten sein können. Deshalb wurden kürzlich diverse separate Tintenreservoirsysteme entwickelt, die einen externen stationären Tintenvorrat vorsehen. Der externe stationäre Tintenvorrat kann jedoch über einen Schlauch mit der sich bewegenden Kassette oder dem sich bewegenden Stift verbunden sein, oder alternativ dazu kann sich die sich bewegende Kassette oder der sich bewegende Stift zu dem stationären Tintenvorrat bewegen und sich wiederauffüllen, indem sie bzw. er einen „Schluck" von dem Tintenvorrat nimmt. Der externe Tintenvorrat ist in der Regel als „außeraxialer", „separater (off-board)" oder „vom Wagen getrennter (off-carriage)" Tintenvorrat bekannt.
  • Die von einer Tintenstrahleinrichtung erzeugte Druckqualität ist abhängig von der Zuverlässigkeit ihrer Tintenausstoßkammern. Ein Mehrfachdurchlauf-Druckmodus kann die Wirkung der defekten Tintenausstoßelemente auf die Druckqualität teilweise lindern. Jedoch kann der Mehrfachdurchlauf-Druckmodus dann, wenn mehr als einige wenige Tintenausstoß elemente fehlerhaft funktionieren, die durch die fehlerhaft funktionierenden Tintenausstoßelemente verursachten Probleme nicht mehr lösen, und der Stift muss ausgetauscht werden, um eine zufriedenstellende Bildqualität zu erhalten.
  • Demgemäß besteht ein Bedarf an einem Verfahren, das fehlerhaft funktionierende oder funktionsuntüchtige Tintenausstoßelemente korrigiert, indem es sie durch ein voll funktionsuntüchtiges Tintenausstoßelement ersetzt.
  • In der EP0694396 ist eine Aufzeichnungsvorrichtung zum Durchführen einer komplementären Aufzeichnung offenbart. Die Vorrichtung druckt getrennt davon, dass das Bild gedruckt wird, ein Erfassungsmuster und bestimmt ausgehend davon, ob etwaige Düsen fehlerhaft funktionieren. Um weiße Streifen, die bei einem Bild erzeugt werden, zu berücksichtigen, wird der Druckkopf vorgeschoben, und es wird eine komplementäre Aufzeichnung durchgeführt, wobei die weißen Streifen mit Tinte eingefärbt werden. Zu diesem Zweck wird ein zweiter Bewegungslauf bzw. Abtastvorgang genutzt. Eine Steuerroutine wird verwendet, um weiße Streifen unter Verwendung funktionierender Düsen bei dem nächsten Bewegungslauf zu überdrucken.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung liefert ein dynamisches Mehrfachdurchlauf-Druckmodus-Korrekturverfahren, das fehlerhaft funktionierende oder funktionsuntüchtige Tintenausstoßelemente korrigiert, indem es sie durch ein voll funktionsfähiges Tintenausstoßelement ersetzt, wie es hiernach beansprucht wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine isometrische oder perspektivische Außenansicht eines großformatigen Druckers/Plotters, der bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorliegt.
  • 2 ist eine ähnliche Ansicht eines Wagens und Wagenantriebsmechanismus, der in dem Gehäuse oder der Abdeckung des in 1 gezeigten großformatigen Druckers/Plotters angebracht ist.
  • 3 ist eine ähnliche Ansicht eines Druckmedienvorschubmechanismus, der ebenfalls in dem Gehäuse oder der Abdeckung des in 1 gezeigten großformatigen Druckers/Plotters angebracht ist, in Verbindung mit dem Wagen, wie bei der gestrichelten Linie in 3 angegeben ist.
  • 4 ist eine ähnliche, jedoch detailliertere Ansicht des Wagens und Wagenantriebsmechanismus der 2, die die Druckkopfeinrichtung oder Stifte, die sie trägt, zeigt.
  • 5 ist eine untere Draufsicht der Druckkopfeinrichtung oder Stifte der 4, die ihre Düsenarrays zeigt.
  • 6 ist eine perspektivische oder isometrische Ansicht einer Tintennachfüllkassette zur Verwendung bei den Stiften der 4 und 5.
  • 7 ist ein Flussdiagramm, das das Verfahren der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass der erste handelsübliche Hochauflösungsfarbdrucker/-plotter ohne einen Versatz der Stifte in der vollen Höhe in der zu der Medienvorschubsrichtung parallelen Richtung bidirektional druckt.
