DE69906776T2

DE69906776T2 - Tintenstrahldrucksystem

Info

Publication number: DE69906776T2
Application number: DE69906776T
Authority: DE
Inventors: Graham Dagnall Martin
Original assignee: Videojet Technologies Inc
Current assignee: Videojet Technologies Inc
Priority date: 1998-09-03
Filing date: 1999-08-19
Publication date: 2004-03-11
Anticipated expiration: 2019-08-20
Also published as: ATE236792T1; AU5437099A; EP1126977B1; DE69935738T2; GB9819081D0; DE69935738D1; EP1316429B1; DE69906776D1; US6527379B1; EP1316429A1; WO2000013906A2; EP1126977A2; WO2000013906A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Tintenstrahl-Drucksystem.
Genauer bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Tintenstrahl-Drucksystem mit ununterbrochener Strömung, das umfaßt: einen Tröpfchengenerator, der mehrere Ströme aus Tintentröpfchen erzeugt, wobei das System auf die Verwendung zum Drucken einer gewählten Anzahl von Tröpfchen jedes Stroms, die kleiner als alle Tröpfchen des Stroms ist, beschränkt ist; eine Ladeelektrode für jeden Strom, um die Tröpfchen dieses Stroms wahlweise zu laden, um festzulegen, welche Tröpfchen gedruckt werden; Steuermittel, die das wahlweise Laden der Tröpfchen durch die Ladeelektroden steuern; eine Ablenkelektrode für jeden Strom, die geladene Tröpfchen dieses Stroms ablenkt; und eine Ablaufrinne zum Sammeln von beim Drucken nicht verwendeten Tintentröpfchen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Verbesserung der Qualität des Drucks, der von Tintenstrahl-Drucksystemen des Standes der Technik geliefert wird, wie sie in dem vorausgehenden Absatz beschrieben sind.
US-A-4613871 offenbart einen Tintenstrahldrucker mit mehreren ununterbrochenen Strahlen, der ein Muster von Schutztröpfchen erzeugt, so daß: jeder Tropfen in einem Strahl durch einen oder mehrere Schutztropfen getrennt ist; die Tropfen von Strahl zu Strahl in einer Zeile durch einen oder mehrere Schutztropfen getrennt sind; und das Muster eine oder mehrere Zeilen aller Schutztropfen enthält, um dadurch die durch den Tintenstrahldrucker erzeugte Zackigkeit der Kanten in den Zeichen zu verringern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Tintenstrahl-Drucksystem mit ununterbrochener Strömung geschaffen, das umfaßt: einen Tröpfchengenerator, der mehrere Ströme aus Tintentröpfchen erzeugt; eine Ladeelektrode für jeden Strom, um die Tröpfchen dieses Stroms wahlweise zu laden, um festzulegen, welche Tröpfchen gedruckt werden; eine Ablenkungselektrode für jeden Strom, die geladene Tröpfchen dieses Stroms ablenkt; eine Ablaufrinne zum Sammeln von beim Drucken nicht verwendeten Tintentröpfchen; und Steuermittel, die Druck/Nichtdruck-Befehle erzeugen, um das wahlweise Laden der Tröpfchen durch die Ladeelektroden zu steuern, wobei das Drucksystem einer Beschränkung unterliegt, so daß es nicht möglich ist, jedes Tröpfchen jedes Tröpfchenstroms zu drukken, wobei in dem System eine Nennmatrix aus Tröpfchen-Druckpositionen definiert werden kann, die der maximalen Anzahl von Positionen, an denen Tröpfchen unter Berücksichtigung der Beschränkung gedruckt werden können, entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel so beschaffen sind, daß sie das Drucken an Tröpfchen-Druckpositionen, die verstreut in der Nennmatrix liegen, in Betracht ziehen, sofern das Ergebnis der ausgeführten Auswahl diese Beschränkung berücksichtigt.
Die Erfindung wird nun beispielhaft mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in der:
1 ein Beispiel einer Realisierung der vorliegenden Erfindung im Gegensatz zum Stand der Technik zeigt;
2a in einem Maßstab, der repräsentativer für reale Tintentropfen als der in 1 verwendete ist, die Ergebnisse des Drucks unter Verwendung des in 1 gezeigten Druckschemas des Standes der Technik zeigt;
2b in dem gleichen Maßstab wie 2a die Ergebnisse des Drucks unter Verwendung des Druckschemas in Übereinstimmung mit der in 1 gezeigten vorliegenden Erfindung zeigt;
3a ein weiteres Beispiel einer Realisierung der vorliegenden Erfindung im Gegensatz zum Stand der Technik zeigt;
3b in einem repräsentativeren Maßstab der realen Tintentropfen als dem in 3a gezeigten die Ergebnisse des Drucks unter Verwendung des in 3a gezeigten Druckschemas des Standes der Technik zeigt;
3c in dem gleichen Maßstab wie in 3b die Ergebnisse des Drucks unter Verwendung des Druckschemas in Übereinstimmung mit der in 3a gezeigten vorliegenden Erfindung zeigt;
4 eine graphische Darstellung der relevanten Teile eines Tintenstrahl-Drucksystems mit ununterbrochener Strömung zeigt, das für die Ausführung der vorliegenden Erfindung geeignet ist;
5 ausführlicher einen Druckkopf des Drucksystems aus 4 zeigt.
