DE69502605T2

DE69502605T2 - Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahldruckers und Tintenstrahldrucker, dieses Verfahren benutzend

Info

Publication number: DE69502605T2
Application number: DE69502605T
Authority: DE
Inventors: Emiliano Bartolome
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 1995-09-08
Filing date: 1995-09-08
Publication date: 1998-09-10
Anticipated expiration: 2015-09-09
Also published as: US6050675A; US5929876A; EP0761453B1; ES2116023T3; DE69502605D1; EP0761453A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahldruckers, insbesondere eines Tintenstrahldruckers mit gekrümmter Druckwalze. Ferner bezieht sich die Erfindung auf einen Tintenstrahldrucker mit gekrümmter Druckwalze, der ein derartiges Verfahren benutzt.

STAND DER TECHNIK

Tintenstrahldrucker schießen Tintentröpfchen auf ein Druckmedium wie Papier oder Pergamentpapier, wodurch Tintenpunkte auf dem Druckmedium gebildet werden. Das Abschießen der Tintentropfen kann durch piezoelektrische Mittel oder durch Widerstandsheizung (Thermotintenstrahl) erfolgen. Tintenstrahldrucker sind beispielsweise aus den Patentschriften US-A- 4,855,752 oder US-A- 4,967,203 oder US-A- 5,376,956 bekannt. Aus diesem Stand der Technik ist ebenfalls bekannt, Druckköpfe mit einer Vielzahl von Düsen zu verwenden, die computergesteuert Tinte ausstoßen. Die Düsen sind gewöhnlich in Feldern, beispielsweise in parallelen Spalten mit mehreren in gleichen Abständen angeordneten Düsen. Gewöhnlich ist der Druckkopf als austauschbare, mit Tinte gefüllte, Kartusche ausgeführt, die mit geeigneten elektrischen Verbindungen zum Drucker versehen ist. Der Druckkopf ist auf einem Druckerschlitten angebracht, der sich in einer Dimension über das Druckmedium bewegen kann, während sich das Druckmedium senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schlittens bewegt.
Der Teil des Druckers, auf dem sich das Druckmedium (z.B. Papier) befindet, wenn die Tintentropfen abgeschossen werden, wird als Druckwalze bezeichnet. Die Druckwalze kann flach oder gekrümmt sein. Eine gekrümmte Druckwalze kann beispielsweise die Form eines Zylinderabschnitts haben. Wie im folgenden beschrieben, kann es bei Druckern mit gekrümmter Druckwalze zu Problemen bezüglich der Druckqualität kommen. Da der Teil des Druckkopfs auf dem die Düsen angeordnet sind flach und die Druckwalze gekrümmt ist, ist der Abstand zwischen den Düsen und dem Druckmedium nicht für alle Düsen des Druckkopfs konstant, und deshalb werden die Punkte nicht an den korrekten Stellen gedruckt. Der Fehler für Punkte, die von Düsen am Rand des Druckkopfs gedruckt werden, ist größer als für jene, die von Düsen in der Mitte des Druckkopfs gedruckt werden.
Abbildung 1 stellt den erwähnten Sachverhalt dar, in dem ein Druckkopf 1 über einer gekrümmten Druckwalze 2 angeordnet ist. Die Seite des Druckkopfs, auf der die Düsen angeordnet sind, ist eine flache Oberfläche 3. D1 bezeichnet den Abstand zwischen dem Druckkopf und der Druckwalze für eine in der Mitte befindliche Düse und D2 bezeichnet den Abstand zwischen einer Düse am Rand und der Druckwalze. Ein zweiter Effekt beruht auf den unterschiedlichen Flugdauern für Tropfen, die von einer Düse in der Mitte, und solche, die von einer Düse am Rand abgeschossen werden. Daraus ergeben sich zwei Fehler, wenn das Papier nach dem Drucken ausgerollt wird:
a) Horizontale Linien, die gleich weit auseinander liegen sollten, haben nicht denselben Abstand.
b) Durch die unterschiedlichen Flugdauern für unterschiedliche Düsen ergibt sich eine Abweichung zwischen der Stelle, auf die der Tropfen zur Erzeugung des korrekten Druckbilds fallen sollte, und der Stelle, auf die der Tropfen tatsächlich fällt.
Abbildung 2 verdeutlicht den Einfluß des veränderlichen Abstands zwischen dem Druckkopf 1 und dem Druckmedium 4, 4' auf die Stelle 5, 5', wo der Tintentropfen auf das Druckmedium aufgetragen wird. Abbildung 3 zeigt wohin ein Tintentropfen aus einer mittleren Düse fällt, wohin er für eine Düse am Rand fallen sollte und wohin er für eine Düse am Rand tatsächlich fällt. Kreis 6 in Abbildung 3 entspricht der theoretischen und wirklichen Stelle für einen Tintenpunkt, der durch eine mittlere Düse auf dem Druckmedium erzeugt wird. Die Kreise 7 bis 9 beschreiben den Sachverhalt für eine Düse am Rand, wobei Kreis 7 die theoretische Stelle ist, wohin der Tropfen fallen sollte, Kreis 8 den Fehler aufgrund der Druckwalzenkrümmung und Kreis 9 den kombinierten Fehler aufgrund der Krümmung und der Schlittenbewegung darstellt.
Abbildungen 4 und 5 sind weitere Darstellungen der Fehler, die durch die Druckwalzenkrümmung hervorgerufen werden. Gezeigt werden Tintenpunkte auf dem Druckmedium, die durch die Düsen auf dem Druckkopf erzeugt wurden. Abbildung 4 zeigt, daß nicht alle horizontalen Linien, wie es in diesem Beispiel im Idealfall sein sollte, gleich weit voneinander entfernt sind. Abbildung 5 zeigt, daß vertikale Linien keine Geraden, sondern Bogenlinien sind. Abbildung 5 zeigt beide Fehler, d.h. ungleiche Abstände zwischen horizontalen Linien und die Unterschiede in den Flugdauern der Tröpfchen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Im Hinblick auf den Stand der Technik ist es ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahldruckers, insbesondere eines Tintenstrahldruckers mit gekrümmter Druckwalze, mit erhöhter Genauigkeit für die Plazierung der Punkte auf dem Druckmedium zur Verfügung zu stellen.
Ferner ist es ein Ziel der Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahldruckers zur Verfügung zu stellen, das den durchschnittlichen Fehler der Punktplazierung ohne negativen Einfluß auf den Durchsatz des Druckers vermindert.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahldruckers und einen entsprechenden Tintenstrahldrucker (oder Plotter) zur Verfügung zu stellen, das eine verbesserte Qualität der auf das Druckmedium gedruckten Bilder und Texte sicherstellt.
Gemäß der Erfindung werden die obengenannten Ziele für ein Verfahren durch die Merkmale in Anspruch 1 und für ein Gerät durch die Merkmale in Anspruch 8 erfüllt.
