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ERFINDUNGSGEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Drucken, wie etwa Tintenstrahl- oder Thermotransferdrucken,
insbesondere das kontaktfreie Drucken sowie eine zum Steuern eines
derartigen Druckers geeignete Steuereinheit.
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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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Das
Drucken ist eine der populärsten
Möglichkeiten,
der Allgemeinheit Informationen zu übermitteln. Das digitale Drucken
unter Verwendung von Punktmatrixdruckern gestattet das schnelle
Drucken von Text und Graphiken, die auf Recheneinrichtungen wie
etwa PCs gespeichert sind. Diese Druckverfahren gestatten eine schnelle
Umsetzung von Ideen und Konzepten in ein gedrucktes Produkt zu einem wirtschaftlichen
Preis, ohne dass dazwischen zeitraubend und spezialisiert Druckplatten
wie etwa lithographische Platten hergestellt werden. Die Entwicklung
von digitalen Druckverfahren hat das Drucken selbst für die durchschnittliche
Person zu Hause zu einer wirtschaftlichen Realität gemacht.
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Herkömmliche
Verfahren des Punktmatrixdruckens beinhalten oftmals die Verwendung
eines Druckkopfs, zum Beispiel eines Tintenstrahldruckkopfs, mit
mehreren markierenden Elementen, z.B. Tintenstrahldüsen. Die
markierenden Elemente übertragen
ein markierendes Material, z.B. Tinte oder Harz, von dem Druckkopf
auf ein Druckmedium, z.B. Papier oder Kunststoff. Der Druck kann
monochrom, z.B. schwarz, oder mehrfarbig, z.B. ein Vollfarbdruck sein,
der ein CMY-(Cyan, Magenta, Yellow, Black = ein Prozessschwarz,
das aus einer Kombination von C, M, Y besteht), CMYK-(Cyan, Magenta,
Yellow, Black) oder ein spezialisiertes Farbverfahren ist (z.B. CMYK
plus eine oder mehrere zusätzliche
Zusatz- oder spezialisierten Farben). Um ein Druckmedium wie etwa
Papier oder Kunststoff zu bedrucken, werden die markierenden Elemente
in einer spezifischen Reihenfolge verwendet oder „gefeuert", während das Druckmedium
relativ zum Druckkopf bewegt wird. Jedes Mal, wenn ein markierendes
Element gefeuert wird, wird markierendes Material, z.B. Tinte, durch ein
von der verwendeten Drucktechnologie abhängiges Verfahren auf das Druckmedium übertragen.
In der Regel wird bei einer Form von Drucker der Kopf relativ zum
Druckmedium bewegt, um eine sogenannte Rasterlinie herzustellen,
die in einer ersten Richtung verläuft, z.B. über eine Seite hinweg. Die erste
Richtung wird manchmal als die „Schnellabtast"-Richtung bezeichnet.
Eine Rasterlinie umfasst eine Reihe von Punkten, die von den markierenden Elementen
des Druckkopfs auf das Druckmedium geliefert werden. Das Druckmedium
wird üblicherweise
intermetierend in einer senkrecht zur ersten Richtung verlaufenden
zweiten Richtung bewegt. Die zweite Richtung wird oftmals als die
langsame Scanrichtung bezeichnet.
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Die
Kombination aus Drucken von Rasterlinien und Bewegen des Druckmediums
relativ zum Druckkopf führt
zu einer Reihe paralleler Rasterlinien, die üblicherweise eng beabstandet
sind. Aus der Entfernung gesehen nimmt das menschliche Auge ein
vollständiges
Bild wahr und löst
das Bild nicht in individuelle Punkte auf, vorausgesetzt diese Punkte liegen
nahe genug beieinander. Eng beabstandete Punkte unterschiedlicher
Farben lassen sich nicht individuell unterscheiden, ergeben aber
den Eindruck von Farben, der bestimmt wird durch die Menge oder Intensität der drei
Farben Cyan, Magenta und Yellow, die aufgetragen worden sind.
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Um
die Richtigkeit des Drucks, z.B. einer geraden Linie zu verbessern,
wird bevorzugt, wenn die Entfernung zwischen Punkten der Punktmatrix
klein ist, das heißt,
der Druck weist eine hohe Auflösung auf.
Obwohl nicht behauptet werden kann, dass eine hohe Auflösung immer
einen guten Druck bedeutet, stimmt es, dass für einen qualitativ hochwertigen Druck
eine Mindestauflösung
erforderlich ist. Ein kleiner Punktabstand in der Langsamscanrichtung
bedeutet einen kleinen Abstand zwischen Markierungselementen am
Kopf, wohingegen regelmäßig beabstandete
Punkte in einem kleinen Abstand in der Schnellscanrichtung der Qualität der Antriebe,
mit denen der Druckkopf relativ zum Druckmedium in der Schnellscanrichtung
bewegt wird, Einschränkungen auferlegt.