  • Wie in 1 gezeigt ist, umfasst der Drucker/Plotter ein Hauptgehäuse 1 mit einem Fenster 2 und einem linken Magazin 3, das ein Ende des Chassis umschließt. In diesem Magazin befindet sich eine Wagenträger- und -antriebsmechanik und ein Ende des Druckmedienvorschubmechanismus sowie eine Stiftnachfüllstation mit Ersatztintenkassetten. Der Drucker/Plotter umfasst ferner eine Druckmedienrollenabdeckung 4 und einen Aufnahmebehälter 5 für Längen oder Blätter eines Druckmediums, auf denen Bilder entstanden sind und die aus der Maschine ausgestoßen wurden. Ein unteres Stütz- und Aufbewahrungsrahmen 6 überspannt die Beine, die die zwei Enden des Gehäuses 1 tragen. Direkt über der Druckmedienabdeckung 4 befindet sich ein Eintrittsschlitz 7 zur Aufnahme von kontinuierlichen Längen des Druckmediums 4. Ebenfalls enthalten sind ein Hebel 8 zur Steuerung des Greifens des Druckmediums durch die Maschine.
  • Eine Bedienfeldanzeige 11 und Steuerungen 12 sind in der Hülle des rechten Magazins 13 angebracht. Dieses Magazin umschließt das rechte Ende der Wagenmechanik und des Medienvorschubmechanismus und ferner eine Druckkopfreinigungsstation. In der Nähe der Unterseite des rechten Magazins befindet sich zum Zweck eines sehr leichten Zugriffs ein Bereitschaftsmodus-Schalter 14.
  • Wie in 2 gezeigt ist, wird die Wagenbaugruppe 20 in dem Gehäuse 1 und in den Magazinen 3, 13 durch einen Motor 31 entlang dualer Träger- und Führungsschienen 32, 34 mittels eines Antriebsriemens 35 hin- und hergetrieben. Der Motor 31 wird durch einen digitalen elektronischen Mikroprozessor (nicht gezeigt) gesteuert.
  • Ein sehr fein abgestufter Codierstreifen 33 ist entlang des Bewegungspfades der Wagenbaugruppe 20 straff gespannt und wird durch einen automatischen optoelektronischen Sensor gelesen, um Positions- und Geschwindigkeitsinformationen für den Mikroprozessor zu liefern. Der Codestreifen 33 ermöglicht somit die Bildung von Farbtintentropfen bei einer ultrahohen Präzision (wie zuvor erwähnt wurde, in der Regel 24 Pixel/mm) während des Bewegens der Wagenbaugruppe 20 in jeder Richtung, d.h. entweder von lins nach rechts (vorwärts) oder von rechts nach links (rückwärts). Eine derzeit bevorzugte Position für den Codierstreifen 33 befindet sich in der Nähe der Rückseite des Wagenfaches (fern von dem Raum, in den die Hände eines Benutzers eingeführt werden, um die Stiftnachfüllkassetten zu warten). Unter Bezugnahme auf 3 befindet sich unmittelbar hinter den in dem Wagen 20 angebrachten Stiften 2326 eine weitere vorteilhafte Position für den Streifen 36. Für beide Positionen ist der Sensor 37 so angeordnet, dass sein optischer Strahl durch Öffnungen oder transparente Abschnitte einer in dem Streifen gebildeten Skala gelangt.
  • Eine zylindrische Auflageplatte 41, die durch einen Motor 42, eine Schnecke 43 und ein Schneckengetriebe 44 getrieben wird, dreht sich unter der Bewegungsbahn der Wagenbaugruppe 20, um Blätter oder Längen eines Druckmediums 4A in einer zu der Bewegung senkrechten Medienvorschubsrichtung zu treiben. Das Druckmedium 4A wird dadurch aus der Druckmedienrollenabdeckung 4 gezogen, unter den Stiften auf der Wagenbaugruppe 20 durchgeführt, um zur Erzeugung eines gewünschten Bildes Tintentropfen aufzunehmen, und in den Druckmedienbehälter 5 ausgestoßen.
  • Unter Bezugnahme auf 4 umfasst die Wagenbaugruppe 20 ein zuvor erwähntes rückwärtiges Fach 21, das verschiedene Elektronikbauteile trägt. Sie umfasst ferner Buchten 22 für vorzugsweise vier Stifte 2326, die jeweils Tinte vier verschiedener Farben halten, vorzugsweise Gelb in dem äußersten linken Stift 23, dann Cyan 24, Magenta 25 und Schwarz 26. Jeder dieser Stifte, insbesondere bei einem großformatigen Drucker/Plotter, wie er dargestellt ist, umfasst vorzugsweise ein jeweiliges Tintennachfüllventil 27.