Wie in 1 gezeigt ist, ist der Druckkopf eines Tintenstrahl-Drucksystems mit ununterbrochener Strömung (wobei Einzelheiten dieses Druckkopfs und dieses Systems später anhand der 4 und 5 gegeben werden) so zu betrachten, daß er über dem Papierbogen, der 1 enthält, angeordnet ist, wobei er acht Ströme von Tintentröpfchen auf das Papier auswirft und dadurch eine vertikale Säule A von acht möglichen Tintentropfen-Druckpositionen definiert. Der Bogen Papier, der 1 enthält, ist nun in der Weise zu betrachten, daß er sich, wie der Pfeil B zeigt, horizontal mit fester Geschwindigkeit nach links bewegt. Somit werden acht horizontale Zeilen möglicher Tintentropf-Druckpositionen gebildet, wobei die genaue Anzahl der Tintentropfen pro Einheitslänge in jeder Zeile durch die Rate, mit der die Tröpfchen gedruckt werden, und durch die Geschwindigkeit, mit der sich das Papier (Substrat) bewegt, bestimmt ist.
Das Tintenstrahl-Drucksystem ist auf eine Häufigkeit der Tröpfchenverwendung zum Druck beschränkt, die nicht größer als jedes dritte Tröpfchen jedes Stroms ist. Eine solche Beschränkung ist typischerweise eine Folge der Tröpfchenwechselwirkungen im Flug. In 1 ist jeder dritte Tintentropfen, beginnend mit den Tintentropfen der Säule 1, dunkel getönt. Im Stand der Technik ist der Druck auf die Verwendung lediglich der dunkel getönten Punkte in 1 beschränkt, während die leeren Punkte nicht für den Druck betrachtet werden. Somit wird, um den in 1 gezeigten Kreis am besten zu drucken, lediglich eine Auswahl unter den dunkel getönten Punkten getroffen. Die schwarzen Punkte sind jene, die gemäß dem Stand der Technik ausgewählt werden.
Die Erfindung der vorliegenden Anmeldung erkennt, daß unter den Tropfen aus 1 eine Auswahl getroffen werden kann, um den Kreis besser zu drucken, während die Beschränkung gleichzeitig weiter erfüllt ist. Die Pfeile in 1 geben an, wo gemäß der Erfindung andere Auswahlen getroffen werden. Wie durch die Kreuze neben den schwarzen Punkten angegeben ist, werden bestimmte Tintentropfen nicht gedruckt. Es ist zu sehen, daß nirgends zwei Punkte gedruckt werden, die um weniger als zwei ungedruckte Punkte voneinander entfernt sind. Somit ist die Beschränkung erfüllt.
Zur Klarheit der Erläuterung sind die kleinen Kreise in 1 nicht im Maßstab der gedruckten Punkte, sondern stellen den Ort potentiell gedruckter Punkte dar. 2 zeigt die Ergebnisse unter Verwendung von Punkten in einem Maßstab, der repräsentativer für reale Druckpunkte ist. 2a ist das Ergebnis unter Verwendung der herkömmlichen Positionierung. 2b ist das Ergebnis unter Verwendung der Positionierung gemäß der Erfindung. Wie zu sehen ist, folgt 2b näher dem Idealkreis.
Es muß erkannt werden, daß im Stand der Technik bei Anwesenheit einer Beschränkung, daß eine Häufigkeit der Tröpfchenverwendung zum Druck nicht größer als jedes zweite Tröpfchen jedes Tröpfchenstroms ist, der Druck auf eine feste Nennmatrix von Punkten beschränkt ist, die aus jedem zweiten Tröpfchen in jedem Strom besteht, während die Möglichkeit des Drucks der anderen Punkte, die in der festen Matrix verstreut sind, nicht betrachtet wird. Somit wird das zu drukkende Bild bestmöglich an die feste Matrix angepaßt. In der vorliegenden Erfindung wird der Druck sämtlicher Punkte, sowohl der festen Matrix als auch verstreuter, betrachtet und das Bild am besten an alle diese Punkte angepaßt, wobei auch die Beschränkung berücksichtigt werden muß. Die größere Flexibilität, die die vorliegende Erfindung gewährt, führt zu einer verbesserten Qualität des Drucks.
