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Im
On-Demand-Tintenstrahldrucken und ein Raster von Pixelstellen auf
einer Oberfläche
eines Druckmediums ausgebildet. Während des Druckvorgangs kann
jede Pixelstelle mit einem Tintentropfen aus einem Satz von Tintenausstoßdüsen auf
einem Druckkopf beaufschlagt werden, während der Druckkopf waagerecht über die
Oberfläche
des Druckmediums verfährt.
In vielen Systemen ist das Pixelraster als eine Reihe senkrecht
verlaufender Säulen
von Pixelstellen ausgebildet, wobei die Ausstoßdüsen ebenfalls funktional als
eine senkrechte Säule
angeordnet sind. Die senkrechte Beabstandung zwischen den Düsen entspricht
der senkrechten Pixelbeabstandung, die typischerweise ca. 50 bis
600 Pixel je Zoll beträgt,
was einen senkrechten Zwischendüsenabstand
von ca. 40 bis 500 μm
ergibt. Während
die senkrechte Düsensäule über jede
senkrechte Säule
von Pixelstellen verfährt,
werden die entsprechenden Tropfen abgelagert. In einigen Druckern,
die als "Seitenbreitendrucker" bezeichnet werden,
erstreckt sich eine senkrechte Säule
von Düsen über ein
Maß des Bildes,
und das Bild wird erzeugt, indem das Medium unter dem Druckkopf
in orthogonaler Richtung schrittweise weitertransportiert wird.
In den meisten Druckerkonstruktionen ist die senkrechte Düsensäule jedoch
viel kürzer
als die Länge
der Gesamtzahl von Pixeln in einer senkrechten Pixelsäule des
gesamten Bildes, und die Düsen
sind auf einem bewegbaren Druckschlitten angeordnet. In diesen Druckerausführungen
verfährt
der Druckkopf jeweils sequenziell über eine sich waagerecht erstreckende
Bahn des Bildes, und das Medium wird zwischen jedem Durchgang weitertransportiert.
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Es
wurde festgestellt, dass die Druckqualität von Bildern, die von Druckern
mit beweglichen Schlitten erzeugt werden, durch mehrere Druckdurchgänge, so
genannte "Multi-Pass"-Drucktechniken, erheblich verbessert
werden kann. Bei diesen Druckverfahren verfahren Teile der Düsensäule zwei-,
vier-, sechsmal oder noch öfter über dasselbe
Segment des Mediums, wobei jeweils ein Teil der Tintentropfen abgelagert
wird, die für
einen vollständigen
Durchgang erforderlich sind. Durch diese Technik lassen sich mehrere
Probleme bezüglich der
Druckqualität
vermeiden, die mit der Ablagerung einer großen Tintenmenge in einem einzigen Durchgang
des Druckkopfes verbunden sind.
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Unter
Beibehaltung der gleichen Druckschlittengeschwindigkeit wird die
erhöhte
Qualität
von vier oder sechs Druckdurchgängen
mit einer vier- oder sechsfach längeren
Druckzeit erkauft. Wenn die Druckschlittengeschwindigkeit nicht
erhöht
wird, gehen die zusätzlichen
Durchgänge
erheblich zulasten des Druckdurchsatzes.
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Die
Geschwindigkeit, mit der sich der Druckkopf bewegt, ist durch zwei
Faktoren begrenzt. Der erste gründet
auf der Tatsache, dass eine Düse
nur mit einer vorbestimmten maximalen Auslösegeschwindigkeit aktivierbar
ist. In einem einzelnen Durchgang kann der Schlitten daher nicht über mehre
Pixelsäulen
pro Sekunde verfahren, als dies die maximale Auslösegeschwindigkeit
der Düsen
zulässt.
Diese Einschränkung
ist bei Verwendung mehrerer Durchgänge allerdings nicht erheblich,
weil die Düsen
derart programmierbar sind, dass sie bestimmte Pixel bei bestimmten
Durchgängen überspringen.
In einem Zweifachdurchgangsmodus lässt sich die Schlittengeschwindigkeit
beispielsweise gegenüber
der einfachen Durchgangsgeschwindigkeit verdoppeln, weil es möglich ist,
dass eine gegebene Düse
höchstens
an jeder zweiten Pixelstelle druckt, während sie über die Pixelsäulen verfährt.
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Auch
wenn es zunächst
den Anschein hat, dass eine Erhöhung
der Durchgangszahl in einem Mehrfachdurchgangsmodus auch eine entsprechende
Erhöhung
der Druckkopfgeschwindigkeit zulassen würde, ist dies nicht der Fall,
weil die Druckkopfgeschwindigkeit durch einen zweiten Faktor beschränkt ist.
Dieser Faktor ist die zusätzliche
Mindestzeit, die erforderlich ist, um Tinte auf jeweils einer der
Pixelsäulen
abzulagern. Ein Grund für
diese Mindestzeit ist der, dass in den meisten Druckkopfkonstruktionen
die senkrechte Düsensäule eigentlich
als waagerecht beabstandete Reihe von Teilsäulen angeordnet ist. Diese
Teilsäulenanordnungen werden
benutzt, weil das gleichzeitige Auslösen von zu vielen Düsen, insbesondere
von benachbarten Düsen, unerwünscht ist.
In thermisch aktivierten Druckköpfen
führt das
gleichzeitige Auslösen
von zu vielen Düsen
zu einer hohen Energiedissipation, die einen übermäßigen Temperaturanstieg im
Druckkopf bewirkt und aufwändig
bereitzustellen ist. In thermisch und piezoelektrisch betätigten Druckköpfen kann
das Auslösen
einer Düse oder
eines Düsensatzes
Veränderungen
im Tropfenvolumen und in der Tropfengeschwindigkeit bewirken oder das
Auslösen
anderer Düsen
im Druckkopf stören.