  • Unter Bezugnahme auf 5 sind die Stifte im Gegensatz zu denen bei früheren Druckersystemen einer gemischten Auflösung alle relativ lange und weisen alle eine Düsenbeabstandung 29 auf, die ein Zwölftel Millimeter entlang jeder von zwei parallelen Düsenspalten beträgt. Diese zwei Spalten enthalten die ungeradzahligen Düsen 1 bis 299 bzw. die geradzahligen Düsen 2 bis 300. Die zwei Spalten, die somit jeweils insgesamt einhundertfünfzig Düsen aufweisen, sind um die Hälfte der Düsenbeabstandung vertikal versetzt, so dass der effektive Abstand jedes Zwei-Spalten-Düsenarrays ein Vierundzwanzigstel Millimeter beträgt. Die natürliche Auflösung des Düsenarrays in jedem Stift beträgt dadurch vierundzwanzig Düsen (was vierundzwanzig Pixel ergibt) pro Millimeter.
  • Unter Bezugnahme auf 6 umfasst das System zum Zweck einer Neuversorgung jedes Stiftes mit Tinte eine Nachfüllkassette 51 mit einem Ventil 52, einer Delle 53 und einem Verbindungsstutzen 54. Letzterer passt mit einem Versorgungsschlauch in der Drucker-/Plotter-Nachfüllstation in dem linken Magazin 3 zusammen. Jeder Versorgungsschlauch kann wiederum die Verbindung mit dem zuvor erwähnten Nachfüllventil 27 an einem entsprechenden der Stifte bewerkstelligen, wenn der Wagen an der Nachfüllstation angehalten wird. Ein Benutzer führt jede Nachfüllkassette 51 nach Bedarf manuell in die Nachfüllstation ein.
  • Vorzugsweise werden Schwarz (oder ein anderer monochromer Ton) und Farbe identisch behandelt, was Geschwindigkeit und die meisten anderen Parameter angeht. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt die Anzahl verwendeter Druck kopfdüsen immer zweihundertvierzig, von den dreihundert Düsen in den Stiften. Unter anderem ermöglicht diese Anordnung eine Software-/Firmware-Einstellung der effektiven Abfeuerungshöhe des Stiftes über einen Bereich von plus oder minus 30 Düsen, bei 24 Düsen/mm oder ± 30/24 = ± 1 1/4 mm, ohne jegliche mechanische Bewegung des Stiftes entlang der Druckmedienvorschubsrichtung. Die Ausrichtung der Stifte kann automatisch geprüft werden und durch die Verwendung der zusätzlichen Düsen korrigiert werden.
  • Das Konzept von Druckmodi ist eine nützliche und hinreichend bekannte Technik, bei jedem Durchlauf des Stiftes lediglich einen Bruchteil der gesamten Tinte, die in jedem Abschnitt des Bildes benötigt wird, abzulegen, so dass jegliche Bereiche, die bei einem Durchlauf weiß belassen werden, durch einen oder mehrere spätere Durchläufe gefüllt werden. Dies tendiert dazu, ein Zerfließen, Blockieren und Verwerfen einzudämmen, indem die Flüssigkeitsmenge, die sich zu einem beliebigen gegebenen Zeitpunkt auf der Seite befindet, verringert wird.
  • Das bei jedem Durchlauf eingesetzte spezifische Teileinfärbungsmuster und die Art und Weise, wie diese verschiedenen Muster zu einem einzigen vollständig eingefärbten Bild führen, ist als „Druckmodus" bekannt. Druckmodi ermöglichen einen Kompromiss zwischen Geschwindigkeit und Bildqualität. Beispielsweise liefert der Entwurfsmodus eines Druckers dem Benutzer so schnell wie möglich einen lesbaren Text. Präsentation, auch als bester Modus bekannt, ist langsam, erzeugt jedoch die höchste Bildqualität. Der Normal-Modus ist ein Kompromiss zwischen dem Entwurfs- und dem Präsentationsmodus. Druckmodi ermöglichen es dem Benutzer, zwischen diesen Kompromissen zu wählen. Ferner ermöglichen sie es dem Drucker, mehrere Faktoren, die die Bildqualität beeinflussen, während des Druckens zu steuern, einschließlich: 1) der Tintenmenge, die pro Punktposition auf das Medium platziert wird, 2) der Geschwindigkeit, mit der die Tinte platziert wird und 3) der Anzahl von Durchläufen, die er forderlich sind, um das Bild zu vervollständigen. Ein Bereitstellen unterschiedlicher Druckmodi, um ein Platzieren von Tintentropfen in mehreren Bändern zu ermöglichen, kann dazu beitragen, Düsendefekte zu kaschieren. In Abhängigkeit von dem Medientyp werden auch verschiedene Druckmodi eingesetzt.
