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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.
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GEBIET DER
ERFINDUNG
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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.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Demgemäß besteht
ein Bedarf an einem Verfahren, das fehlerhaft funktionierende oder
funktionsuntüchtige
Tintenausstoßelemente
korrigiert, indem es sie durch ein voll funktionsuntüchtiges
Tintenausstoßelement
ersetzt.
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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.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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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.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine isometrische oder perspektivische Außenansicht eines großformatigen
Druckers/Plotters, der bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung vorliegt.
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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.
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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.
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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.
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6 ist
eine perspektivische oder isometrische Ansicht einer Tintennachfüllkassette
zur Verwendung bei den Stiften der 4 und 5.
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7 ist
ein Flussdiagramm, das das Verfahren der vorliegenden Erfindung
zeigt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 23–26 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.
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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.
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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 23–26,
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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
vollständige
Druckmaske würde
alle 48 Zeilen und die Gesamtanzahl von Spalten für eine volle Seitenbreite
zeigen. TABELLE
I URSPRÜNGLICHE
DRUCKMASKE
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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.
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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.
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TABELLE II
MODIFIZIERTE DRUCKMASKE
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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.
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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.
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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.
