Tintenstrahldruckvorrichtung

Abstract

 Eine Tintenstrahldruckvorrichtung umfasst einen eine Mehrzahl von Düsen (11) aufweisenden Druckkopf (1) und eine Antriebs- und Steuerungseinheit (2) für den Druckkopf sowie eine Überlagerungseinrichtung (4), welche den Positionen der von den Düsen (11) auf ein zu bedruckendes Substrat (P) geschriebenen Druckpunkte ein örtliches Rauschen überlagert. Dadurch wird dem z.B. durch Winkelfehler der Druckdüsen bedingten systematischen Fehler der Druckvorrichtung ein statistischer Fehler in etwa der gleichen Grössenordung hinzugefügt bzw. überlagert. Durch diesen überlagerten stochastischen Fehler wird die sonst sichtbare, durch den systematischen Fehler bedingte Linienstruktur im Druckbild verwischt und damit für das Auge nicht mehr erkennbar.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Tintenstrahldruckvorrichtung gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs.

[0002] Moderne Tintenstrahldrucker (Ink Jet Drucker) sind mit einem Druckkopf ausgestattet, der eine Vielzahl von Düsen umfasst. Eine charakteristische, systematische Fehlerquelle, die zu einer Beeinträchtigung der Druckqualität führt, ist bei solchen Tintenstrahldruckern der Winkelfehler in der Ausstossrichtung der Tintentropfen; das heisst, nicht alle Düsen stossen die Tintentropfen genau in derselben Richtung aus. Eine andere Fehlerquelle ist der Unterschied in den Ausstossgeschwindigkeiten der Tintentropfen, was zusammen mit der Relativgeschwindigkeit des bewegten Druckkopfs ebenfalls zu Fehlern in der Positioniergenauigkeit der einzelnen Druckpunkte führt. Diese systematischen Fehler führen zu unerwünschten Linienmustern im Druckbild, die vor allem in qualitativ hochstehenden fotografischen Drucken sichtbar werden und stören.

[0003] Bei herkömmlichen Tintenstrahldruckern wird der Einfluss dieser systematischen Fehler dadurch zu verringern und damit die Druckqualität zu steigern versucht, dass die gleiche zu bedruckende Stelle mehrfach mit systematisch versetztem Druckkopf und entsprechend angesteuerten Düsen überfahren wird. Daraus resultiert, dass benachbarte Druckpunkte nicht von benachbarten oder gleichen Düsen geschrieben werden. Die Druckpunkte sind vielmehr mit einem zweidimensionalen (in Druckrichtung und quer dazu) Versatz (Interleave) versehen. Im Detail ist dies beispielsweise in der US-A- 5 844 585 beschrieben. Mit diesem Verfahren können systematische Fehler der einzelnen Düsen versteckt werden, weil keine regelmässigen Strukturen mehr entstehen. Dieses Verfahren ist aber sehr zeitraubend und kann die Druckgeschwindigkeit je nach Anordnung der Düsen und der gewählten Qualitätsstufe um einen Faktor 4 oder grösser verlangsamen.

[0004] Durch die vorliegende Erfindung soll nun dieser Nachteil beseitigt und entsprechend eine Tintenstrahldruckvorrichtung der gattungsgemässen Art dahingehend verbessert werden, dass die durch die erwähnten systematischen Fehler bedingte Beeinträchtigung der Druckqualität ohne Herabsetzung der Druckgeschwindigkeit und bei voller Ausnutzung der Auflösung des Druckkopfs vermindert wird.

[0005] Die Lösung dieser der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ergibt sich aus den im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Anspruchs beschriebenen Merkmalen. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

[0006] Gemäss dem Grundgedanken der Erfindung wird also dem durch die genannten Ursachen bedingten sytematischen Fehler der Druckvorrichtung ein statistischer Fehler in etwa der gleichen Grössenordung hinzugefügt bzw. überlagert. Durch diesen überlagerten stochastischen Fehler wird die sonst sichtbare, durch den systematischen Fehler bedingte Linienstruktur im Druckbild verwischt und damit für das Auge nicht mehr erkennbar.

[0007] Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Zeichnungsfigur zeigt ein Blockschema der für das Verständnis der Erfindung relevanten Teile der erfindungsgemässen Tintenstrahldruckvorrichtung.