  • Ein Einfachdurchlaufmodus-Betrieb wird für einen erhöhten Durchsatz auf einfachem Papier verwendet. Die Verwendung dieses Modus auf anderen Papieren führt zu zu großen Punkten auf beschichteten Papieren und zu einem Zusammenfließen von Tinte auf Polyestermedien. Der Einfachdurchlaufmodus ist einer, bei dem alle Punkte, die auf eine gegebene Zeile von Punkten abgefeuert werden sollen, in einem Band des Druckkopfes auf das Medium platziert werden, und anschließend wird das Druckmedium in die richtige Position für das nächste Band vorgeschoben.
  • Ein Zweifachdurchlauf-Druckmodus ist ein Druckmuster, bei dem bei jedem Durchlauf des Druckkopfes eine Hälfte der für eine gegebene Zeile von verfügbaren Punkten pro Band verfügbaren Punkte gedruckt werden, so dass zwei Durchläufe benötigt werden, um das Drucken für eine gegebene Zeile abzuschließen. In der Regel druckt jeder Durchlauf die Punkte auf eine Hälfte des Bandbereichs, und das Medium wird um die Hälfte der Strecke vorgeschoben, um den nächsten Durchlauf zu drucken, wie bei dem Einfachdurchlauf-Modus. Dieser Modus wird verwendet, um Zeit dafür zu lassen, dass die Tinte verdampft und das Medium trocknet, um eine inakzeptable Verwerfung und ein inakzeptables Zerfließen von Tinte zu verhindern.
  • Desgleichen ist ein Vierfachdurchlaufmodus ein Druckmuster, bei dem bei jedem Durchlauf des Druckkopfes ein Viertel der Punkte für eine gegebene Zeile gedruckt wird. Bei einem Polyestermedium wird der Vierfachdurchlaufmodus verwendet, um ein inakzeptables Zusammenfließen der Tinte auf dem Medium zu verhindern. Ein Mehrfachdurchlauf-Thermotinten strahldrucken ist beispielsweise in den ebenfalls übertragenen US-Patentschriften Nrn. 4,963,882 und 4,965,593 beschrieben.
  • Allgemein ist es wünschenswert, zum Abschließen des Druckens die minimale Anzahl von Durchläufen pro Vollbandbereich zu verwenden, um den Durchsatz zu maximieren. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind alle Druckmodi bidirektional. Mit anderen Worten werden aufeinander folgende Durchläufe in verschiedenen Richtungen gedruckt, wobei sich Von-Links-Nach-Rechts-Durchläufe mit Von-Rechts-Nach-Links-Durchläufen abwechseln. Ein Druckmodus, der zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung besonders geeignet ist, ist in der US-Patentschrift 6,250,321, die gleichzeitig mit dem vorliegenden Dokument eingereicht wurde und den Titel „BIDIRECTIONAL COLOR PRINTMODES WITH SEMISTRGGARED SWATHS TO MINIMIZE HUE SHIFT AND OTHER ARTIFACTS" trägt (Anwaltsaktenzeichen Nr. 6096029), beschrieben.
  • Das beim Drucken jedes Düsenabschnitts verwendete Muster ist als „Druckmodusmaske" oder „Druckmaske" oder manchmal nur „Maske" bekannt. Der Begriff „Druckmodus" ist allgemeiner, wobei er üblicherweise eine Beschreibung einer Maske oder mehrerer Masken, die bei einer wiederholten Sequenz verwendet werden, und die Anzahl von Durchläufen, die zum Erreichen einer „vollständigen Dichte" erforderlich sind, und ferner die Anzahl von Tropfen pro Pixel, die definiert, was mit vollständiger Dichte gemeint ist, einschließt.
  • Eine Druckmaske ist ein binäres Muster, das genau bestimmt, welche Tintentropfen bei einem gegebenen Durchlauf gedruckt werden, oder anders ausgedrückt, welche Durchläufe verwendet werden, um jedes Pixel zu drucken. Somit definiert die Druckmaske sowohl den Durchlauf als auch die Düse, der bzw. die verwendet wird, um jede Pixelstelle, d. h. jede Reihennummer und Säulennummer, auf dem Medium zu drucken. Die Druckmaske kann verwendet werden, um die verwendeten Düsen, beispielsweise zwischen Durchläufen, auf eine Weise zu „mischen", um unerwünschte sichtbare Druckartefakte zu reduzieren.