Gemäß eines Grundgedankens der Erfindung wird der Bereich des Druckmediums (die Druckzeile), der in einem einzigen Durchgang des Druckkopfs bedruckt werden kann, in verschiedene Bänder unterteilt. Die Druckzeile wird in mehreren Durchgängen des Druckkopfs mit kurzen Vorschüben des Mediums zwischen den Durchgängen gedruckt, wobei die in einem Durchgang auf die Bänder aufgetragene Tintenmenge für die mittleren Bänder einer Druckzeile größer ist als für Bänder am Rand einer Druckzeile. Weil die bei der Punktplazierung auftretenden Fehler für Düsen in der Mitte des Druckkopfs kleiner sind als für Düsen am Rand, führt geringerer Tintenverbrauch in den Bändern am Rand einer Druckzeile insgesamt zu einer Verminderung der Fehlplazierung der Punkte für die gesamte Druckzeile. Da jede Druckzeile in mehreren Durchgängen gedruckt wird ist sichergestellt, daß die Tintenmenge, die in jedem Band schließlich auf dem Medium aufgetragen ist, der gesamten (100%), für das gewünschte Bild oder den gewünschten Buchstaben oder andere Markierung benötigten Tintenmenge entspricht. In anderen Worten, weil die Düsen am Rand eine schlechtere Genauigkeit aufweisen, werden die Düsen in der Mitte öfter verwendet als die Düsen am Rand.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird jede Druckzeile in N Bänder unterteilt, wobei jedem Band n Düsen entsprechen, die Druckzeile wird in N Durchgängen gedruckt und das Druckmedium erfährt nach jedem Durchgang einen Vorschub, der 1/N der Druckzeilenhöhe entspricht.
Ein weiterer Vorzug der Erfindung ist, daß sie dazu beiträgt, die Auswirkung von Düsen, die bedingt durch Probleme im Zusammenhang mit Fertigungstoleranzen, Lebensdauer des Druckkopfs, Verunreinigung der Düsenöffnung, usw., falsch ausgerichtet sind, zu verringern oder zu aufzuheben. Weiterhin werden die Auswirkungen von funktionsschwachen Düsen, d.h. von Düsen die weniger Tinte als die Sollmenge abgeben, verringert.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungen der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert, worin:
Abbildung 1 zur Erläuterung des durch die Erfindung gelösten Problems, eine schematische Darstellung eines über einer Druckwalze angeordneten Druckkopfs ist.
Abbildung 2 schematisch einen Druckkopf oberhalb eines Druckmediums zeigt, um die nach dem Stand der Technik auftretenden Fehler zu erläutern.
Abbildung 3 theoretische und tatsächliche Stellen für Tintenpunkte auf dem Druckmedium zeigt.
Abbildung 4 Tintenpunkte auf dem Druckmedium zeigt, die zur Erläuterung eines Problems, das beim Stand der Technik zu Fehlern beim Abstand zwischen horizontalen Linien führt, dienen.
Abbildung 5 Tintenpunkte auf dem Druckmedium zeigt, die zur Erläuterung eines Problems, das beim Stand der Technik zur Krümmung vertikaler Linien führt, dienen.
Abbildung 6 eine schematische Darstellung eines Tintenstrahldruckers mit gekrümmter Druckwalze, gemäß einer Ausführung der Erfindung ist.
Abbildung 7 eine Detailansicht des in Abbildung 6 gezeigten Druckkopfs ist.
Abbildung 8 einen Teil des Düsenbodens des Druckkopfs aus Abbildung 7 zeigt.
Abbildung 9 den Grundgedanken zum Drucken in Druckzeilen erläutert.
Abbildung 10 das Verfahren der Schindelung bei Tintenstrahldruckern erläutert.
Abbildung 11 schematisch den Grundgedanken einer Ausführung der Erfindung, bei der eine Druckzeile in mehrere Bänder unterteilt wird, erläutert.
Abbildungen 12 und 13 die geometrischen Beziehungen zwischen Druckkopf, Düsen und gekrümmter Druckwalze, die bei der Herleitung einer Fehlerfunktion eine Rolle spielen, zeigen.
Abbildung 14 eine grafische Darstellung des Gesamtfehlers für die Plazierung von Tintentropfen auf dem Medium als Funktion der Anzahl Düsen im Druckkopf ist.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN DER ERFINDUNG