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In
einem kommerziell erhältlichen
Thermodruckkopf von Lexmark Corp. ist beispielsweise eine Düsenanordnung
von 208 Düsen
in zwei getrennte Säulen
zu je 104 Düsen
unterteilt, wobei jede der beiden Säulen weiter in 13 waagerecht
benachbarte Teilsäulen
von je 8 Düsen
unterteilt ist. Eine Düsensäule erstreckt
sich über
eine Pixelsäule,
wobei die 13 Teilsäulen
sequenziell aktiviert werden, wenn sie ungefähr mittig über der Pixelsäule angeordnet
sind. Mit diesem Druckkopf benötigt
jede Düse
ca. 3 μs
zur Ablagerung eines Tintentropfens. Die Düsensäule muss daher mindestens ca.
13 × 3
= 39 μm über jeder
Pixelsäule
verbleiben. Die Pixelsäulen
sind 1/600 Zoll breit (42,33 μm)
(d.h. der Drucker ist ein 600-dpi-Drucker), die maximale Geschwindigkeit
des Druckkopfes über
dem Medium beträgt
ca. 40 Zoll/s (101,6 cm/s). Es ist festgestellt worden, dass die
Schlittengeschwindigkeit beispielsweise im Vierfach-, Sechsfach-
oder Achtfachdurchgangsmodus nicht wesentlich gegenüber der
im Zweifachdurchgangsmodus möglichen
Geschwindigkeit erhöht
werden kann. Die Steigerung der Qualität durch die zusätzlichen
Durchgänge
führt zu
einem proportionalen Anstieg der Zeit, die zum Drucken eines Bildes
benötigt
wird. Eine Steigerung der Druckschlittengeschwindigkeit ist daher
sehr wünschenswert,
da damit eine Verbesserung des Druckerdurchsatzes möglich wäre, ohne
Einbußen
in der Druckqualität
hinnehmen zu müssen.
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In
der europäischen
Patentanmeldung Nr. EP914948 wird eine Tintenstrahldruckvorrichtung
beschrieben, die einen Heiz-Chip mit einer Anzahl von Heizelementen
und eine Düsenplatte
mit einer Anzahl von Düsen
umfasst. Jeder Düse
ist eines der Heizelemente zugeordnet, um Energie zum Ausstoßen von
Tinte zu erzeugen.
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Ein
Ausführungsbeispiel
sieht ein Verfahren zur Erhöhung
der Geschwindigkeit des Mehrfachdurchgangsdruckens auf eine Reihe
benachbarter Pixelsäulen
mit einem Tintenstrahldruckkopf vor. Der Tintenstrahldruckkopf umfasst
eine Vielzahl von Teilsäulen
von Tintenausstoßdüsen, die
durch eine entsprechende Vielzahl von Adresslinien betätigt werden,
und das Verfahren umfasst das Aktivieren nur einer vorbestimmten Teilmenge
der Adresslinien in jeder der Pixelsäulen.
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Ausführungsbeispiele
von Tintenstrahldruckern werden ebenfalls beschrieben. In einem
vorteilhaften Ausführungsbeispiel
umfasst ein Tintenstrahldrucker Verarbeitungs- und Logikschaltungen
zur Steuerung des Tintenauswurfs durch wahlweises Aktivieren von
Adress- und Energieleitungen eines Tintenstrahldruckkopfes gemäß Druckdaten
und einer Druckmaske.
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Der
Drucker umfasst zudem einen Speicher, der mit der Verarbeitungs-
und Logikschaltung zur Speicherung der Druckmaske gekoppelt ist.
Die Druckmaske definiert ein Tropfenablagerungsmuster für jede Düse, wodurch
gewährleistet
ist, dass unabhängig
von Druckdateninhalt, maximal ungefähr die Hälfte der Adressleitungen aktiviert
werden muss, während
der Druckkopf über
jede Pixelsäule
des zu druckenden Bildes verfährt.
Dadurch entfällt
die Notwendigkeit, den Druckkopf so langsam zu verfahren, dass alle
Adressleitungen über
jeder Pixelsäule
aktiviert werden, was eine höhere
Druckgeschwindigkeit über
dem Druckmedium ermöglicht.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand in der Zeichnung dargestellter
Ausführungsbeispiele
näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine Vorderansicht eines
auf dem Boden stehenden Tintenstrahldruckers, in dem die vorliegende
Erfindung eine vorteilhafte Anwendung findet.
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2 ein Blockdiagramm der
internen Tintenstrahldruckerkomponenten.
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3 eine Draufsicht eines
Ausführungsbeispiels
eines Tintenstrahldruckkopfes mit einer Konfiguration aus 208 Düsen.
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4 eine Nahansicht des Druckkopfes
aus 3 innerhalb des
in 3 mit 4-4 bezeichneten
Bereichs.
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5 eine schematische Darstellung
der zum Betätigen
der Düsen
aus 3 und 4 verwendeten Energie- und
Adressleitungen.
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6A und 6B Diagramme der Zuordnung der Düsen zu den
Energie- und Adressleitungen für
den Druckkopf mit 208 Düsen
aus 3.
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7 die Tropfenablagerung
auf einer Rasterlinie eines Bildes in einem Achtfachdurchgangsmodus unter
Verwendung von Druckmasken gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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8 Druckmasken für die Düsen 21,
45, 69, 93, 117, 141, 165 und 189 des Druckkopfes mit 208 Düsen aus 3 gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung mit 8 Durchgängen.
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9A–9F Druckmasken
für acht
Durchgänge
für jede
der 192 verwendeten Düsen
des Druckkopfes mit 208 Düsen
aus 3 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Mit
Bezug auf die anhängenden
Figuren werden nachfolgend Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen
für gleiche
Elemente verwendet werden. Die in der vorliegenden Beschreibung
verwendete Terminologie ist nicht in einschränkender Weise zu verstehen,
weil sie in Verbindung mit einer detaillierten Beschreibung bestimmter
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung können
zudem mehrere neue Merkmale umfassen, von denen keines alleinig
für deren
Vorteile steht, oder das zur praktischen Verwertung der hier beschriebenen
Erfindungen wesentlich ist.
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Die
vorliegende Erfindung findet Anwendung auf Tintenstrahldrucker und
Druckverfahren; dementsprechend stellt 1 eine mögliche Tintenstrahldruckerkonfiguration
als Ausführungsbeispiel
der Erfindung dar. Das konkrete Ausführungsbeispiel aus 1 ist ein Standdrucker 10,
der eine Walze 12 umfasst, die eine Druckfläche bildet.