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Allgemein
gibt es einen Mechanismus, um ein Markierungselement an einer richtigen
Stelle über
dem Druckmedium zu positionieren, bevor es gefeuert wird. Üblicherweise
wird ein derartiger Antriebsmechanismus von einem Mikroprozessor,
einer programmierbaren digitalen Einrichtung wie etwa einem PAL,
einem PLA, einem FPGA oder etwas ähnlichem gesteuert, wenngleich
der Fachmann versteht, dass alles, das durch Software gesteuert
wird, auch durch spezifische Hardware gesteuert werden kann und
dass Software nur eine Implementierungsstrategie ist.
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Ein
allgemeines Problem beim Punktmatrixdruck ist die Ausbildung von
Artefakten, die durch den digitalen Charakter der Bilddarstellung
und durch die Verwendung von gleichmäßig beabstandeten Punkten hervorgerufen
werden. Bestimmte Artefakte wie etwa Moiré-Muster können auf Grund der Tatsache
erzeugt werden, dass der Druck versucht, ein kontinuierliches Bild über eine
Matrix oder ein Muster von (fast) gleichmäßig beabstandeten Punkten darzustellen.
Eine Quelle von Artefakten können
Fehler beim Platzieren von Punkten sein, die durch eine Vielfalt
von Herstellungsdefekten verursacht werden, wie etwa den Ort der
Markierungselemente im Kopf oder durch systematische Fehler bei
der Bewegung des Druckkopfs relativ zum Druckmedium. Wenn insbesondere
ein markierendes Element falsch platziert ist oder seine Feuerrichtung
von der beabsichtigten Richtung abweicht, zeigt der resultierende
Druck einen Defekt, der sich durch den ganzen Druck fortsetzen kann.
Eine Variation bei der Tröpfchengeschwindigkeit
ruft ebenfalls Artefakte hervor, wenn sich der Druckkopf bewegt,
da die Flugzeit des Tröpfchens mit
der Variation bei der Geschwindigkeit variiert. Analog kann ein
systematischer Fehler bei der Weise, die das Druckmedium relativ
zum Druckmedium bewegt wird, zu Defekten führen, die möglicherweise sichtbar sind.
Beispielsweise wird ein Schlupf zwischen dem Antrieb für das Druckmedium
und dem Druckmedium selbst Fehler einführen. Tatsächlich kann jede geometrische
Begrenzung des Drucksystems eine Quelle für Fehler sein, z.B. die Länge des Druckkopfs,
der Abstand zwischen markierenden Elementen, die Indexierungsentfernung
des Druckmediums relativ zum Kopf in der Langsamscanrichtung. Solche
Fehler können
zu einer „Streifenbildung" führen, bei
der es sich um den ausgeprägten Eindruck
handelt, dass der Druck in einer Reihe von Bändern aufgetragen worden ist.
Die daran beteiligten Fehler können
sehr klein sein – die
Farbunterscheidung, die Auflösung
und die Mustererkennung des menschlichen Auges sind so gut entwickelt,
dass bemerkenswert wenig nötig
ist, damit Fehler sichtbar werden.
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Um
einige dieser Fehler zu mildern, ist es bekannt, die Verwendung
von markierenden Elementen abzuwechseln oder zu variieren, um Fehler
durch den Druck zu verteilen, so dass zumindest einige systematische
Fehler dann verschleiert werden. Beispielsweise ist ein oftmals
als „Überlappung" (shingling) bezeichnetes
Verfahren aus
US 4,967,203 bekannt,
das einen Tintenstrahldrucker und ein Verfahren beschreibt. Jeder
Druckort oder jedes „Pixel" kann durch vier
Punkte gedruckt werden, jeweils einer für Cyan, Magenta, Yellow und
Black. Benachbarte Pixel auf einer Rasterlinie werden nicht von dem
gleichen markierenden Element im Druckkopf gedruckt. Statt dessen
wird jedes zweite Pixel unter Verwendung des gleichen markierenden
Elements gedruckt. Bei dem bekannten System werden die Pixel in
einem Schachbrettmuster gedruckt, das heißt, wenn der Kopf in der Schnellscanrichtung überquert, kann
ein markierendes Element nur an jedem zweiten Pixelort drucken.
Somit führt
ein etwaiges markierendes Element, das durchweg fehlerhaft druckt, nicht
zu einer Linie von Pixeln in der Langsamscanrichtung, die jeweils
den gleichen Fehler aufweisen. Das Ergebnis ist jedoch, dass jeweils
nur 50% der markierenden Elemente im Kopf drucken können. Tatsächlich druckt
in der Praxis jedes markierende Element an einem Ort, der von der
korrekten Position für
dieses markierende Element um ein bestimmtes Ausmaß abweicht.