[0008] Die dargestellte Tintenstrahldruckvorrichtung umfasst als wesentlichste Komponenten einen mit einer Vielzahl von Düsen 11 ausgestatteten Druckkopf 1, eine Antriebs- und Steuerungseinheit 2 für den Druckkopf 1 und eine Auflage- und Transporteinheit 3 für ein zu bedruckendes Substrat P, typischerweise Papier geeigneter Qualität. Die genannten Komponenten sind die üblichen Bestandteile herkömmlicher Tintenstrahldrucker und in Aufbau und Funktion völlig konventionell, so dass der Fachmann soweit keiner näheren Erläuterung bedarf.

[0009] Erfindungsgemäss ist zusätzlich eine gesamthaft mit 4 bezeichnete Überlagerungseinrichtung vorgesehen, welche typischerweise aus einem Mikroaktuator (elektromechanischen Wandler) 41, einem Frequenzgenerator 42, einem Zufallsgenerator 43 und einem Amplitudenmodulator 44 besteht. Der Frequenzgenerator 42 erzeugt ein Taktsignal, dessen zeitliche Frequenz mit der Frequenz der Tröpfchenerzeugung synchronisiert und vorzugsweise mit dieser gleich ist. Diese Synchronisierung ist durch die strichlierte Verbindungslinie 45 zur Antriebs- und Steuerungseinheit 2 für den Druckkopf 1 symbolisiert. Das Taktsignal wird dem Amplitudenmodulator 44 als Eingangssignal zugeführt. Der Zufallsgenerator 43 erzeugt ein elektrisches Zufallssignal, welches dem Amplitudenmodulator 44 als Modulationssignal zugeführt wird und diesen steuert. Der Amplitudenmodulator 44 moduliert das ihm zugeführte Taktsignal und erzeugt ein Ausgangssignal, dessen Amplitude sich in Abhängigkeit vom Zufallsgenerator 43 (pseudo-)zufällig ändert, wobei die Amplituden im zeitlichen Mittel eine statistische Normalverteilung (Glockenkurven-Verteilung) aufweisen. Das Ausgangssignal des Amplitudenmodulators 44 steuert den Mikroaktuator 41, welcher das ihm zugeführte elektrische Signal in eine der jeweiligen Amplitude entsprechende translatorische Bewegung umsetzt. Der Mikroaktuator kann z.B. durch ein Piezzo-Element realisiert sein. Gesamthaft erzeugt also die Überlagerungseinheit 4 eine translatorische mechanische (Zitter-)Bewegung, deren Amplituden einer statistischen Normalverteilung folgen. Diese statistische Zitter-Bewegung kann auch als örtliches mechanisches Rauschen bezeichnet werden.

[0010] Dieses von der Überlagerungseinrichtung 4 erzeugte örtliche Rauschen wird nun gemäss dem Grundgedanken der Erfindung auf die Positionen der von den Düsen 11 des Druckkopfs 1 auf das Substrat P geschriebenen Druckpunkte übertragen, wobei dies auf verschiedene Weise erfolgen kann. Beispielsweise kann dazu der Mikroaktuator 41 mechanisch mit dem Druckkopf 1 gekoppelt sein, wie dies durch die ausgezogene Linie 46 angedeutet ist. Alternativ kann die Auflage- und Transporteinheit 3 mechanisch mit dem Mikroaktuator 41 gekoppelt sein, was in der Zeichnung durch die strichlierte Linie 47 angedeutet ist. In beiden Fällen wird zwischen dem Druckkopf 1 und dem Substrat P eine Relativbewegung erzeugt, die dem von der Überlagerungseinheit 4 erzeugten örtlichen Rauschen entspricht und bewirkt, dass sich die Druckpunkte auf dem Substrat entsprechend der jeweiligen Amplitude des Rauschens gegenüber den durch die Antriebs- und Steuerungseinheit 2 vorgegebenen nominellen Positionen verschieben.