  • Eine weitere wichtige Überlegung bei Thermotintenstrahldruckern ist ein unsachgemäßer Betrieb oder eine Fehlfunktion von Tintenausstoßelementen auf Grund ausgefallener Widerstände, verstopfter Düsen oder anderer Ursachen. Das Vorliegen einer Fehlfunktion von Tintenausstoßelementen kann nicht visuell erfasst werden, und somit würde das Vorliegen einer Fehlfunktion von Tintenausstoßelementen durch eine schlechte Druckerausgabe manifestiert, was verschwenderisch ist, da der zu druckende Gegenstand erneut gedruckt werden müsste.
  • Optische Tropfenerfassungsschaltungen werden bei Tintenstrahldruckern zu verschiedenen Zwecken eingesetzt, einschließlich eines Testens des Betriebs von Tintentropfenabfeuerungsdüsen eines Druckkopfes und der Bestimmung der relativen Positionen der Düsenarrays mehrerer Druckköpfe. Optische Tropfenerfassungsschaltungen umfassen üblicherweise einen Lichtsensor wie z.B. eine Fotodiode, der bzw. die das durch eine Lichtquelle, z.B. eine LED, gelieferte Licht erfasst. Wenn ein Tropfen in dem Lichtpfad zwischen dem Lichtsensor und der Lichtquelle vorliegt, ändert sich die Ausgabe des Lichtsensors, da die durch den Lichtsensor erfasste Lichtmenge durch das Vorliegen des Tintentropfens verringert ist. Die Ausgabe des Lichtsensors wird üblicherweise verstärkt und analysiert, um zu bestimmen, ob ein Tropfen durch den Lichtpfad zwischen der Lichtquelle und dem Lichtsensor gelangte. Alternativ dazu kann ein optisches Erfassungssystem das Vorliegen eines Tropfens auf dem Medium bestimmen.
  • Ein optisches Erfassungssystem kann das Vorliegen von fehlerhaft funktionierenden Tintenausstoßelementen erfassen. Ein optisches Erfassungssystem, das zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung besonders geeignet ist, ist in der US-Patentschrift 6,352,331, die gleichzeitig mit dem vorliegenden Dokument eingereicht wurde und den Titel „DETECTION OF PRINTHEAD NOZZLE FUNCTIONALITY BY OPTICAL SCANNING OFA TEST PATTERN" trägt (Anwaltsaktenzeichen Nr. 6096014), beschrieben. Andere Verfahren zur Tropfenerfassung sind in den US-Patentschriften 5,434,430 mit dem Titel „DROP SIZE DETECT CIRCUIT" und 4,922,270 mit dem Titel „INTER PEN OFFSET DETERMINATION AND COMPENSATION IN MULTI-PEN THERMAL INK JET PEN PRINTING SYSTEMS" beschrieben.
  • Die durch eine Tintenstrahlvorrichtung erzeugte Druckqualität ist von der Zuverlässigkeit ihrer Tintenausstoßelemente abhängig. Ein Mehrfachdurchlauf-Druckmodus kann die Auswirkung der fehlerhaft funktionierenden Tintenausstoßelemente auf die Druckqualität teilweise abmildern. Wenn jedoch mehr als einige wenige Tintenausstoßelemente fehlerhaft funktionieren, kann der Mehrfachdurchlauf-Druckmodus die Druckqualitätsprobleme, die durch die fehlerhaft funktionierenden Tintenausstoßelemente verursacht werden, nicht mehr lösen, und der Stift muss ersetzt werden, um eine zufriedenstellende Bildqualität zu erhalten.
  • Die vorliegende Erfindung ermöglicht, die „fehlerhaft funktionierenden" Tintenausstoßelemente oder Düsen zu kompensieren, indem die fehlerhaft funktionierenden Düsen durch „ordnungsgemäß funktionierende" Düsen ersetzt werden. Fehlerhaft funktionierende Düsen können eine Düse sein, die entweder nicht abfeuert oder in eine falsche Richtung, mit einem kleinen Tropfenvolumen abfeuert oder ein anderes Problem aufweist. Das Verfahren ist für den Benutzer transparent und wirkt sich nicht auf den Druckerdurchsatz aus.
  • Der optische Druck auf einem Medienerfassungssystem oder einem Stiftintaktheitsmesssystem in dem Drucker erfasst, ob ein Tintenausstoßelement fehlerhaft funktioniert. Wenn man dies weiß, kann man eine Druckmaske definieren, die die fehlerhaft funktionierenden Tintenausstoßelemente der Düsen ersetzt, indem sie sie gegen „ordnungsgemäß funktionieren de" Düsen austauscht. Es kann auch eine akustische Tropfenausstoßerfassung verwendet werden, um fehlerhaft funktionierende Tintenausstoßelemente zu identifizieren.