Die Verwendung der Überlappung kann
diese Fehler über
den Druck hinweg verteilen. Es ist allgemein akzeptiert, dass die Überlappung
ein ineffizientes Verfahren zum Drucken ist, da nicht ständig alle
markierenden Elemente verwendet werden und mehrere Durchgänge notwendig
sind.
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Wie
oben gesagt wurde diese Art des Druckens als „Überlappung" bezeichnet. Druckwörterbücher jedoch bezeichnen die „Überlappung" als ein Verfahren
zum Kompensieren des Kriechens bei der Buchherstellung. Den Erfindern
ist kein industriell akzeptierter Ausdruck für das Druckverfahren bekannt, bei
dem keine benachbarten Pixel auf einer Rasterlinie von ein und demselben
markierenden Element gedruckt werden. Deshalb werden ab hier und
nachfolgend die Ausdrücke „gegenseitig
interstitielles Drucken" oder "interstitiell-gegenseitiges durchmischtes
Drucken" verwendet.
Unter diesen Ausdrücken
wird verstanden, dass ein zu druckendes Bild in eine Menge von Teilbildern
aufgeteilt wird, wobei jedes Teilbild gedruckte Teile und Räume umfasst
und wobei mindestens ein Teil der Räume in einem gedruckten Teilbild
einen Ort für
die gedruckten Teile eines anderen Teilbilds und umgekehrt bildet.
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Ein
weiteres Druckverfahren ist als "interlacing" bekannt, z.B. wie
in
US 4,198,642 beschrieben. Der
Zweck dieser Art des Druckens besteht darin, die Auflösung der
Druckeinrichtung zu erhöhen.
Das heißt,
obwohl der Abstand zwischen markierenden Elementen am Druckkopf
entlang der Langsamscanrichtung eine bestimmte Entfernung X ist,
ist die Entfernung zwischen gedruckten Punkten in der Langsamscanrichtung
kleiner als diese Entfernung. Die Relativbewegung zwischen dem Druckmedium
und dem Druckkopf wird um eine Entfernung indexiert, die gegeben
ist durch die Entfernung X dividiert durch eine ganze Zahl.
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Es
gibt eine ständige
Anforderung nach Verbesserungen bei der Druckqualität. Insbesondere gibt
es eine Anforderung, dass die Bilder bildenden Punkte ordnungsgemäß platziert
sind und von gleichförmiger
Größe sind,
und wobei das Verfahren zur Ausbildung der Punkte gegenüber einer
Verschlechterung bei längerem
Gebrauch des Druckkopfs resistent ist.
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Aus
US 4,963,882 ist die Verwendung
eines Tintenstrahldruckers bekannt, der versucht, das obige Problem
zu lösen.
Die beschriebene Lösung
verwendet einen Ansatz der doppelten Punktbildung, wobei jeder Punkt
aus mindestens zwei Tröpfchen
jeder Farbe gebildet wird, die von verschiedenen markierenden Elementen
ausgestoßen
werden. Es ist ein Nachteil der beschriebenen Lösung, dass, wenn in einem Druckkopf
ein markierendes Element versagt und es zufälligerweise ein markierendes
Element ist, das ein markierendes Element kompensiert, das schlecht
druckt (z.B. mit einer Abweichung zwischen dem gewünschten
Druckort und dem tatsächlichen
Druckort), der Fehler dann entweder sichtbar wird oder sich die
Bildqualität verschlechtert,
oder der Druckkopf muss ausgetauscht werden. Wenn zwei markierende
Elemente defekt sind, bei denen es sich genau um die markierenden
Elemente handelt, die am gleichen Punktort drucken sollten, dann
erhält man
ein leeres Druckergebnis, und in diesem Fall sollte der Druckkopf
definitiv ausgetauscht werden.
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US 6,126,341 beschreibt
einen Druckkopf mit mehreren druckenden markierenden Elementen. Wenn
eines der mehreren markierenden Elemente fehlerhaft ist, liest eine
Steuereinrichtung die Bilddaten für das defekte markierende Element
aus einer ersten Bilddatenspeichereinrichtung aus und sichert die
ausgelesenen Bilddaten in einer zweiten Bilddatenspeichereinrichtung.
Nachdem von den normalen markierenden Elementen ein Feld gedruckt
worden ist, während
das fehlerhafte markierende Element nicht angetrieben worden ist,
wird unter den normalen markierenden Elementen oder unter einer
Menge von markierenden Substitutionselementen ein markierendes Substitutionselement
ausgewählt
und es wird bewirkt, dass es an einem Ort auf dem Blatt druckt,
der ansonsten dem Drucken durch das fehlerhafte markierende Element
ausgesetzt wäre,
und zwar entsprechend den aus der zweiten Bilddatenspeichereinrichtung
ausgelesenen Bilddaten. Deshalb wird ein zusätzlicher Druckdurchgang benötigt, um
das defekte markierende Element zu unterstützen, und somit verlangsamt
sich der Druck.