Im dem Beispiel aus 3a muß erneut die Bedingung beachtet werden, daß eine Häufigkeit der Tröpfchenverwendung für den Druck nicht höher als jedes dritte Tröpfchen jedes Tröpfchenstroms ist. Es soll ein geschlossener Bereich mit einem geneigten Rand gedruckt werden. Die dunkel getönten Punkte geben diejenigen Punkte an, die gemäß dem Stand der Technik gedruckt würden. Die Pfeile und Kreuze geben die Anpassungen an, die gemäß der Erfindung vorgenommen werden. 3b zeigt das Druckergebnis des Standes der Technik. 3c zeigt das Druckergebnis der Erfindung.
Anhand der 3a, b und c wird in Verbindung mit dem Druck von Bildern von kompakten Bereichen angemerkt, daß die Folge der Auswahl, daß ein Punkt genauer am Rand des kompakten Bereichs positioniert gedruckt wird, eine Verringerung der Dichte des Punktdrucks in demjenigen kompakten Bereich ist, der unmittelbar an den Punkt angrenzt, der genauer am Rand liegt. Zur beispielhaften Erklärung gibt der Pfeil 10 in der ersten Zeile der Punkte in 3a die Entscheidung an, einen Punkt genauer an dem geneigten Rand positioniert zu drucken. Die Folge ist, daß es nicht mehr möglich ist, den mit einem Kreuz gekennzeichneten Punkt zu drucken, da zwischen ihm und dem genauer an dem Rand angeordneten Punkt weniger als zwei Punkte liegen. Um dies auszugleichen und im Durchschnitt die gleiche Dichte des Punktdrucks anzunähern, die gemäß dem Stand der Technik auf der Grundlage der Nennmatrix erreicht wird, wird eine mit dem Pfeil 12 angegebene Anpassung des Punktdrucks vorgenommen. Ähnliche Anmerkungen treffen in bezug auf die dritte Zeile von 3a zu. In der fünften und in der siebenten Zeile wird keine ausgleichende Anpassung beim Punktdruck in dem kompakten Bereich vorgenommen.
Es ist klar, daß die betreffende Bedingung nicht darin bestehen muß, daß die Häufigkeit der Tröpfchenverwendung für den Druck nicht größer als jedes zweite/dritte Tröpfchen jedes Tröpfchenstroms ist. Tatsächlich ist das Konzept der vorliegenden Erfindung überall anwendbar, wo es nicht möglich ist, jedes Tröpfchen jedes Stroms zu drucken. Es wird folgende Bedingung betrachtet: Zwei Tröpfchen können gedruckt werden, gefolgt von einem, das nicht gedruckt werden kann, gefolgt von zweien, die gedruckt werden können, gefolgt von einem, das nicht gedruckt werden kann, gefolgt von zweien, die gedruckt werden können usw. Der Stand der Technik würde den Druck auf eine feste Nennmatrix von Gruppen von zwei Punkten beschränken, die durch einen einzelnen Punkt getrennt sind, wobei die einzelnen Punkte nie für den Druck betrachtet werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die einzelnen Punkte ebenfalls für den Druck betrachtet, sofern die resultierende getroffene Auswahl die besondere betroffene Beschränkung berücksichtigt.
Wie in den 4 und 5 gezeigt ist, umfaßt das Tintenstrahl-Drucksystem mit ununterbrochener Strömung einen Druckkopf 101, eine Bild-PCB 103 und eine Steuer-PCB 105.
Der Druckkopf 101 umfaßt einen Tröpfchengenerator 107, der mehrere Ströme von Tintentröpfchen 109 erzeugt, eine Ladeelektrode 111 für jeden Strom 109, um die Tröpfchen dieses Stroms wahlweise zu laden, um festzulegen, welche gedruckt werden, eine Ablenkungselektrode 113 für jeden Strom, die geladene Tröpfchen dieses Stroms 109 ablenkt, und eine Ablaufrinne 115 zum Sammeln von beim Drucken nicht verwendeten Tröpfchen.
Der Tröpfchengenerator 107 enthält eine Zeile von Düsenöffnungen 117, um dadurch eine lineare Anordnung von Tröpfchenströmen 109 zu erzeugen. 5 ist eine graphische Ansicht entlang der Länge der Anordnung. Somit verläuft die Zeile der Düsenöffnungen 117 in das und aus dem Papier.