  • Die Druckmaske definiert den Durchlauf und die Düse, der bzw. die verwendet wird, um jede Pixelstelle, d.h. jede Zeilennummer und Spaltennummer auf dem Medium, zu drucken. Diese Informationen können mit den Stiftintaktheitsinformationen kombiniert werden, um die Pixelstellen zu finden, die durch die fehlerhaft funktionierende Düse gedruckt werden. Da der Drucker diese Informationen kennt, kann er die Druckmaske verändern, so dass diese Pixelstelle in einem anderen Durchlauf und durch eine andere Düse gedruckt wird.
  • Der Algorithmus nimmt eine Druckmaske und eine Liste von fehlerhaft funktionierenden Düsen und ersetzt die fehlerhaft funktionierenden Düsen durch funktionierende Düsen. Dies kann erzielt werden, wenn man Mehrfachdurchlauf-Druckmodi aufweist und funktionierenden Düsen erlaubt, das zu drucken, was die Düse, die fehlerhaft funktioniert, drucken hätte sollen.
  • Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann bei jeglichem Druckmodus verwendet werden, der zwei oder mehr Durchläufe umfasst. Das Verfahren kann auch mit einer beliebigen Anzahl von Düsen verwendet werden. Bei dem folgenden Beispiel wird ein Vierfachdurchlauf-Druckmodus verwendet, es könnte jedoch auch jeder andere Mehrfachdurchlauf-Druckmodus verwendet werden. Ferner wird bei dem folgenden Beispiel angenommen, dass der Stift 192 Düsen aufweist. Dementsprechend beträgt die Anzahl von Düsen, die bei einem gegebenen Durchlauf verwendet werden, 192/4 = 48. In Tabelle 1 identifiziert die erste Spalte die Zeilennummer, die auf das Medium gedruckt wird. Zu Veranschaulichungszwecken sind nur Zeilen 1 bis 4 der 48 Zeilen ausführlich gezeigt. Die zweite Spalte zeigt einen Abschnitt der Druckmaske für Zeilen 1–4 und für Spalten 1–12, was 48 Pixel auf der Seite umfassen würde. Somit zeigt die zweite Spalte die physischen Stellen (d.h. Pixel) auf dem Medium und die Durchlaufnummer, bei der die physischen Stellen gedruckt werden. Die Spalten 4–6 zeigen, welche Düsennummern verwendet werden, um eine gegebene Zeile in den vier Durchläufen zu drucken.
  • Die vollständige Druckmaske würde alle 48 Zeilen und die Gesamtanzahl von Spalten für eine volle Seitenbreite zeigen. TABELLE I URSPRÜNGLICHE DRUCKMASKE
    Figure 00160001
  • Wie oben gezeigt ist, wird jede Zeile der Pixel auf der Seite durch vier verschiedene Düsen in vier verschiedenen Durchläufen verfolgt. Beispielsweise wird Zeile 1 durch die Düse Nummer 1 bei Durchlauf 1 verfolgt, die Düse Nummer 49 bei Durchlauf 2, die Düse Nummer 97 bei Durchlauf 3 und die Düse Nummer 145 bei Durchlauf 4. Falls jetzt die Düse Nummer 1 eine Fehlfunktion aufweist, können die Pixel in Zeile 1 bei Durchlauf 2 durch die Düse Nummer 49, bei Durchlauf 3 durch 97 oder bei Durchlauf 4 durch 145 gedruckt werden. Allgemein liegen für jegliche Düsennummer P-1 andere Düsen vor, die dieselbe Pixelzeile drucken können, wobei P die Anzahl von Durchläufen in dem Druckmodus darstellt. Diese drei alternativen Düsen stammen aus dem folgenden Satz von Düsennummern: n+48, n+96, n+144, n-48, n-96 und n-144, je nach dem Wert der Zahl n. Es gibt mehrere Überlegungen, die bestimmen, welche der drei alternativen Düsen sich am besten für das Ersetzen der fehlerhaft funktionierenden Düse eignet. Sie umfassen folgende, sind aber nicht auf diese beschränkt: (1) es ist besser, mittlere Düsen als Enddüsen in einem Stift zu verwenden, und (2) es ist besser, eine Ersatzdüse derart auszuwählen, dass keine Düse mit einer höheren Frequenz abfeuert als mit der optimalen Stiftabfeuerungsfrequenz.