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In
WO 99 8875 müssen
jedes Mal, wenn ein fehlerhaftes markierendes Element gefunden wird, Ersatz-„Druckmasken" erzeugt werden,
um einen neuen Weg zu finden, wie den Effekten des fehlerhaften
Pixels entgegengewirkt werden soll.
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In
US 6,354,689 wird ein Mehrton-Tintenstrahlaufzeichnungssystem
beschrieben, bei dem jeder Punkt von Tintentröpfchen von mehreren Düsen gedruckt
wird, die eine Gruppe bilden. Um dem Effekt von fehlerhaften Pixeln
entgegenzuwirken, wird vermieden, dass die aktiven Düsen zum
Drucken eines Punkts fehlerhafte Düsen sind.
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In
EP 863 004 ist jede Düse Teil
einer äquivalenten
Gruppe von Düsen,
die in der Lage ist, die gleichen Punkte zu drucken, und fehlerhafte
Düsen werden
durch eine der äquivalenten
Düsen ersetzt. Es
ist jedoch keine Lösung
angegeben, falls alle Düsen
der äquivalenten
Gruppe fehlerhaft sind.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
eines Druckverfahrens und einer Vorrichtung, die einen hochaufgelösten Druck
bei hoher Geschwindigkeit mit reduziertem sichtbarem Effekt von
Fehlern bereitstellt.
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KURZE DARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Bewerkstelligt
wird diese Aufgabe durch ein Punktmatrixdruckverfahren zum Ermöglichen
des Druckens einer Punktmatrix auf einem Druckmedium unter Verwendung
mehrerer markierender Elemente auf einem Druckkopf, mit den folgenden
Schritten:
- – Bestimmen einer Menge von
Kombinationen der Feuerreihenfolge der mehreren markierenden Elemente
und einer Sequenz von relativen Translationsbewegungen zwischen
dem Druckmedium und dem Druckkopf, so dass alle Punkte in der Punktmatrix
gedruckt werden können
durch Anwendung jeder der Menge von Kombinationen, und jeder Punkt
in der Punktmatrix kann durch mindestens ein erstes und ein zweites äquivalentes
markierendes Element aus einer Menge äquivalenter markierender Elemente
gedruckt werden,
- – Auswählen für das Drucken
von Mengen von Punkten in der Punktmatrix eines ersten äquivalenten
markierenden Elements aus der Menge äquivalenter markierender Elemente,
um die Menge von Punkten als Teil einer ersten Feuerreihenfolge
zu drucken, und
- – falls
eine voreingestellte Anzahl äquivalenter markierender
Elemente der Menge äquivalenter markierender
Elemente fehlerhaft ist, Rekonfigurieren des Druckkopfs so, dass
andere Mengen aus mindestens einem ersten und zweiten äquivalenten
markierenden Element aus verschiedenen Mengen äquivalenter markierender Elemente
bestimmt werden. Diese voreingestellte Anzahl kann alle äquivalenten
markierenden Elemente der Menge äquivalenter
markierender Elemente oder weniger enthalten.
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Bevorzugt
werden das erste oder zweite äquivalente
markierende Element als Teil eines gegenseitig-interstitiellen Druckverfahrens
gefeuert.
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Die
Menge äquivalenter
markierender Elemente kann optimiert werden, das heißt, der
Auswahlschritt kann auf dem Kriterium basieren, welches der mindestens
zwei äquivalenten
markierenden Elemente die besten Druckergebnisse ergibt.
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Gemäß einer
ersten Ausführungsform
basiert der Auswahlschritt auf einer Fehlausrichtung der markierenden
Elemente. Wenn beispielsweise die Fehlausrichtung unter einem Schwellwert
für alle äquivalenten
markierenden Elemente einer Menge liegt, können die äquivalenten markierenden Elemente
abwechselnd gefeuert werden. Wenn die Fehlausrichtung unter einem
Schwellwert für
eine erste Anzahl äquivalenter
markierender Elemente und über
diesem Schwellwert für
die anderen äquivalenten
markierenden Elemente liegt, dann kann die erste Anzahl markierender
Elemente abwechselnd gefeuert werden. Falls die Fehlausrichtung
für eine erste
Anzahl äquivalenter
markierender Elemente in einer Richtung besteht und die Fehlausrichtung
der anderen äquivalenten
markierenden Elemente der gleichen Menge in der entgegengesetzten
Richtung besteht, dann kann für
jede Richtung das äquivalente markierende
Element mit dem niedrigsten Fehlausrichtungswert bestimmt werden,
und diese äquivalenten
markierenden Elemente können
abwechselnd gefeuert werden. Falls die Düsenfehlausrichtung in der gleichen
Richtung für
alle äquivalenten
markierenden Elemente besteht, dann kann immer das markierende Element
mit dem niedrigsten Fehlausrichtungswert gefeuert werden.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
basiert der Auswahlschritt auf einer Zwischenpunktentfernung von
von den markierenden Elementen gedruckten Punkten. Beispielsweise
kann ein äquivalentes
markierendes Element möglicherweise
nicht verwendet werden, wenn die Entfernung eines durch dieses markierende
Element gedruckten Punkts zu seinen benachbarten Punkten größer ist
als ein vorbestimmter Schwellwert.