Abbildung 6 zeigt einige der wichtigsten Bestandteile eines Tintenstrahldruckers mit gekrümmter Druckwalze gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung. Ein Kembestandteil des Druckers ist der Druckkopf 20, der einen Düsenboden 21 einschließt. Der Druckkopf 20 ist als austauschbare, Drucktinte enthaltende Kartusche ausgeführt. Der Düsenboden 21 ist mit einer Vielzahl von Düsen bestückt, aus denen die Tinte auf das Druckmedium abgeschossen wird. Weitere Einzelheiten zum Druckkopf sind unten mit Bezug auf Abbildungen 7 und 8 beschrieben.
Eine Druckwalze 23, auf der ein Blatt oder eine Rolle des Druckmediums (z.B. Papier) angeordnet sein kann, ist gegenüber dem Düsenboden 21 angeordnet. Ein Schlitten 22, der den Druckkopf 20 aufnimmt, ist auf langgestreckten Führungselementen 24 und 25 aufgesetzt. Die Führungselemente sind parallel zur Druckwalze und im rechten Winkel zur Bewegungslinie des Mediums angebracht. Der Schlitten 22 kann mehrere Unterteilungen aufweisen, um mehr als nur den einen, in Abbildung 6 gezeigten, Druckkopf aufzunehmen. Diese zusätzlichen Druckköpfe, die Tinte unterschiedlicher Farbe enthalten können, wären dann parallel zum Druckkopf 20 angeordnet.
Abbildung 7 zeigt den Druckkopf 20 mit mehr Einzelheiten. Der Druckkopf weist an seiner Unterseite einen Düsenboden 21 auf, der, wenn er im Schlitten 22 angebracht ist, der Druckwalze zugewendet und parallel zu derselben ausgerichtet ist. Der Düsenboden enthält zwei lineare Düsenfelder 26 und 27. Diese Felder verlaufen parallel zueinander und rechtwinklig zur Druckrichtung. Jedes Feld besteht aus einer Gruppe von Düsen, die sich in gleichen Abständen, dem zweifachen der Auflösung des Druckers, zueinander befinden. Die Düsen mit ungerader Numerierung befinden sich auf einer Geraden, während sich die Düsen mit geradzahliger Numerierung auf der anderen Geraden befinden. Die Entfernung zwischen einer mit der n-ten Düse der geraden Reihe und einer mit der n-ten Düse der ungeraden Reihe gedruckten Linie ist gleich der Auflösung des Druckers. Abbildung 8 verdeutlicht die Anordnung von Düsen in den Feldern 26 und 27 auf dem Düsen boden 21. Die Entfernung d entspricht der Auflösung des Druckers. Eine typische Auflösung entspricht 600 dpi (dots per inch = Punkte pro Zoll). In Abbildung 7 wird auch eine Anordnung 28 elektrischer Kontakte gezeigt, über die die elektrische Verbindung zu den Steuerleitungen des Druckers zur Düsenaktivierung hergestellt werden.
Der Tintenstrahldrucker gemäß Abbildung 6 schließt einen Mechanismus, mit dem Tintentröpfchen an jeder beliebigen Stelle (Pixel) auf dem Druckmedium abgelegt werden können, ein. Dies wird erreicht, indem computergesteuert ein Mittel zur Bewegung des Druckmediums in regelmäßigen Schritten zur Verfügung gestellt wird. Nach jedem dieser Schritte des Druckmediums wird der Druckkopf mit den Tintendüsen im rechten Winkel zur Vorschubrichtung des Druckmediums über das Druckmedium bewegt. Für jeden Schritt erhält jede Düse Anweisungen darüber, ob sie Tinte ausstoßen oder dies unterlassen soll. Durch Wiederholung dieser Verfahrensweise kann jedes Pixel angesteuert werden.
Mit Druckköpfen, die wie in Abbildung 8 gezeigt über versetzte geradzahlige/ungeradzahlige Düsen verfügen, wird eine vertikale Linie wie folgt gezeichnet: Der Schlitten mit dem Druckkopf wird über das Medium bewegt, und wenn die erste Düsenspalte (je nach Bewegungsrichtung, von links nach rechts oder von rechts nach links ist dies die geradzahlige oder die ungeradzahlige Spalte) die gewünschte Position erreicht hat, werden die Düsen ausgelöst; später, wenn die zweite Spalte dieselbe Position erreicht hat, werden die zur zweiten Spalte gehörigen Düsen ausgelöst. Die Tröpfchen, die von der zweiten Spalte ausgestoßen werden, fallen auf dieselbe vertikale Position und bilden Punkte, die sich mit den ersten Punkten überschneiden.