  • Angenommen, dass auf Grund des Stiftintaktheitsmesssystems bestimmt wurde, dass die Düse 146 fehlerhaft funktioniert. Aus der Spalte 6 der Tabelle I ist ersichtlich, dass die Düse 146 verwendet wird, um beim Durchlauf Nummer 4 die Zeile 2 zu drucken. Aus den Spalten 3–5 ist ferner ersichtlich, dass die Düsen 2, 50 und 98 ebenfalls verwendet werden, um die Zeile 2 zu drucken, jedoch bei den Durchläufen 1, 2 bzw. 3. Dementsprechend könnte jede der Düsen 2, 50 oder 98 verwendet werden, um die Verwendung der Düse 146 beim Durchlauf 4 zu ersetzen, indem eine beliebige der Düsen 2, 50 oder 98 bei den Durchläufen 1, 2 bzw. 3 verwendet wird. Desgleichen kann dieselbe Vorgehensweise für jede andere der 192 Düsen angewendet werden, die sich auf Grund des Stiftintaktheitsmesssystems als fehlerhaft funktionierend erweisen. Da es bei einem Vierfachdurchlauf-Druckmodus drei Ersatzdüsenauswahlen gäbe, ist die Wahrscheinlichkeit, einen Ersatz in Form einer funktionstüchtigen Düse zu finden, fast sicher. Falls möglich, wäre es am besten, eine funktionstüchtige Düse zu finden, die sich nicht in einem benachbarten Durchlauf befindet, um die Düsenabfeuerungsfrequenz auf einem Minimum zu halten. Wenn dieses Kriterium bei diesem Beispiel angewendet wird, würde die Düse 50 in Durchlauf 2 zum Ersetzen der Düse 146 verwendet, und nicht die Düsen 98 oder 2, die sich jeweils in benachbarten Durchläufen 3 bzw. 1 befinden. Somit würde die Druckmaske der Tabelle I wie in Tabelle II gezeigt verändert, um das Erfordernis des Druckens mit der Düse 146 zu beseitigen.
  • TABELLE II MODIFIZIERTE DRUCKMASKE
  • Figure 00180001
  • Aus Zeile 2 in der Tabelle II ist ersichtlich, dass die Spalten 3, 7 und 11, die gemäß der ursprünglichen Druckmaske ursprünglich im Durchlauf 4 durch die Düse 146 gedruckt werden sollten, nun so gezeigt sind, dass sie bei Durchlauf 2 gedruckt werden, wie durch die Ziffern 2 veranschaulicht ist, die fett und kursiv dargestellt sind. Somit wird die Zeile 2 nun in lediglich drei Durchläufen gedruckt, d.h. in den Durchläufen 1, 2 und 3. Diese Änderungen beziehen sich nur auf den oben ausführlich gezeigten Teil der Druckmaske, bei dem die Düse 146 verwendet wird. Offensichtlich treten in den anderen Zeilen und Spalten der Druckmaske, bei denen die Düse 146 für den Rest der Seite verwendet wird, andere Änderungen auf, die Methodologie bleibt jedoch dieselbe. Wie Fachleuten einleuchten wird, kann die oben beschriebene Vorgehensweise bei einem beliebigen Druckmodus verwendet werden, der zwei oder mehr Durchläufe aufweist. Die Anzahl von potentiellen Ersatzdüsen erhöht sich natürlich mit der Anzahl von Durchläufen in dem Druckmodus, da die Anzahl potentieller Ersatzdüsen gleich der Anzahl von Durchläufen minus eins ist. Beispielsweise wäre die Anzahl potentieller Ersatzdüsen bei einem Zweifachdurchlauf-Druckmodus eins, während sie für einen Sechsfachdurchlaufdruckmodus fünf wäre.
  • Die folgenden Schritte der vorliegenden Erfindung können für die gesamte Druckmaske auf einmal oder für jeden Durchlauf einzeln durchgeführt werden. Unter Bezugnahme auf 7, Schritt 60, soll die Standarddruckmaske für den verwendeten Druckmodus entweder von dem Druckertreiber, dem Mikroprozessorsteuersystem des Druckers, einer Nachschlagtabelle in dem Speicher des Druckers oder einer beliebigen anderen verfügbaren Quelle erhalten werden. Bei Schritt 62 ist auf Grund des Stiftintaktheitsmesssystems zu identifizieren, welche Düsen fehlerhaft funktionieren. Bei Schritt 64 sind für jede der fehlerhaft funktionierenden Düsen die potentiellen Ersatzdüsen aus der bei Schritt 60 und dem Stiftintaktheitsmesssystem erhaltenen Standarddruckmaske festzustellen. Die potentiellen Ersatzdüsen können ausgehend von dem Drucker oder Druckertreiber festgestellt werden. Bei Schritt 66 ist die am besten geeignete Ersatzdüse auf Grundlage geeigneter Kriterien aus den verfügbaren Ersatzdüsen auszuwählen. Bei Schritt 68 ist die Druckmaske zu modifizieren, indem die fehlerhaft funktionierenden Düsen aus der Druckmaske entfernt und durch die ausgewählten Ersatzdüsen ersetzt werden.