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Der
Rekonfigurationsschritt kann in Software erfolgen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung sind die Druckzeiten für
das Drucken mit Hilfe des ersten äquivalenten markierenden Elements
oder mit Hilfe des zweiten äquivalenten
markierenden Elements gleich.
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Die
vorliegende Erfindung stellt außerdem eine
Vorrichtung für
das Punktmatrixdrucken eines Bilds auf ein Druckmedium bereit. Die
Vorrichtung umfasst:
- – einen Druckkopf,
- – mehrere
gleichmäßig beabstandete
markierende Elemente an dem Druckkopf,
- – eine
Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer Menge von Kombinationen
der Feuerreihenfolge der mehreren markierenden Elemente und einer
Sequenz von relativen Translationsbewegungen zwischen dem Druckkopf
und dem Druckmedium, so dass alle Punkte in der Matrix gedruckt
werden können
durch Anwendung jeder der Menge von Kombinationen, und jeder Punkt
in der Punktmatrix kann durch mindestens ein erstes und ein zweites äquivalentes
markierendes Element aus einer Menge äquivalenter markierender Elemente
gedruckt werden,
- – eine
Auswahleinrichtung zum Auswählen
für das
Drucken von Mengen von Punkten in der Punktmatrix eines ersten äquivalenten
markierenden Elements aus der Menge äquivalenter markierender Elemente,
um die Menge von Punkten als Teil einer ersten Feuerreihenfolge
zu drucken, und
- – eine
Rekonfigurationseinrichtung zum Rekonfigurieren des Druckkopfs,
falls eine im Voraus eingestellte Anzahl äquivalenter markierender Elemente
der Menge äquivalenter
markierender Elemente defekt sind, so dass andere Mengen aus mindestens
einem ersten und zweiten äquivalenten
markierenden Element von verschiedenen Mengen äquivalenter markierender Elemente durch
die Bestimmungseinrichtung bestimmt werden. Bei der im Voraus eingestellten
Anzahl äquivalenter
markierender Elemente kann es sich um alle äquivalenten markierenden Elemente
in einer Menge oder weniger handeln.
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Bei
den markierenden Elementen kann es sich um Tinte projizierende Düsen handeln.
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Die
Rekonfigurationseinrichtung kann in Software implementiert sein.
Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann so ausgelegt sein,
dass Druckzeiten zum Drucken mit Hilfe des ersten äquivalenten markierenden
Elements oder mit Hilfe des zweiten äquivalenten markierenden Elements
gleich sind.
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Die
vorliegende Erfindung stellt weiterhin eine Tintenstrahldruckeinrichtung
mit einer Vorrichtung wie gemäß der vorliegenden
Erfindung beschrieben bereit.
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Die
vorliegende Erfindung enthält
außerdem ein
Computerprogrammprodukt zum Ausführen
eines beliebigen der Verfahren der vorliegenden Erfindung bei Ausführen aus
einer Recheneinrichtung, die mit einem Druckkopf assoziiert ist.
Eine maschinenlesbare Datenspeichereinrichtung kann das Computerprogrammprodukt
speichern.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die folgenden
schematischen Zeichnungen beschrieben.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine Ausführungsform
eines Druckkopfs mit 16 markierenden Elementen, die für ein 50%iges
gegenseitig-interstitielles
Drucken verwendet werden, so dass eine Markierende-Element-Redundanz
von Zwei vorliegt.
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2 veranschaulicht
die gleiche Ausführungsform
wie in 1, aber mit einem fehlerhaften markierenden Element 1.
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3 veranschaulicht
die gleiche Ausführungsform
wie in 1, aber mit fehlerhaften markierenden Elementen 1 und 9.
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4A veranschaulicht
die gleiche Ausführungsform
wie in 3, wobei der Kopf gemäß einer ersten Ausführungsform
rekonfiguriert ist, so dass er wieder eine Markierende-Element-Redundanz
von Zwei wie in 1 aufweist.
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4B veranschaulicht
die gleiche Ausführungsform
wie in 3, wobei der Kopf gemäß einer zweiten Ausführungsform
rekonfiguriert ist, so dass er wieder eine Markierende-Element-Redundanz
von Zwei wie in 1 aufweist.