Der Drucker umfasst zudem einen Druckerschlitten 14, der
waagerecht über
die Walze 12 in Pfeilrichtung 15 verfährt. Im
Druckerschlitten 14 ist eine Vielzahl von Tintenstrahldruckköpfen 16 installiert, die
wahlweise Tintentropfen auf die Druckoberfläche ausstoßen. Der Tintenausstoß wird durch
den Drucker derart gesteuert, dass die Tintentropfen auf ausgewählten Pixelstellen
eines Rasters von Pixelstellen abgelagert werden, die eine gegebene
Punkt-pro-Zoll(dpi/-Dot-per-inch)
Auflösung
in waagerechter und senkrechter Richtung aufweisen. Das Raster von
Pixelstellen bildet eine Reihe sich senkrecht erstreckender Pixelsäulen und
sich waagerecht erstreckender Pixelreihen. Die sich waagerecht zur
Bewegung des Druckerschlittens 14 erstreckenden Pixelreihen
werden auch als Rasterlinien bezeichnet. Jeder Druckkopf 16 wird
mit Tinte aus einem Tintenbehälter 18 über eine
zugehörige
Tintenspeiseleitung 20 gespeist. Während des Druckbetriebs transportiert
ein Medientransportsystem einen Medienbogen über die Druckfläche in einer
Richtung, die rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des Drucker schlittens 14 verläuft (also
in die Ebene von 1 hinein
oder daraus heraus), und zwar zwischen waagerechten Durchgängen des
Druckerschlittens über
der Medienoberfläche.
Dieses Verfahren erzeugt ein Bild aus einer Reihe abgelagerter Bahnen
aus Tintentropfen.
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Diese
Aspekte von Tintenstrahldruckern sind in der Technik bekannt, wobei
eine große
Vielzahl alternativer Konfigurationen vorhanden ist. Beispielsweise
könnte
die Walze 12 in jeder beliebigen Ausrichtung zum Boden
angeordnet werden. Es sei darauf hingewiesen, dass sich die Begriffe
waagerecht und senkrecht in der hier vorliegenden Verwendung lediglich
auf zwei im Wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordnete Richtungen
beziehen. Entsprechend dieser Begriffsbestimmung bezeichnet der
Begriff "senkrecht" hier die Richtung
der Medienbewegung während
des Druckens, und "waagerecht" bezeichnet im Allgemeinen
hier die Richtung des Schlittenbewegung während des Druckens, unabhängig davon,
wie diese Vorgänge
beispielsweise auf den Boden des Raumes, in dem der Drucker steht,
ausgerichtet sind. Die Druckköpfe
können Drop-on-Demand-Druckköpfe sein,
die thermisch oder piezoelektrisch betätigt werden. In allen diesen
Ausführungsbeispielen
umfassen die Druckköpfe 16 Düsenanordnungen
für das
wahlweise Ausstoßen
von Tintentröpfchen
auf die gewünschten
Pixelstellen mit der Auflösung,
für die
die Druckerleistung ausgelegt worden ist. Bestimmte Düsenanordnungen,
für die
die Erfindung eine besonders vorteilhafte Anwendung findet, sind
in 3 und 4 dargestellt.
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2 zeigt verschiedene Komponenten
eines typischen Tintenstrahldruckers 28, an den ein Host-Computer 30 angeschlossen
ist. Diese verschiedenen Komponenten umfassen die Steuerelektronik
des Tintenstrahldruckers, die benutzt wird, um den Tintentropfenausstoß aus den
Tintenstrahldüsen
eines Druckkopfes 32 zu steuern. Ein Host-Computer 30 kommuniziert
mit einem in dem Tintenstrahldrucker 28 integrierten Prozessor 34.
Der Host-Computer 30 führt
eine Treibersoftware aus, die Druckbefehle ausgibt und Daten an
den Tintenstrahldrucker 28 sendet. Wie in herkömmlichen
Tintenstrahldruckern kommuniziert der Prozessor 34 mit
einer Anzeige und Tastatur 36, einem Speicher 38 und
Treiberschaltungen 40, die den Druckerschlittenmotor 42 und
den Papiermotor 44 sowie einen Lüfter 46 ansteuern.
Zusätzlich
dazu leitet der Prozessor 34 Signale an die Druckschaltung 50,
die die Tintenstrahldüsen
des Druckkopfes 32 betätigt.
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Der
Prozessor 34 stößt gemäß einer
internen Firmware, die in einem Teil des Speichers 38 gespeichert
ist, wahlweise Tintentropfen aus den Düsen des Tintenstrahldruckkopfes
jeder Patrone aus. Die Programmierung des Prozessors legt somit
fest, welche Düse
des Druckkopfes 32 verwendet wird, um einen Tintentropfen
auf eine gegebene Rasterstelle des gedruckten Bildes ausstoßen, wenn
die zu druckende relevante Bahn einen Tropfen an dieser gegebenen
Rasterstelle erfordert. Beim Drucken in mehreren Durchgängen wird die
Zuordnung von Düsen
zu Rasterstellen, die oft als Druckmaske bezeichnet wird, im Speicher 38 des
Tintenstrahldruckers abgelegt. Funktion und Betrieb einer Druckmaske
werden mit Bezug auf 7 und 8 nachfolgend näher beschrieben.
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3 zeigt die Fläche eines
Druckkopfes 56 mit zwei senkrechten Düsensäulen 58, 60.
Jede Düse 62 steht
in Beziehung mit einem Tintenbehälter,
der Tinte nachfüllt,
nachdem eine Düse
einen Tintentropfen ausgestoßen
hat.
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In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel
weist jede Säule 58, 60 eine
Zahl von 104 Düsen
auf. Wie nachfolgend näher
erläutert
wird und wie am besten in 4 zu
sehen ist, sind die Düsen
jeder senkrechten Säule 58, 60 nicht
genau senkrecht ausgerichtet, sondern in einer Vielzahl horizontal
beabstandeter Teilsäulen.