  • Falls bei der obigen Vorgehensweise alle potentiellen Ersatzdüsen ebenfalls fehlerhaft funktionieren, kann der Drucker/Plotter dem Benutzer die Wahl geben, unter Verwendung der fehlerhaft funktionierenden Düsen weiterhin zu drucken oder einen neuen Stift zu installieren.

Claims (12)

  1. Ein Verfahren zum Korrigieren von fehlerhaft funktionierenden Tintenausstoßelementen in einem Drucksystem, das mehrere Durchläufe über ein Aufzeichnungsmedium verwendet, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt: Erhalten (60) einer ersten Druckmaske, die jedes einzelne der Tintenausstoßelemente identifiziert, die in der Lage sind, bei jedem entsprechenden der mehreren Durchläufe auf eine physische Stelle des Aufzeichnungsmediums zu drucken; Identifizieren (62) von Tintenausstoßelementen, die fehlerhaft funktionieren; Feststellen (64), anhand der ersten Druckmaske, von alternativen Ersatztintenausstoßelementen statt der Ausstoßelemente, die fehlerhaft funktionieren; Auswählen (66) von Ersatztintenausstoßelementen aus den alternativen Ersatztintenausstoßelementen; und Modifizieren (68) der ersten Druckmaske durch Entfernen der fehlerhaft funktionierenden Tintenausstoßelemente aus der Druckmaske und Ersetzen derselben durch die ausgewählten Ersatztintenausstoßelemente, um eine modifizierte Druckmaske zu erzeugen.
  2. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Schritt des Erhaltens (60) ein Erhalten von Daten umfaßt, die ein Pixelgitter von Zeilen und Spalten, den Durchlauf, der verwendet wird, um eine bestimmte Pixelstelle zu drucken, und das Tintenausstoßelement, das verwendet wird, um eine bestimmte Pixelstelle zu drucken, spezifizieren.
  3. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Identifizierungsschritt (62) ein Verwenden einer akustischen Tropfenausstoßerfassung, um fehlerhaft funktionierende Tintenausstoßelemente zu identifizieren, umfaßt.
  4. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Identifizierungsschritt (62) ein Verwenden einer optischen Tropfenausstoßerfassung, um fehlerhaft funktionierende Tintenausstoßelemente zu identifizieren, umfaßt.
  5. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Feststellschritt (64) ein Erhalten von Daten umfaßt, die ein alternatives Tintenausstoßelement und einen alternativen Durchlauf, um eine Pixelzeile zu drucken, spezifizieren.
  6. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Feststellschritt (64) ein Erhalten von Daten von einem Drucker umfaßt.
  7. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Feststellschritt (64) ein Erhalten von Daten von einem Druckertreiber umfaßt.
  8. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Auswählschritt (66) ein Auswählen eines Ersatztintenausstoßelements umfaßt, das bei einem nicht-benachbarten Durchlauf verwendet würde.
  9. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Auswählschritt (66) ein Auswählen eines Ersatztintenausstoßelements umfaßt, das in der Mitte eines Arrays von Tintenausstoßelementen angeordnet ist.
  10. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Schritte (6068) für die gesamte Druckmaske durchgeführt werden.
  11. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Schritte (6068) für die Druckmaske für jeden Durchlauf einzeln durchgeführt werden.
  12. Ein Verfahren zum Drucken unter Verwendung mehrerer Bewegungsdurchläufe über ein Aufzeichnungsmedium unter Verwendung einer ersten Druckmaske, wobei das Verfahren ein Verfahren zum Korrigieren von fehlerhaft funktionierenden Tintenausstoßelementen gemäß einem der Ansprüche 1–11 sowie folgenden Schritt umfaßt: Ausstoßen von Tintentropfen auf das Aufzeichnungsmedium bei mehreren Bewegungsdurchläufen über das Aufzeichnungsmedium gemäß der modifizierten Druckmaske, wobei die erste Druckmaske ein Pixelgitter von Zeilen und Spalten und das Tintenausstoßelement, das in einem bestimmten Durchlauf auf eine bestimmte Zeile und Spalte des Pixelgitters ausstößt, definiert.
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