Jeder Strom von Tintentröpfchen 109 ist mit einer jeweiligen Ladeelektrode 111 versehen, die die Tröpfchen dieses Stroms entsprechend lädt oder nicht lädt. Eine Treiber-PCB 119 des Druckkopfs 101 steuert die Ladeelektroden 111 an.
Für jeden Tröpfchenstrom 109 ist eine einzelne Ablenkungselektrode 113 vorgesehen, die geladene Tröpfchen in die Ablaufrinne 115 ablenkt, so daß die ungeladenen Tröpfchen verbleiben, um sie auf das Substrat 121 zu drucken.
Jeder Tröpfchenstrom 109 ist außerdem mit einer (in 5 nicht gezeigten) jeweiligen Sensorelektrode 123 versehen, um an die Steuer-PCB 105 Signale zu liefern, um Zeiteinstellungskorrekturen vorzunehmen, die wegen verschiedener Tröpfchenabbruchzeiten (Phase) unter den einzelnen Tintenstrahlströmen erforderlich sind.
Zur Realisierung der vorliegenden Erfindung erzeugt und speichert die Bild-PCB 103 eine Bitmap des zu druckenden Bildes. Die Bitmap wird aus extern gelieferten Informationen, intern gespeicherten Zeichensätzen und intern erzeugten Bildern, z. B. Daten-Codes, erzeugt. Die Bitmap wird in der Weise erzeugt, daß sie die Druck-/Nichtdruck-Befehle für die Drucktropfen gemäß der vorliegenden Erfindung enthält. Die 1 und 3a zeigen, welche Tropfen in zwei Beispielen der Realisierung der vorliegenden Erfindung gedruckt werden. Somit erzeugt die PCB 103 in jedem dieser zwei Falle eine Bitmap, die die Druck-/Nichtdruck-Befehle enthält, so daß die gedruckten Tropfen die in den 1 und 3a als gedruckt gezeigten sind.
Die Steuer-PCB 105 empfängt zeilenweise die Bilddaten von der Bild-PCB 103 und puffert sie, so daß die Zeilen, wie es ein Produkterfassungssignal und ein Substratgeschwindigkeitssignal, die der Steuer-PCB 105 zugeführt werden, vorschreiben, an den Druckkopf 101 gesendet werden können. Das Produkterfassungssignal signalisiert die Ankunft eines Produkts, auf das das Bild gedruckt werden soll.
Die Treiber-PCB 119 setzt die seriellen Daten von der Steuer-PCB 105 in parallele Daten um, die geeignete Spannungen an den Ladeelektroden 111 umschalten.
Es ist klar, daß in der vorliegenden Erfindung bei der Entscheidung, welche Tröpfchen gedruckt werden sollen, keine durch die Beschränkung definierte feste Nennmatrix von Tropfendruckpositionen mehr starr eingehalten zu werden braucht.

Claims

Tintenstrahl-Drucksystem mit ununterbrochener Strömung, das umfaßt: einen Tröpfchengenerator (107), der mehrere Ströme aus Tintentröpfchen (109) erzeugt; eine Ladeelektrode (111) für jeden Strom (109), um die Tröpfchen dieses Stroms (109) wahlweise zu laden, um festzulegen, welche Tröpfchen gedruckt werden; eine Ablenkungselektrode (113) für jeden Strom (109), die geladene Tröpfchen dieses Stroms (109) ablenkt; eine Ablaufrinne (115) zum Sammeln von beim Drucken nicht verwendeten Tintentröpfchen; und Steuermittel (103, 105, 119), die Druck-/Nichtdruck-Befehle erzeugen, um das wahlweise Laden der Tröpfchen durch die Ladeelektroden (111) zu steuern, wobei das Drucksystem einer Beschränkung unterliegt, so daß es nicht möglich ist, jedes Tröpfchen jedes Tröpfchenstroms (109) zu drucken, wobei in dem System eine Nennmatrix aus Tröpfchen-Druckpositionen definiert werden kann, die der maximalen Anzahl von Positionen, an denen Tröpfchen unter Berücksichtigung der Beschränkung gedruckt werden können, entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (103, 105, 119) so beschaffen sind, daß sie das Drucken an Tröpfchen-Druckpositionen, die verstreut in der Nennmatrix liegen, in Betracht ziehen, sofern das Ergebnis der ausgeführten Auswahl diese Beschränkung berücksichtigt.
System nach Anspruch 1, bei dem die Steuermittel (103, 105, 119) so beschaffen sind, daß sie das Drucken im wesentlichen an allen Tröpfchen-Druckpositionen, die in der Nennmatrix verstreut liegen, in Betracht ziehen.
System nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem die Beschränkung darin besteht, daß die Häufigkeit der Tröpfchenverwendung für das Drucken nicht größer als jedes zweite Tröpfchen jedes Stroms (109) ist.