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4C veranschaulicht
die gleiche Ausführungsform
wie in 3, wobei der Kopf gemäß einer dritten Ausführungsform rekonfiguriert
ist, so dass er wieder eine Markierende-Element-Redundanz von Zwei wie in 1 aufweist.
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5 zeigt
eine Ausführungsform
eines Druckkopfs mit 16 markierenden Elementen, die für ein 25%iges
gegenseitig-interstitielles
Drucken verwendet werden, so dass eine Markierende-Element-Redundanz
von Vier vorliegt.
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6A veranschaulicht
die gleiche Ausführungsform
wie in 5, wobei der Kopf gemäß einer ersten Ausführungsform
rekonfiguriert ist, so dass er wieder eine Markierende-Element-Redundanz
von Vier wie in 5 aufweist.
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6B veranschaulicht
die gleiche Ausführungsform
wie in 5, wobei der Kopf gemäß einer zweiten Ausführungsform
rekonfiguriert ist, so dass er wieder eine Markierende-Element-Redundanz
von Vier wie in 5 aufweist.
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7 ist
eine stark schematische Darstellung eines Tintenstrahldruckers zur
Verwendung mit der vorliegenden Erfindung.
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8 ist
eine schematische Darstellung eines Druckercontrollers gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen
und Zeichnungen beschrieben, doch ist die vorliegende Erfindung
nicht darauf beschränkt,
sondern nur durch die Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme hauptsächlich auf
den Tintenstrahldruck beschrieben, doch ist die vorliegende Erfindung
nicht darauf beschränkt.
Der Ausdruck „Drucken", wie er in der vorliegenden
Erfindung verwendet wird, sollte breit ausgelegt werden. Er bezieht sich
auf das Ausbilden von Markierungen, sei es durch Tinte oder andere
Materialien oder Verfahren, auf einem Drucksubstrat. Verschiedene
Druckverfahren, die mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden
können,
werden in dem Buch "Principles
of non-impact printing",
J. L. Johnson, Palatino Press, Irvine, 1998 beschrieben, z.B. der Thermotransferdruck,
der Thermofarbstofftransferdruck, der abgelenkte Tintenstrahldruck,
der Ionenprojektionsdruck, der Feldsteuerdruck, der Impulstintenstrahldruck,
der Drop-on-Demand-Tintenstrahldruck,
der kontinuierliche Tintenstrahldruck. Kontaktlose Druckverfahren werden
besonders bevorzugt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht
darauf beschränkt.
Jede Art des Druckens mit Punkten oder Tröpfchen auf ein Substrat ist
innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung enthalten,
z.B. können
piezoelektrische Druckköpfe
zum Drucken von Polymermaterialien verwendet werden, wie von Plastic
Logic (http://plasticlogic.com/) für das Drucken von Dünnfilmtransistoren
verwendet und beschrieben. Der Ausdruck „Drucken" gemäß der vorliegenden
Erfindung beinhaltet nicht nur das Markieren mit herkömmlichen
färbenden
Tinten, sondern auch die Ausbildung von gedruckten Strukturen oder
Bereichen mit unterschiedlichen Charakteristiken auf einem Substrat.
Ein Beispiel ist das Drucken von Wasser abweisenden oder Wasser
anziehenden Gebieten auf einem Substrat zum Ausbilden einer Offsetplatte
durch Drucken. Der Ausdruck „Druckmedium" oder „Drucksubstrat" sollte dementsprechend
auch eine breite Bedeutung erhalten, die nicht nur Papier, transparente
Folien, Textilien beinhaltet, sondern auch flache Platten oder gekrümmte Platten,
die in einer Druckpresse enthalten sein können, oder Teil davon sein
können.
Außerdem kann
das Drucken bei Raumtemperatur oder bei erhöhter Temperatur durchgeführt werden,
z.B. um einen Heißschmelzkleber
zu drucken, kann der Druckkopf über
die Schmelztemperatur erhitzt werden. Der Ausdruck „Tinte" sollte dementsprechend
ebenfalls breit interpretiert werden, so dass er nicht nur herkömmliche
Tinten beinhaltet, sondern auch feste Materialien wie etwa Polymere,
die in Lösung
oder durch Senken ihrer Viskosität
bei hohen Temperaturen bedruckt werden können, sowie Materialien, die
einem Substrat eine bestimmte Charakteristik verleihen, wie etwa
Informationen, die durch eine Struktur auf der Oberfläche des
Drucksubstrats definiert werden, Wasserabweisungsvermögen oder
das Binden von Molekülen
wie etwa DNA, die auf Mikroarrays getüpfelt sind. Als Lösungsmittel
können
sowohl Wasser als auch organische Lösungsmittel verwendet werden.