Obwohl diese Anordnung aus mehreren Teilsäulen für den Druckerbetrieb wichtig
ist, ist die waagerechte Beabstandung im Vergleich zur senkrechten
Beabstandung zwischen den Düsen
relativ klein. In einem kommerziell verfügbaren Druckkopf erzeugen die
Düsen in
jeder Säule
eine Auflösung
von 300 dpi, so dass der senkrechte Abstand zwischen senkrecht beabstandeten
Düsen 1/300
Zoll oder ca. 85 μm
ist. In diesem Ausführungsbeispiel
beträgt
der waagerechte Abstand zwischen waagerecht beabstandeten Teilsäulen etwas mehr
als 3 μm,
so dass der gesamte waagerechte Abstand zwischen der ganz linken
Teilsäule
und der ganz rechten Teilsäule
kleiner als ein waagerechter Pixelabstand von 1/600 Zoll (42,33 μm) ist.
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Die
senkrechten Düsenpositionen
für die
beiden Säulen 58, 60 sind
senkrecht um jeweils einen Pixelabstand versetzt, während die
vertikalen Düsenabstände in jeder
Säule zwei
senkrechte Pixelabstände
betragen. Die durch den Pfeil 64 bezeichnete waagerechte
Trennung zwischen jeder Säule
ist im Allgemeinen viel größer als
die senkrechten Düsenabstände und
können
8, 16 oder mehr waagerechte Pixelabstände betragen. Diese waagerechte
Trennung ist typischerweise eine ausgewählte ganze Zahl von waagerechten
Pixelabständen,
so dass die Düsensäulen 58, 60 während des
Druckvorgangs gleichzeitig verschiedene senkrechte Pixelsäulen überqueren.
Die versetzte Beabstandung erzeugt eine gesamte senkrechte Druckauflösung des
Doppelten der Düsen
pro Zoll, die in jeder Säule 58, 60 bereitgestellt
werden. Wenn, wie im Ausführungsbeispiel
von 3, jede Säule 58, 60 300
Düsen pro
Zoll besäße, würde der
Druckkopf eine sich vertikal erstreckende Bahn mit einer Höhe von 206
600-dpi-Pixeln drucken, während
er über
das Medium verfährt.
Wie in 3 gezeigt, werden
die Düsen
nach ihrer senkrechten Position auf dem Druckkopf nummeriert. Aufgrund der
versetzt beabstandeten Düsenpositionen
in jeder Säule
befindet sich Düse
1 in der rechten Spalte 60, Düse 2 in der linken Spalte 58,
Düse 3
in der rechten Spalte 60, Düse 4 in der linken Spalte 58 usw.,
so dass alle ungerade nummerierten Düsen in der rechten Spalte 60 sind,
und alle gerade nummerierten Düsen
in der linken Spalte 58.
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4 zeigt eine Nahansicht
der oberen 29 Düsen
der ganz rechten Spalte 60 von 3, die alle ungerade nummerierten Düsen bis
Düse 57 umfasst.
Wie in diesen Fig. zu sehen ist, ist die Düsensäule 60 in dreizehn
getrennte Teilsäulen
aufgeteilt, die in 4 mit 64a–64m bezeichnet
sind. Zur besseren Verdeutlichung ist der waagerechte Maßstab dieser
Fig. nicht gleich dem senkrechten Maßstab. Der waagerechte Teilsäulenabstand
ist in 4 in Bezug zu
den senkrechten Düsenabständen größer dargestellt
als er tatsächlich ist.
Oben an jeder Teilsäule
befindet sich eine der ersten dreizehn ungerade nummerierten Düsen. Nach
der obersten Düse
umfasst jede Teilsäule
jede dreizehnte folgende ungerade Düse. So beginnt die erste Teilsäule 64a mit
Düse 1,
die nächste
Düse dieser
Säule ist
Düse 27,
dann kommt Düse
53 usw. In dem Ausführungsbeispiel
aus 4 beginnt die zweite
Säule 64b mit
Düse 21
der Säule
und setzt sich mit Düse 47 usw.
fort.
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Während der
Druckkopf nach rechts über
eine senkrechte Pixelsäule
verfährt,
werden zuerst die Düsen
in der Teilsäule 64m aktiviert,
weil diese Teilsäule
die erste ist, die einwandfrei positioniert werden muss. Des gleichen
werden die Teilsäulen 641, 64k usw.
bis 64a nacheinander aktiviert, während sie nacheinander ungefähr über der
Mitte der senkrechten Pixelsäule
positioniert werden. Nach dem Tintenausstoß aus Teilsäule 64a wird die Teilsäule 64m aktiviert,
sobald diese Teilsäule
mittig über
der nächst
benachbarten senkrechten Pixelsäule
positioniert ist. Auch wenn Tropfen auf jedem Pixel in einer senkrechten
Säule abgelagert
werden, wird nur eine Untermenge (ca. ein Dreizehntel) der Düsen gleichzeitig
ausgelöst.
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5 zeigt eine schematische
Darstellung der Düsenbetätigungselektronik,
die zur Durchführung
dieser sequenziellen Teilsäulenauslösung verwendbar
ist. Die in 5 gezeigte
Schaltung wird vorteilhafterweise als integrierte Schaltung implementiert.
Die gezeigte Schaltung ist verwendbar, um die in 3 und 4 gezeigte Zweisäulenanordnung
von 208 Düsen
zu betätigen.
Wie in 5 gezeigt, ist
die Schaltung am besten als Gitter von sechzehn Energieleitungen
(P1–-P16) und dreizehn
Adressleitungen (A1–A13)
darstellbar.