[0011] Die Überlagerung des örtlichen Rauschens kann beispielsweise auch dadurch erfolgen, dass die sich zwischen den Düsen 11 des Druckkopfs 1 und dem zu bedruckenden Substrat P befindliche Luft derart in Vibration versetzt wird, dass die aus den Düsen ausgestossenen Tintentröpfchen auf ihrem Weg zum Substrat P abgelenkt werden. Die Vibration der Luft kann beispielsweise mittels einer durch den Mikroaktuator 41 in Schwingung versetzten Membran erfolgen, die sich zwischen den Düsen 11 des Druckkopfs 1 und dem Substrat P befindet und mit Aussparungen für den Durchtritt der Tintentröpfchen versehen ist. Diese Variante ist in der Zeichnung durch die strichlierte Linie 48 angedeutet.

[0012] Das örtliche Rauschen kann asynchron oder synchron zur Frequenz der Tröpfenerzeugung (typischerweise 14.4 kHz) erfolgen. Vorzugsweise ist das Rauschen synchron, wobei die Grundfrequenz gleich oder halb so gross ist wie die Frequenz der Tröpfchenerzeugung, typischerweise also 14.4 bzw. 7.2 kHz. Der Maximalwert (Maximal-Amplitude) des örtlichen Rauschens bzw. die Anplitude der Relativbewegung ist mit Vorzug so gewählt, dass die dadurch bewirkte maximale Abweichung der Positionen der Druckpunkte auf dem Substrat P gegenüber ihren nominellen Positionen (ohne überlagertes Rauschen) kleiner als ein Drucklinienabstand ist und bevorzugt ± einen halben Drucklinienabstand beträgt. Bei einer typischen Auflösung von 720 dpi (720 Drucklinien pro Zoll entsprechend ≈ 35.2 µ Drucklinienabstand) beträgt die Maximal-Amplitude also ≈ 17.6 µ. Selbstverständlich kann der Maximalwert des örtlichen Rauschens auch anders gewählt werden. Analoges gilt für die Grundfrequenz und auch für die zeitliche statistische Verteilung der verschiedenen Amplituden ("Farbe" des örtlichen Rauschens).

Ansprüche

1. Tintenstrahldruckvorrichtung mit einem eine Mehrzahl von Düsen (11) aufweisenden Druckkopf (1) und einer Antriebs- und Steuerungseinheit (2) für den Druckkopf, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überlagerungseinrichtung (4) vorgesehen ist, welche den Positionen der von den Düsen (11) auf ein zu bedruckendes Substrat (P) geschriebenen Druckpunkte ein örtliches Rauschen überlagert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlagerungseinrichtung (4) eine geringfügige Relativbewegung zwischen dem Druckkopf (1) und dem zu bedruckenden Substrat (P) erzeugt, wobei die Amplituden der Relativbewegung einer Zufallsverteilung folgen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlagerungseinrichtung (4) die Relativbewegung durch mechanische Vibration des Druckkopfs (1) erzeugt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlagerungseinrichtung (4) die Relativbewegung durch mechanische Vibration des zu bedruckenden Substrats (P) erzeugt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlagerungseinrichtung (4) eine geringfügige Ablenkung der von den Düsen (11) des Druckkopfs (1) ausgestossenen Tintentröpfchen erzeugt, wobei die Amplituden der Ablenkung einer Zufallsverteilung folgen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlagerungseinrichtung (4) die Ablenkung der Tintentröpfchen durch Vibration der zwischen den Düsen (11) des Druckkopfs (1) und dem zu bedruckenden Substrat (P) befindlichen Luft erzeugt.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Frequenz des örtlichen Rauschens mit der zeitlichen Frequenz der Tröpfchenerzeugung synchronisiert ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplituden des örtlichen Rauschens einer statistischen Normalverteilung folgen.

9. Vorrichtung nach Anspruch einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximalwert der Amplituden des örtlichen Rauschens etwa der Hälfte des die Druckauflösung bestimmenden geringsten Abstands zweier benachbarter Drucklinien entspricht.

10. Vorrichtung nach Anspruch einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlagerungseinrichtung (4) einen Mikroaktuator (41), einen Frequenzgenerator (42), einen Amplitudenmodulator (44) und einen Zufallsgenerator (43) umfassen, wobei der Amplitudenmodulator (44) die Amplitude des vom Frequenzgenerator (42) erzeugten elektrischen Signals nach Massgabe des Zufallsgenerators (43) moduliert und den Mikroaktuator (41) ansteuert, welcher das ihn ansteuernde elektrische Signal in eine entsprechende mechanische Zitterbewegung umsetzt.

Zeichnung