Zu Tinten, wie sie mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden,
kann eine Vielzahl von Additiven zählen, wie etwa Antioxidantien,
Pigmente und Vernetzungsmittel.
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Gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung wird ein gegenseitig-interstitielles Druckverfahren
bevorzugt auf das zu druckende Bild angewendet. Dies bedeutet, dass
jeder Pixelort von mindestens zwei verschiedenen markierenden Elementen
erreicht werden kann.
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Zuerst
wird das Konzept des gegenseitig-interstitiellen Druckens oder des
gegenseitig-durchmischten Druckens bei Anwendung auf einen überquerenden
oder abtastenden Kopf 50 zum Drucken nur einer Farbe (z.B.
einen Kopf für
Black) erläutert. 1 zeigt,
wie ein Bild in Teilbilder unterteilt wird, die gegenseitig-interstitiell über 50%
gedruckt werden. Bei Betrachtung von 1 würde es so
aussehen, dass der Kopf 50 in einer Langsamscanrichtung S
bezüglich
eines Druckmediums 66 verschoben wird. Dies bezieht sich
tatsächlich
auf eine Relativbewegung zwischen den Beiden, und die typische Implementierung
ist, dass das Druckmedium 66 eine Strecke relativ zum Kopf 50,
z.B. eine Hälfte
einer Kopflänge,
in der entgegengesetzten Richtung zu der in 1 gezeigten
transportiert wird (das heißt
in der -S-Richtung). Unten wird bevorzugt, vom Transport des Kopfs 50 zu
sprechen, da eine Pixelposition auf dem Druckmedium die Referenz
ist.
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Bei
einem ersten Durchgang drucken markierende Elemente 1–8 in
einem ersten Bruchteil, z.B. druckt eine erste Hälfte des Druckkopfs 50 nach jeweils
so vielen Pixeln, z.B. jedes zweite Pixel in einer Spalte in der
Schnellscanrichtung F, beginnend mit der ersten Zeile R1, die drucken
kann. Orte, wo der Druckkopf 50 während des ersten Durchgangs druckt,
sind in der Matrix 65 von 1 mit einer
1 angegeben. Es ist anzumerken, dass die Frage, ob ein markierendes
Element tatsächlich
druckt oder nicht, von dem zu druckenden Bild abhängt, das
heißt,
ob ein Punkt an einem bestimmten Ort in der Matrix 65 gedruckt
werden soll oder nicht. Somit zeigt eine 1 in der Matrix 65 die
Fähigkeit
des relevanten markierenden Elements an, während des ersten Durchgangs an
diesem Ort zu drucken – es
bedeutet nicht, dass es immer an diesem Ort druckt. Außerdem bezieht sich
das Herunterfahren einer „Spalte" der Matrizen in
den beigefügten
Figuren auf das Fahren entlang der Schnellscanrichtung F, das heißt der Richtung senkrecht
zur Längsachse 60 des
Druckkopfs 50.
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Nachdem
der erste Scan über
das Druckmedium hinweg beendet ist, wird der Kopf 50 in
die Startposition zurückgeführt und
um die Hälfte
seiner Länge
bezüglich
des Druckmediums in der Langsamscanrichtung (S) transportiert, bereit
für Durchgang
2. Dies bedeutet, dass der Kopf 50 relativ zum Druckmedium 66 um
einen genauen Bruchteil der Kopflänge transportiert wird, z.B.
eine genaue Anzahl von Düsenteilungen
zwischen den Feuerpositionen der relevanten markierenden Elemente.
Bei der obigen Ausführungsform
wird davon ausgegangen, dass der Kopf 50 auf seiner Rückfahrt
nicht druckt, aber das Drucken in beiden Schnellscanrichtungen F und –F ist im
Schutzbereich der vorliegenden Erfindung enthalten. Ab jetzt druckt
der Drucker mit allen markierenden Elementen 1–16 jedes
zweite Pixel. Beim zweiten Durchgang druckt der Kopf 50 jedes zweite
Pixel, beginnend mit der zweiten Zeile R2 in der Matrix 65 (in
der Matrix 65 durch eine 2 angegeben). Wiederum gibt eine
2 in der Matrix 65 die Fähigkeit des relevanten markierenden
Elements an, an diesem Ort während
des zweiten Durchgangs zu drucken – es bedeutet nicht, dass es
immer an diesem Ort druckt. Nachdem der zweite Durchgang beendet ist,
wird der Druckkopf 50 wieder um die Hälfte seiner Länge verschoben.
Im dritten Durchgang druckt der Kopf 50 jedes ungerade
Pixel, wieder beginnend bei der ersten Zeile R1 in der Matrix 65 (durch
eine 3 angegeben). Der Druckkopf 50 wird wieder um die
Hälfte
seiner Länge
in der Langsamscanrichtung S transportiert, und der vierte Durchgang
(Zahl 4) wird jede zweite Zeile beginnend mit Zeile R2 gedruckt.