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Die
Energieleitungen P1–P16
sind jeweils mit einer Energiequelle 70 durch einen separaten
Schalter 72 verbunden. Die Adressleitungen A1–A13 sind
jeweils mit der Masse 76 über einen anderen Satz von
entsprechenden Schaltern 74 verbunden. Jeder Schalter 72, 74 ist
typischerweise als ein Transistor implementiert, der von der Druckkopf-Steuerschaltung
wahlweise in einen Ein-Zustand geschaltet wird. Wenn sich ein einer
gegebenen Energie- oder Adressleitung zugeordneter Schalter 72, 74 in
einem Ein-Zustand befindet, dann gilt die Energie- oder Adressleitung
als "aktiviert". Tinte wird aus
einer gewählten
Düse ausgestoßen, wenn
die dieser Düse
zugewiesene Energie- und Adressleitung durch die Druckkopf-Steuerschaltung
aktiviert wird.
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Um
die zuvor beschriebene sequenzielle Teilsäulenbetätigung durchzuführen, ist
jede Adressleitung einer Teilsäule
zugeordnet. Adressleitung A1 ist beispielsweise mit allen Düsen verbunden,
die in der Teilsäule 64a aus 4 angeordnet sind. Dies
ist in 5 durch die Düsennummern
1, 27, 53, 79, 105, 131, 157 und 183 dargestellt, die den Knotenstellen
zugeordnet sind, die mit Leitung A1 dieser Fig. verbunden sind.
Die Adressleitung A1 ist der ersten Teilsäule der ganz linken Spalte 58 von 3 zugeordnet, die gerade
nummerierte Düsen
20, 46, 72, 98, 124, 150, 176 und 202 enthält. Während des Druckens und während die
Teilsäulen der
Düsen über eine
Pixelsäule
verfahren, wird A1 und die ausgewählten Energieleitungen aktiviert.
Dann wird A2 aktiviert, und ein weiterer Satz von Energieleitungen
wird aktiviert. Wenn beispielsweise das zwölfte Pixel der siebenunddreißigsten
Rasterlinie einen Tintentropfen in einem bestimmten Durchgang des
Druckkopfes über
dem Medium erhalten soll, wird Leitung A8 unmittelbar vor Aktivieren
von P3 aktiviert, während
die rechte Säule 60 (die
Düse 37
enthält) über die
zwölfte
Pixelsäule
tritt. In typischen Druckern nach dem Stand der Technik werden alle
dreizehn Adressleitungen nacheinander aktiviert (mit einem Impuls
beaufschlagt), während
die Düsensäulen über jede
Pixelsäule
verfahren. Wie zuvor beschrieben, muss eine Adressleitung für ca. drei
Mikrosekunden aktiviert werden, um einen Tintentropfen auszustoßen. Die
Impulsbeaufschlagung aller dreizehn Adressleitungen bei jeder Pixelsäule beschränkt die
Druckkopf geschwindigkeit über
dem Medium einer Obergrenze, wenn Tintentropfen auf der Pixelsäule angeordnet
werden sollen. Weitere Informationen bezüglich der Struktur und des
Betriebs von Thermotintenstrahl-Druckköpfen, die nach diesen allgemeinen Grundsätzen konstruiert
sind, werden in US-A-5,648,805 von Keefe et al beschrieben.
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6A und 6B zeigen die Düsenzuordnungen zu Energie-
und Adressleitungen für
die kommerziell verfügbare
Druckkopfanordnung mit 208 Düsen,
wie unter Bezug auf 3 und 4 zuvor beschrieben. Durch Bestimmen
einer ausgewählten
Düse in
der Tabelle von 6A lässt sich
die richtige zu aktivierende Adressleitung ermitteln. Durch Bestimmen
einer ausgewählten
Düse in
der Tabelle von 6B lässt sich
die richtige zu aktivierende Energieleitung ermitteln.
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Anhand
der 7 und 8 wird nachfolgend gezeigt,
dass durch sorgfältige
Erstellung von Mehrfachdurchgangs-Druckmasken für die Tintenausstoßdüsen gewährleistet
werden kann, dass nur eine bekannte Untermenge der Adressimpulse über jeder
Pixelsäule
erforderlich ist. Da die verbleibenden, unbenutzten Adressimpulse über jeder
Pixelsäule übersprungen
werden, sind die drei Mikrosekunden Verweilzeit für diese Impulse
nicht mehr erforderlich, und die Druckgeschwindigkeit lässt sich
wesentlich erhöhen.
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Die
allgemeinen Grundsätze
des Mehrfachdurchgangsdruckens sind einschlägigen Fachleuten bekannt und
werden daher an dieser Stelle nicht mehr detailliert beschrieben.
Das Mehrfachdurchgangsdrucken umfasst im Allgemeinen das Verteilen
der Tintentropfenablagerungen auf jeder Rasterlinie des Bildes zwischen
mehreren verschiedenen Düsen
des Tintenstrahldruckkopfes. In einem Achtfach-Durchgangsmodus kann
beispielsweise jede Düse,
die einer ausgewählten
Rasterlinie zugeordnet ist, derart zugewiesen werden, dass die Tinte
auf ca. 1/8 der Pixelstellen der Rasterlinie ablagert. In einem
einfachen Ausführungsbeispiel kann
eine erste Düse
den Pixelstellen 1, 9, 17, 25, 33 usw. zugewiesen werden. Eine zweite
Düse kann
den Pixelstellen 2, 10, 18, 26, 34 usw. zugewiesen werden. Wenn
der Rasterlinie aus Pixelstellen acht Düsen zugewiesen sind, druckt
jede Düse
demnach auf eine von acht Pixelstellen, um die Rasterlinie zu vervollständigen.
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In 7 wird ein mögliches
Tropfenauftragsmuster für
einen Achtfach-Durchgangsmodus gezeigt. In dieser Fig. werden die
ersten 32 Pixelstellen einer Rasterlinie 80 dargestellt.
Die Masken wiederholen sich für jedes
weitere 32-Pixel-Segment über
die Breite des Bildes.
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Während beispielsweise
einer kompletten Farbfüllung
der Rasterlinie wird im ersten Durchgang Tinte an den Stellen 2,
8, 26 und 30 der Rasterlinie 80 aufgetragen, wie anhand
der Kreispunkte an diesen Positionen bezeichnet. Im zweiten Durchgang
wird Tinte an den Stellen 1, 15, 23 und 31 abgelagert. Wie anhand
der anderen Kreispunkte in Durchgang 3 bis 8 gezeigt, wird die Rasterlinie
vollständig
im Verlauf der acht Durchgänge
gefüllt,
indem Tinte in vier der 32 Positionen (also ein Achtel der Stellen)
mit jedem Durchgang abgelagert wird.