Zum Drucken von Markierungen, beispielsweise einer Textseite oder einer Zeichnung, auf einem Druckmedium müssen Daten, die die Markierungen repräsentieren, verarbeitet werden. Es gibt verschiedene Dateiformate, von denen manche direkt vom Drucker angenommen werden können, andere sollen umgesetzt werden. HP-GL/2 ist ein Beispiel für ein Dateiformat. Am Ende des zum Drucken einer Datei erforderlichen Ablaufs, muß die Datei in eine Bitmap (Folge von 0 und 1) umgesetzt werden, die festlegt, ob ein Tröpfchen aus einer bestimmten Düse ausgestoßen werden soll oder nicht. Dieses endgültige Format, das nicht vom ursprünglichen Format abhängt und allen gemeinsam ist, wird Raster genannt, und der Vorgang, in dem es erzeugt wird, wird als Rastern bezeichnet.
Rasterdarstellungen können sehr groß sein, da sie von der Größe der ursprünglichen Darstellung, der Auflösung des Druckers und der Anzahl der zum Drucken benötigten Farben abhängig sind. Der Treiber oder die Firmware rastert jeweils einen Seitenabschnitt als Druckzeile. Druckzeilen sind in Abbildung 9 dargestellt. Die Größe dieser Druckzeile entspricht der Anzahl der Düsen des Druckkopfs. Das System rastert die Datenmenge, die es in einer einzigen Bewegung des Schlittens drucken kann. Eine einzelne dieser Bewegungen wird als Druckdurchgang oder kurz Durchgang bezeichnet.
Typischerweise kann der Benutzer des Druckers eine Reihe von Parametern auswählen, mit denen die Druckqualität auf Kosten der Druckgeschwindigkeit erhöht werden kann oder umgekehrt. Im allgemeinen gibt der Drucker alle zu einer Druckzeile gehörigen Punkte in einem Durchgang ab, aber manchmal ist es von Vorteil, die Tinte langsamer aufzutragen, während die Tinte in einer einzelnen Rasterzeile über mehrere Düsen im Druckkopf verteilt wird. Diese Vorgangsweise wird im folgenden mit Bezugnahme auf Abbildung 10 erklärt und mit "Schindelung" (shingling) bezeichnet. Die Schindelung ist Bestandteil des vorliegenden erfindungsmäßigen Verfahrens, wie im weiteren deutlich werden wird.
Bei der Schindelung wird die Tinte in mehreren verschiedenen Druckdurchgängen aufgetragen, wobei in jeder Rasterzeile bei jedem Druckdurchgang nur ein Teil der Punkte gedruckt wird. Dann erfährt das Papier einen kleinen Vorschub und die weiteren, die Zeile repräsentierenden Pixel werden aufgetragen. Abbildung 10 zeigt das Ausdrucken des Buchstaben "E" in drei Durchgängen auf. Für jeden der drei Druckdurchgänge sind die jeweiligen Positionen der Düsen des Druckkopfs mit den Bezugsnummern 40a, 40b und 40c gekennzeichnet und die Punkte, die während des Durchgangs tatsächlich auf das Medium aufgetragen werden, angezeigt. Wenn zum Drucken einer Druckzeile zwei Durchgänge erforderlich sind beträgt die Schindelung 50%, bei vier Durchgängen 25%, usw..
Zur Erreichung einer besseren Leistung wird die Schindelung vorzugsweise durch Hardware ausgeführt. Eine Ausführung durch Software bedeutet, daß das Bitmap nach seiner Erzeugung entsprechend der gewünschten Schindelung maskiert und auf eine andere Speicherposition kopiert wird. Dieser Vorgang muß so oft ausgeführt werden wie Durchgänge erforderlich sind. Ausführen der Schindelung durch Hardware bedeutet, daß das Kopieren nur einmal ausgeführt wird und das Maskieren durch Programmieren bestimmter Register erfolgt; da die Schindelung das zu druckende Bitmap unverändert läßt, ist es hinreichend, die Register umzuprogrammieren.
Der Kerngedanke zur Lösung des der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Problems wird nun mit Bezug auf Abbildung 11 ausgeführt. Das erfindungsmäßige Verfahren beruht auf der Schindelung und unterteilt die Druckzeile in Bänder, in denen unterschiedliche Prozentanteile Tinte abgegeben werden. In dem in Abbildung 11 gezeigten Beispiel ist die Druckzeile in vier Bänder 50a-d unterteilt. Jedes Band besteht aus derselben Anzahl Düsen, d.h. jedes Band hat dieselbe Höhe. Wenn eine Druckzeile mit der entsprechenden Maske gedruckt wurde, erfährt das Medium einen Vorschub, der einem Band entspricht. Die Tintenmengen, die jedes Band erhält, sind voneinander verschieden. Die Bänder in der Mitte erhalten mehr Tinte als die äußeren Bänder. Die Masken sind so definiert, daß nach vier Durchgängen 100% der Tinte ausgestoßen wurde. Gemäß Abbildung 11 erhalten die mittleren Bänder 50b und 50c jeweils 37,5% der Tinte während eines Durchgangs, während die zwei äußeren Bänder nur 12,5% der Tinte erhalten. Nach vier Durchgängen hat jeder Abschnitt auf dem Druckmedium auf dem Markierungen gemacht werden sollen, 100% der Tinte erhalten (d.h. 12,5% + 37,5%.