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Die
in 7 gezeigten Druckmasken
sind vorteilhaft in Verbindung mit dem unter Bezug auf 3-6 beschriebenen Druckkopf verwendbar,
um die Geschwindigkeit des Druckschlittens über dem Medium wesentlich zu
erhöhen.
Dies wird in 8 gezeigt.
In diesem Ausführungsbeispiel
erfolgt das Drucken unter Verwendung von 192 der 208 Düsen und
durch Inkrementieren des Mediums in Inkrementen, die der Breite
von 24 Düsen
entsprechen. Mit diesem Verfahren laufen Bänder aus Rasterlinien, die
24 Linien breit sind, zunächst unter
den Düsen
1–24 und
dann unter den Düsen
25–48
durch, anschließend
unter den Düsen
49–72,
73–-96, 97–120, 121–144, 145–168 und
169–192,
um die acht Durchgänge
abzuschließen.
Jede Rasterlinie wird während
dieses Prozesses von acht Düsen
passiert. Beispielsweise sind die Düsen 1, 25, 49, 73, 97, 121,
145 und 169 dazu bestimmt, eine Rasterlinie aus 24 Rasterlinien
zu drucken. In einem weiteren Beispiel werden die Düsen 21,
45, 69, 93, 117, 141, 165 und 189 angewiesen, Tinte auf einem anderen
Satz von Rasterlinien abzulagern, die um 24 Rasterlinien beabstandet
sind. Diese Düsengruppe
wird in 8 gezeigt.
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Wie
in 8 gezeigt, wird eine
Rasterlinie 82 auf dem Medium zunächst senkrecht unter der Düse 21 des
Tintenstrahldruckkopfes ausgerichtet. Wenn für das Bild Tinte auf einer
Pixelstelle gedruckt werden muss, für die die einundzwanzigste
Düse zuständig ist,
wie durch die Kreispunkte in ausgewählten Pixelstellen bezeichnet,
wird dieser Punkt während
des ersten Durchgangs des Druckkopfes gedruckt.
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Nach
dem Drucken dieser Pixel wird das Aufzeichnungsmedium um einen Betrag
weiter transportiert, der gleich der Breite von 24 Rasterlinien
ist, so dass die Rasterlinie 82 jetzt senkrecht mit der
Düse 45
ausgerichtet ist. Die Rasterlinie 82, die teilweise durch
Düse Nummer
21 gedruckt worden ist, wird, wie gemäß der Druckdaten erforderlich,
von Düse
45 auf dem Druckkopf während
eines zweiten Durchgangs des Druckkopfes über dem Aufzeichnungsmedium
gedruckt. Die Aufzeichnungsmedien werden dann erneut um einen Betrag weiter
transportiert, der gleich der Höhe
von vierundzwanzig Rasterlinien ist. Rasterlinie 82 ist
jetzt mit der neunundsechzigsten Düse des Druckkopfes ausgerichtet
und wird, wie erforderlich, in Übereinstimmung
mit einer weiteren Düsenmaske
während
eines dritten Durchgangs des Druckkopfes über dem Aufzeichnungsmedium
gedruckt. Der zuvor beschriebene Prozess wird wiederholt, bis alle
Tropfen, die in der Rasterlinie gedruckt werden sollen, durch die
zusätzlichen
Düsen 93,
117, 141, 165 und 189 abgelagert worden sind. Wie einschlägigen Fachleuten
klar ist, erfordert ein Achtfach-Durchgangsmodus mit einem Inkrement
von 24 Düsen
bei jedem Durchgang die Definition von 24 Gruppen aus acht Druckmasken.
Jede Druckmaske wird auf eine von acht Düsen in jeder Gruppe aus acht
Düsen angewandt,
die zum Drucken einzelner Rasterlinien zugewiesen sind. Wie in 7 und 8 gezeigt, verteilt jede Gruppe aus acht
Druckmasken die Pixelstellen einer Rasterlinie zwischen den acht
Düsen jeder
Gruppe. Während
des Druckens lagern alle Düsen
des Tintenstrahldruckkopfes Tinte gleichzeitig gemäß den Druckdaten
und ihrer zugehörigen
Druckmaske ab.
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In
einem konkreten Ausführungsbeispiel
von 8 wird der Medientransport
je Durchgang von vierundzwanzig Düsen zusammen mit den für die Düsen 21,
45, 69, 93, 117, 141, 165 und 189 verwendeten Druckmasken derart
ausgewählt,
dass bei Verwendung der zuvor in Bezug auf 3–6 beschriebenen Tintenstrahlpatrone
nur die Hälfte
der Adressimpulse über
jeder Pixelstelle aktiviert zu werden braucht. Wie in 6 gezeigt, sind die Düsen 21,
117, 141 und 165 den Adressleitungen 2, 12, 8 bzw. 4 zugeordnet.
Dies sind alles gerade nummerierte Adressleitungen. Die Düsen 45,
69, 93 und 189 sind den Adressleitungen 11, 7, 3 bzw. 13 zugeordnet.
Dies sind alles ungerade nummerierte Adressleitungen. Um die Anzahl
der Adressimpulse zu reduzieren, die an jeder Pixelstelle der Rasterlinie
erzeugt werden müssen,
werden gerade Pixelnummern, also von links nach rechts 2, 4, 6,
8 usw., mit Düsen
gedruckt, die geraden Adressleitungen zugeordnet sind. Ungerade
Pixelnummern, also von links nach rechts 1, 3, 5, 7 usw., werden
mit Düsen
gedruckt, die ungeraden Adressleitungen zugeordnet sind. Im Falle
der Gruppe aus acht Düsen
von 8 bedeutet das,
dass nur die Düsen
21, 117, 141 und 165 benutzt werden, um auf gerade Pixel zu drucken,
und dass nur die Düsen
45, 69, 93 und 189 benutzt werden, um auf ungerade Pixel zu drucken.
Diese Konstruktion ist in den in 8 gezeigten
acht Druckmasken implementiert. Beispielsweise ist Düse 21, die
mit einer geraden Adressleitung verbunden ist, dem Drucken der Pixel
2, 8, 26 und 30 zugeordnet, bei denen es sich um gerade Pixel handelt.
Düse 45,
die mit einer ungeraden Adressleitung verbunden ist, ist dem Drucken
der Pixel 1, 15, 23 und 31 zugeordnet, bei denen es sich um ungerade
Pixel handelt. Bei diesen Druckmasken brauchen nur ungerade Adressleitungen über ungeraden
Pixeln aktiviert zu werden, und nur gerade Adressleitungen brauchen über geraden Pixeln
aktiviert zu werden. Es sei darauf hingewiesen, dass die Zuweisungen
von geraden/ungeraden Pixelsäulen
derart umkehrbar sind, dass gerade Adressleitungen über ungeraden
Pixelsäulen
aktivierbar sind, und dass ungerade Adressleitungen über geraden
Pixelsäulen
aktivierbar sind. Bei Verwendung dieser Druckmasken mit dem Druckkopf
aus 3–6 müssen nur sechs oder sieben
Adressimpulse statt dreizehn Adressimpulse über jedem Pixel erfolgen, wodurch
nahezu eine Verdoppelung der Schlittengeschwindigkeit möglich ist, ohne
die Druckqualität
wesentlich zu beeinträchtigen. 8 zeigt nur eine der 24
Düsengruppen,
die in diesem Achtfach-Durchgangsmodus verwendet werden. Um die
potenzielle Steigerung der Druckschlittengeschwindigkeit zu erzielen,
müssen
die Druckmasken für
jede der 24 Gruppen aus acht Düsen
den zuvor beschriebenen gleichen Prinzipien unterworfen werden,
die zur Konstruktion der Druckmasken aus 8 für
die Düsen 21,
45, 69, 93, 117, 141, 165 und 189 benutzt wurden. In der folgenden
Tabelle sind die Düsen
aufgeführt,
die für
die Pixelsäulen
verwendbar sind, die geraden Adressimpulsen zugeordnet sind, und
für die
Pixelsäulen,
die den ungeraden Adressimpulsen zugeordnet sind, und zwar für jede der
24 Düsengruppen
in dem Achtfach-Durchgangsmodus aus 8.
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Die
Konstruktion einer Druckmaske für
jede der 192 verwendeten Düsen
(24 Gruppen zu acht Düsen) kann
erfolgen, indem ausschließlich
die oben aufgeführten
Düsen für gerade
und ungerade Pixel jeder Rasterzeile ausgewählt werden, wie dies mit der
in 8 gezeigten Düsengruppe
21 der Fall ist. Wenn dies der Fall ist, müssen zum Drucken jeder Pixelsäule wechselweise
entweder nur die geraden Adressleitungen oder nur die ungeraden
Adressleitungen mit Impulsen beaufschlagt werden. Für den Druckkopf
aus 3–6 gewährleisten diese Druckmasken,
dass nicht mehr als 7 Adressleitungen über jeder Pixelsäule aktiviert
werden müssen,
wenn der Druckkopf über
das Medium verfährt.
Physisch gesehen bedeutet das, dass die versetzt beabstandeten Sätze von
Düsenteilsäulen benutzt
werden, um Tintentropfen in wechselnden Pixelsäulen abzulagern. Wie in der
Düsenanordnung
von 4 gezeigt, empfangen
ungerade Pixelsäulen
während
des Druckvorgangs nur Tintentropfen aus den Teilsäulen 64a, 64c, 64e, 64g, 64i, 64k und 64m.
Gerade Pixelsäulen
empfangen Tintentropfen aus den Teilsäulen 64b, 64d, 64f, 64h, 64j und 64l.
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Aus
der vorausgehenden Erörterung
lässt sich
ersehen, dass die entsprechende Unterteilung in gerade und ungerade
Pixelstellen zwischen den Düsen
einer Gruppe von der jeweiligen Anordnung der Düsen auf dem Druckkopf und deren
Zuweisung zu verschiedenen Adressleitungen abhängt. Welche Düsen eine
Gruppe bilden, hängt
von der Anzahl der Durchgänge
und der Anzahl der Düsenpositionen
je Medieninkrement zwischen den Durchgängen ab. Sobald die Düsen in jeder
Gruppe identifiziert sind, können
sie in zwei Sätze
unterteilt werden, je nachdem, ob sie mit einer ungeraden oder geraden
Adressleitung verbunden sind. Gerade und ungerade Positionen in
einer Rasterlinie lassen sich den Düsen gemäß ihrer Zugehörigkeit
im geraden oder ungeraden Düsensatz
innerhalb der Düsengruppe
zuweisen.
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Bei
der Konstruktion der Druckmaske sollten vorzugsweise einige zusätzliche
Grundsätze
berücksichtigt
werden. Zunächst
sollten keine Düsen
einen Tintentropfen auf Pixelstellen ausstoßen, die weniger als vier Pixelpositionen
auf der Rasterlinie auseinander liegen. Das verhindert, dass eine
Düse schneller
aktiviert wird, als ihrem Nennarbeitszyklus entspricht, auch wenn
die Schlittengeschwindigkeit erfindungsgemäß erhöht wird. Senkrecht benachbarte
Düsen sollten
zudem nicht im selben Durchgang aktiviert werden. Mit dem Schlittenausführungsbeispiel
aus 3–6 ist die Befolgung dieser
Regel nicht schwierig, weil senkrecht benachbarte Düsen normalerweise
wechselnden geraden und ungeraden Adressleitungen zugeordnet werden.