+ 37,5% + 12,5% = 100%). Wie leicht zu verstehen ist, führt die Maßnahme, weniger Tinte in Bändern auszustoßen, wo der Punktplazierungsfehler größer als in anderen Bändern ist, zu einer Verbesserung der Druckqualität, vorausgesetzt, daß die Bänder, in denen in einem ersten Durchgang des Druckkopfs wenig Tinte aufgetragen wurde, in einem späteren Durchgang durch Düsen, die zu keinen oder nur kleinen Punktplazierungsfehlern führen, d.h. mehr in der Mitte gelegenen Düsen, aufgefüllt werden. Dieses Auffüllen wird durch zusätzliche Durchgänge erreicht, nachdem das Medium einen geeigneten Vorschub erfahren hat.
Im folgenden wird eine genauere mathematische Erklärung der durch die vorliegende Erfindung verminderten oder vermiedenen Fehler gegeben. Abbildung 12 zeigt den Unterschied beim Abstand zwischen dem Düsenboden 3 und der Druckwalze 2. Der Nennabstand (der kürzere) entspricht dem Abstand zwischen der mittleren Düse des Druckkopfs und der Druckwalze, da sich der Druckkopf mittig über der Druckwalze befindet. Der größte Abstand d2 gilt für Düsen am Rand des Druckkopfs. Aus den gleichen Abständen zwischen den Düsen auf dem Druckkopf folgt, daß sich Linien, die parallel zum vom Schlitten beschriebenen Pfad verlaufen, nach ausrollen des Druckmediums nicht in gleichen Abständen befinden, wodurch eine Fehlplazierung bewirkt wird. Ein zweiter Fehler steht im Zusammenhang mit der unterschiedlichen Flugdauer für Tröpfchen. Die Flugdauer hängt vom Abstand und anderen Faktoren wie (vertikale) Startgeschwindigkeit, Widerstand durch Luft oder Reibung sowie Gravitationseinflüssen ab.
Mit Bezug auf Abbildung 13 sei r der Radius der Druckwalze, n die Anzahl der Düsen in einer Spalte und R der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Düsen in einer Spalte. Wenn α der in Abbildung 13 gezeigte Winkel ist, wäre der Nennabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Düsen R und für α ergebe sich:
R = r*sin(α)
Daraus folgt:
α = arcsin(R / r)
Allgemein gilt für den Winkel α zwischen der mittleren Düse und einer anderen, die sich einen Abstand i mal R dazu befindet:
i*R = r*sinα
woraus
α = arcsin(i*R / r)
folgt.
Der theoretische Abstand zwischen einer mittleren Düse zur Düse +/- i ist i mal R, der tatsächliche Abstand ist r mal α. somit ist der Gesamtfehler:
Δe = i*R - r*α
und der Fehler für den ganzen Druckkopf ist: Papierfehler
Abbildung 14 zeigt der Fehler für jede der Düsen und wie er mit der Anzahl Düsen wächst: Je mehr Düsen ein Druckkopf aufweist, desto größer ist der Gesamtfehler.
Ein zweiter Fehler wird durch die wegen des nicht gleichbleibenden Abstands zwischen Düsen und Druckmedium unterschiedlichen Flugdauern hervorgerufen.
Der kleinste Abstand zwischen dem Druckmedium und dem Druckkopf sei h (siehe Abbildung 13); dann gilt für den Abstand di für Düse i:
r + h = di + r* cos(α)
r*sin(α) = i*R
α = arcsin(i*R / r)
di = r + h - r*cos(α) = h +r*(1 - cos(α))
Da die Tropfengröße sehr klein und die Anfangsgeschwindigkeit vd sehr hoch ist können Widerstand und Gravitationseffekte vernachlässigt werden. Unter diesen Annahmen ist der Abstand gleich dem Produkt von Geschwindigkeit und Zeit, d.h.
s = vd* t
Die Abstandszunahme ist:
Δh = r*(1 - cos(α)).
Die Zunahme für die Flugdauer für Tröpfchen i ist:
Δti = Δh / vd = r*(1 - cos(α)) / vd.
Wenn die Schlittengeschwindigkeit vc ist, dann wird der Fehler:
ei = Δti* vc = r*(1 - cios(α))* vc / vd
Der daraus folgende Fehler in Richtung der Schlittenbewegung ist: Scanfehler
Weil dieser Scanfehler in einer Richtung erfolgt, die sich rechtwinklig zu dem in der Bewegungsrichtung des Papiers erzeugten Fehler (Papierfehler) erstreckt, ist der Gesamtfehler: Gesamtfehler
Dieser Gesamtfehler ist der Fehler für einen Durchgang ohne Schindelung. Mit 50% Schindelung wird der Fehler für einen Durchgang:

Durchgangsfehler

wobei d die Dichte des jeweiligen Durchgangs ist.
Die vorliegende Erfindung umfaßt ein Verfahren, mit dem dieser Fehler vermindert werden kann. Wie oben ausgeführt beruht dieses Verfahren auf der Schindelung, wobei die Druckzeile in m Bänder unterteilt wird, in denen unterschiedliche Prozentanteile der Tinte aufgetragen werden. Weil der Fehler für Düsen in der Mitte des Druckkopfs kleiner ist, erhöht die Erfindung die Dichte für diese Düsen und vermindert die Dichte für äußere Düsen. Die Formel für den Fehler lautet nun: Fehler
wobei dj die Dichte für Düse j ist.
Nachdem diese Fehler nur für die Hälfte einer Spalte errechnet wurden, sollte der Wert für den "Fehler" mit 4 multipliziert werden, wenn der Druckkopf über zwei (gegeneinander versetzte) Spalten verfügt.
Wenn der Druckkopf über zwei Spalten verfügt und die Auflösung 600 dpi beträgt, ist R gleich 1/300 Zoll, da R der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Düsen ist.
Wenn die zwei Fehlerfunktionen "Scanfehler" und "Papierfehler" für alle Düsen gleich oder zufallsbedingt wären, wäre dieses Verfahren nicht sehr nützlich, weil durch die mittlere Düsen ein weiterer Fehler eingeführt würde und der zusätzliche Fehler mit den äußeren Düsen aufgewogen würde. Da jedoch die erste Ableitung der Fehlerfunktion positive ist, ist es möglich, die zusätzlichen Fehler mit den Fehlern für die äußeren Düsen aufzuwiegen.
Gemäß den obigen Gleichungen wäre die beste Lösung nur eine Düse zu verwenden, diejenige, die der Druckwalze am nächsten ist, und sie mit einer Schindelung von 100% (immer) auszulösen, dem Papier einen Vorschub zu geben, der einer Düse entspricht und den Ablauf zu wiederholen. Ein solches System wäre aber zu langsam. Deshalb wird das Drucken mit mehreren Düsen und einer geeigneten Schindelung bevorzugt.
Im folgenden wird ein Beispiel für das erfindungsmäßige Verfahren gegeben, in dem die Druckzeile in sechs Bänder unterteilt wird, der Druckkopf sechs Durchgänge durchführt und das Druckmedium nach jedem Durchgang einen Vorschub von 1/6-tel erfährt.
Die Anzahl von Düsen auf dem Druckkopf ist in diesem Beispiel 300, d.h. 150 für jede Spalte. In diesem Fall kann jede Spaltenhälfte in sechs Teile mit jeweils 25 Düsen aufgeteilt werden.
Für Bänder 1 und 6 (Düsen 1 bis 50 und 251 bis 300), die weit von der Druckwalze entfernt liegen, wird die Dichte bei 1/12 liegen; für Bänder 2 und 5 (Düsen 51 bis 100 und 201 bis 250) wird die Dichte 1/6 sein; und für Bänder 3 und 4 (Düsen 101 bis 150 und 151 bis 200) wird die Dichte 1/4 sein.
Mit den in der folgenden Tabelle angegebenen Parametern wird der Fehler für eine einzelne Düsenspalte von 0,046023 auf 0,034797 verringert, was eine erhebliche prozentuale Verringerung ist.
Es wird davon ausgegangen, daß verschiedene Änderungen an den oben erläuterten Ausführungen gemacht werden können. Das erfindungsmäßige Verfah ren kann für jede Auflösung des Druckkopfs verwendet werden. Die Anzahl der Düsenspalten kann sich von zwei unterscheiden, d.h. sie kann eins oder größer als zwei sein. Die Düsen müssen nicht unbedingt in Spalten angeordnet sein. Das Maskieren könnte anstatt durch Hardware durch Software erfolgen. Weiterhin könnte die Anzahl der Bänder zur Schindelung von der Anzahl der Vorschübe für das Druckmedium verschieden sein. Das erfindungsmäßige Verfahren ist auch auf Arten der Schindelung anwendbar, wo keine Aufteilung in Bänder stattfindet, z.B. anstatt mehrere Düsen zu Bändern zusammenzufassen, wird eine Art der Schindelung angewandt, wobei jede in einem einzigen Durchgang gedruckte Zeile einen leicht unterschiedlichen Prozentanteil von Punkten umfaßt. Weiterhin wird davon ausgegangen, daß der Ausstoß von Tinte aus den Düsen durch mehrere Vorgehensweisen bewirkt werden kann, beispielsweise durch thermische oder elektrostatische Verfahren.