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9A bis 9F zeigen die Druckmasken für jede der
192 verwendeten Düsen
des Druckkopfes mit 208 Düsen
aus 3–6, die gemäß diesen
Grundsätzen
in einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel
konstruiert worden sind. Wie zuvor erläutert, wiederholen sich die
Masken für
jeden Satz aus 32 Pixelsäulen über die
Breite des gedruckten Bildes. Mit diesen Masken drucken niemals
zwei senkrecht beabstandete Düsen senkrecht
beabstandete Pixelstellen, und mindestens drei Pixelstellen sind
zwischen jeder zugewiesenen Druckstelle innerhalb einer Rasterlinie
vorgesehen. Wie in 9A–9F in Verbindung mit 6A gezeigt, ist zudem zu
erkennen, dass die Düsen,
die zugewiesen sind, um wechselnde Pixelsäulen zu drucken, aktiviert werden,
indem wechselweise entweder nur gerade Adressleitungen oder nur
ungerade Adressleitungen aktiviert werden. Beispielsweise sind die
Düsen 4,
9, 11, 13, 16, 21, 25, 30, 39, 44, 47, 56, 65, 75, 77, 82, 94, 108, 110,
115, 120, 127, 170 und 186 derart zugewiesen, dass sie auf die Pixelsäule Nummer
1 drucken. Wie in 6A gezeigt,
wurde festgestellt, dass alle diese Düsen mit geraden Adressleitungen
verbunden sind. Darüber
hinaus sind die Düsen
1, 10, 20, 22, 27, 29, 31, 33, 36, 38, 41, 43, 45, 52, 59, 71, 78,
85, 88, 90, 98, 104 und 111 derart zugewiesen, dass sie auf Pixelsäule Nummer
2 drucken. Wie in 6A gezeigt,
werden alle diese Düsen
durch Aktivieren ungerader Adressleitungen ausgelöst. Wie
zuvor beschrieben, werden so nur gerade Adressen über Pixelsäule 1 mit
Impulsen beaufschlagt, und nur ungerade Adressen werden über Pixelsäule 2 beaufschlagt,
wobei sich dieses Schema über
das Bild weiter fortsetzt.
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Es
ist in Farbtintenstrahldruckern üblich,
vier Tintenstrahlpatronen vorzusehen, wobei deren Düsenanordnungen
um eine ganze Zahl von Pixelstellen zueinander versetzt sind. Weil
jede Adressleitung typischerweise parallel zu allen Patronen angeordnet
ist, muss jede Patrone gleichzeitig gerade oder ungerade Adressleitungen
auslösen.
Die ganzzahlige Anzahl von Pixelstellen, die die Patronen teilt,
ist daher vorzugsweise eine gerade Zahl, so dass alle Düsensäulen über gerade
oder ungerade Pixelsäulen
gleichzeitig verfahren. Wenn zwei Patronen um eine ungerade Anzahl
von Pixelstellen beabstandet sind, lässt sich dies durch Drehen
der Masken für
eine der Patronen um ein Bit nach links oder rechts kompensieren.
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Es
sind mehrere Modifikationen an den zuvor beschriebenen Verfahren
und Vorrichtungen verwendbar. Obwohl eine Düsentrennung in gerade und ungerade
Adressleitungen für
einige Patronen vorteilhaft ist (wie die mit Bezug auf 3–6 beschriebene
Patrone), ist es beispielsweise möglich, dass Adress-/Düsenzuweisungen
für einige
Rasterlinien zu einer ungleichen Verteilung von Düsen zwischen
geraden und ungeraden Sätzen
führen.
In einigen Fällen
ist es möglich,
dass alle Düsen
in einer bestimmten Gruppe nur mit geraden Adressleitungen oder
nur mit ungeraden Adressleitungen verbunden sind, oder dass sie
nur mit einer einzelnen der Adressleitungen verbunden sind. Es gibt
zwei Möglichkeiten,
dieses Problem zu lösen.
Erstens kann eine unterschiedliche Zuweisung von Adresslinien zu
zwei Sätzen
vorgesehen sein, so dass die Düsenzuweisungen
gleichmäßiger werden.
Anstatt der Aufteilung der Adressleitungen in gerade und ungerade
Leitungen können
die beiden Sätze
aus Adressleitungen 1, 4, 5, 6, 9, 11, 12 für gerade Pixelsäulen und
2, 3, 7, 8, 10, 13 für
ungerade Pixelsäulen
bestehen. Als weitere Alternative ist die Menge des Medieninkrements
zwischen den Durchgängen
derart auswählbar,
dass eine vorteilhafte Düsengruppierung
für die
Rasterlinien entsteht. Im Fall eines Inkrements um 24 Düsen in einem
Achtfach-Durchgangsmodus mit dem Druckkopf aus 3-6 besteht die
erste Düsengruppe
aus den Düsen
1, 27, 53, 79, 105, 131, 157 und 183. Wie in 6 gezeigt, sind alle diese Düsen an die
Adressleitung 1 angeschlossen. Die gleiche einzelne Adressleitungsverbindung
gilt für
die anderen Düsengruppen
dieses Ausführungsbeispiels.
Wenn dieses Inkrement verwendet wird, müssen alle dreizehn Adressleitungen
mit jeder Pixelsäule
aktiviert werden. Dieses Problem wurde in dem Ausführungsbeispiel
aus 8 und Tabelle 1
gelöst,
indem ein Inkrement um 24 Düsen
statt eines Inkrements um 26 Düsen
verwendet wird. Wie zuvor ausgeführt,
setzt sich damit die erste Düsengruppe
aus den Düsen
1, 25, 49, 73, 97, 121, 145 und 169 zusammen. Diese Gruppe von Düsen teilt
sich zwischen geraden und ungeraden Adressleitungen auf.
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Die
vorausgehende Beschreibung erläutert
bestimmte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass
unabhängig
von der Detailliertheit des Vorausgehenden die Erfindung in vielfacher
Weise praktisch verwertbar ist. Zudem sei darauf hingewiesen, dass
die Verwendung einer bestimmten Terminologie zur Beschreibung bestimmter
Merkmale oder Aspekte der Erfindung nicht so zu verstehen ist, dass
diese auf bestimmte Kennzeichen der Merkmale oder Aspekte der Erfindung
beschränkt ist.
Obwohl die Erfindung mit besonderem Bezug auf bevorzugte Ausführungsbeispiele
beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern
kann innerhalb des Geltungsbereichs Änderungen und Abwandlungen
unterzogen werden.