Claims

1. Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahldruckers des Typs mit einer gekrümmten Druckwalze (23), auf der ein Druckmedium angeordnet ist, einem Druckkopf (20) in der Nähe der Druckwalze, wobei der Druckkopf eine Vielzahl von Düsen (26, 27) zum Ausstoßen und Aufbringen von Tinte auf das Druckmedium aufweist, Mitteln zur Bewegung des Druckkopfs in eine erste Richtung über das Druckmedium und Mitteln zur Bewegung des Druckmediums in eine zweite Richtung, die im wesentlichen rechtwinklig zur ersten Richtung verläuft,

wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

a) Aufbringen der Tinte, die zum Erzeugen der gewünschten Markierungen auf dem Druckmedium benötigt wird, in mehreren Durchgängen, in denen der Druckkopf über das Druckmedium geführt wird,

b) Steuern des Tintenausstoßes aus den Düsen, so daß während eines Druckkopfdurchgangs die von Düsen in einem ersten Druckkopfbereich, dessen Position im Verhältnis zur Druckwalze beim Plazieren von Tintenpunkten auf dem Druckmedium Fehler verursacht, ausgestoßene relative Tintenmenge, d.h. der Bruchteil der für die Bildung der gewünschten Markierungen benötigten Gesamttintenmenge, kleiner ist als die relative Tintenmenge, die von Düsen in einem zweiten Bereich des Druckkopfs ausgestoßen wird, wo die bei der Plazierung von Tintentropfen auf dem Druckmedium verursachten Fehler kleiner sind als für den ersten Bereich,

c) Bewegen des Druckmediums in die zweite Richtung zwischen Druckkopfdurchgängen.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Düsen im ersten Bereich die Düsen am Rand und die Düsen im zweiten Bereich die Düsen in der Mitte des Druckkopfs sind.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei

- die Düsen des Druckkopfs in N Bänder unterteilt sind und jedes Band mehrere Düsen umfaßt,

- das Drucken der gewünschten Markierungen in N Durchgängen des Druckkopfs ausgeführt wird und

- das Druckmedium nach jedem Durchgang des Druckkopfs einen Vorschub erfährt, der 1/N der Höhe der zu druckenden Markierungen entspricht.

4. Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei die Anzahl der einem Band entsprechenden Düsen für alle N Bänder jeweils dieselbe ist.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei

- die Düsen des Druckkopfs auf N Bänder verteilt sind und jedes Band mehrere Düsen umfaßt und

- das Druckmedium zum Drucken der gewünschten Markierungen M-mal einen Vorschub erfährt, wobei M ungleich N ist.

6. Verfahren gemäß einem der oben genannten Ansprüche, wobei die Düsen als gegeneinander versetzte Spalten (26, 27) auf dem Druckkopf angeordnet sind.

7. Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahldruckers, um gewünschte Markierungen auf einem Druckmedium in mehreren Druckzeilen zu drucken, wobei jede Druckzeile gemäß einem der oben genannten Ansprüche gedruckt wird.

8. Tintenstrahldrucker, der folgendes umfaßt:

a) eine gekrümmte Druckwalze (23), auf der ein Druckmedium angeordnet ist,

b) ein Druckkopf (20) in der Nähe der Druckwalze mit einer Vielzahl von Düsen (26, 27) zum Ausstoß und Aufbringen von Tinte auf das Druckmedium,

c) Mittel zum Bewegen des Druckkopfs über das Druckmedium in eine erste Richtung,

d) Mittel zum Bewegen des Druckmediums in eine zweite Richtung, die im wesentlichen rechtwinklig zur ersten Richtung verläuft,

e) Steuermittel zur

i) Steuerung des Druckkopfs und der Mittel zur Druckkopfbewegung, um die zum Erzeugen gewünschter Markierungen auf dem Druckmedium benötigte Tinte in mehreren Durchgängen des Druckkopfs über das Druckmedium aufzubringen,

ii) Steuerung des Tintenausstoßes aus den Düsen, so daß während eines Druckkopfdurchgangs die von Düsen in einem ersten Druckkopfbereich, dessen Position im Verhältnis zur Druckwalze beim Plazieren von Tintenpunkten auf dem Druckmedium Fehler verursacht, ausgestoßene relative Tintenmenge, d.h. der Bruchteil der zum Erzeugen der gewünschten Markierungen benötigten Gesamttintenmenge, kleiner ist als die relative Tintenmenge, die von Düsen in einem zweiten Bereich des Druckkopfs ausgestoßen wird, wo die bei der Plazierung von Tintentropfen auf dem Druckmedium verursachten Fehler kleiner sind als für den ersten Bereich und iii) Steuerung der Mittel zum Bewegen des Druckmediums in die zweite Richtung, zwischen den Durchgängen des Druckkopfs.