Solche Zyklen, die das Bewegen des Kopfs 50 über die
Hälfte
seiner Länge,
das Starten des Drucks bei der ersten Zeile R1, das Bewegen des
Kopfs 50 über
die Hälfte
seiner Länge
und das Starten des Drucks bei der zweiten Zeile R2 umfassen, werden
ständig
wiederholt.
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Das
Ergebnis davon ist, dass ein Punkt in einer Spalte (d.h. in der
Schnellscanrichtung F) nur alle zwei Pixel mit dem gleichen markierenden
Element gedruckt wird. Jeder benachbarte Punkt in der F-Richtung
wird von einem anderen markierenden Element gedruckt.
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Der
Zyklus wiederholt sich alle zwei Durchgänge – dies ist ein 50%iges gegenseitig-interstitielles
Drucken. Weil in jeder Spalte jeweils zwei aufeinanderfolgende Punkte
mit einem anderen markierenden Element gedruckt werden, werden auf
eine Fehlausrichtung von markierenden Elementen zurückzuführende Streifenbildungsprobleme
versteckt. Der Zyklus könnte
auch beispielsweise alle vier Durchgänge wiederholt werden, was
dann ein 25%iges gegenseitig-interstitielles Drucken ist.
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Wie
man in 1 erkennen kann, gibt es beim 50%igen gegenseitig-interstitiellen Drucken eine
Redundanz von 2, das heißt,
jeder Pixelort kann von zwei markierenden Elementen erreicht werden. Beispielsweise
wird Pixelort 70 während
des ersten Durchgangs vom markierenden Element 5 gedruckt. Während des
zweiten Durchgangs jedoch fährt
das markierende Element 13 über den Pixelort 70 hinweg,
ohne dort gefeuert zu werden. Deshalb sind die markierenden Elemente 5 und 13 ein
redundantes Paar von markierenden Elementen. Das Gleiche gilt für alle markierenden
Elemente des Kopfs 50: Sie alle bilden ein redundantes
Paar von markierenden Elementen mit einem anderen markierenden Element
des Kopfs 50. Die redundanten Paare von markierenden Elementen
sind (1, 9), (2, 10), (3, 11),
(4, 12), (5, 13), (6, 14),
(7, 15), (8, 16).
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Falls
eines der markierenden Elemente des Kopfs 50 defekt ist
(nicht druckt oder Punkte sind nicht ordnungsgemäß platziert), beispielsweise
das markierende Element 1, wie in 2 gezeigt,
kann seine Funktion von dem markierenden Element übernommen
werden, das ein redundantes Paar von markierenden Elementen mit
dem fehlerhaften markierenden Element bildet. So ist in 2 gezeigt,
dass das markierende Element 1 defekt ist, und in dem angegebenen
Beispiel kann seine Funktion dann von dem markierenden Element 9 übernommen
werden. Dies bedeutet, dass die markierenden Elemente 2–8 während eines
ersten Durchgangs an einen Pixelort einer ungeraden Zeile beginnend
mit Zeile R1 drucken, wie in der Matrix 65 durch 1 angemerkt.
Während
des zweiten Durchgangs des Kopfs 50 auf den ungeraden Zeilen
druckt das markierende Element 9 dort, wo das markierenden
Element 1 wegen seines Defekts nicht druckte, und auf den
gerade Zeilen beginnend mit Zeile R2 drucken die markierenden Elemente 2–16 an
Orten, die an der Matrix 65 mit 2 bezeichnet sind. Wenn
auch andere markierende Elemente defekt sind, dann wird ihre Funktion
von den entsprechenden markierenden Elementen von den redundanten
Paaren von markierenden Elementen übernommen. Während eines
dritten Durchgangs des Kopfs 50 auf den ungeraden Zeilen
drucken die markierenden Elemente 2–16, wo entsprechend
des zu druckenden Elements erforderlich, und auf den geraden Zeilen
druckt das markierende Element 9 dort, wo das markierende
Element 1 während
des zweiten Durchgangs auf Grund seines Defekts nicht druckte. Dies
geht über
die ganze Matrix 65 weiter.
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Das
obige Verfahren kann so lange durchgeführt werden, wie von jedem redundanten
Paar von markierenden Elementen mindestens ein markierendes Element
funktioniert. Wenn jedoch, wie in 3 gezeigt,
die markierenden Elemente 1 und 9 defekt sind,
die ein redundantes Paar von markierenden Elementen bilden, dann
würde auf
der Spalte 74 nichts gedruckt werden. Um dies zu lösen muss
der Druckkopf 50 rekonfiguriert werden. An Stelle von 16 aktiven
markierenden Elementen sind nur 14 aktive markierende Elemente übrig.
-
Verschiedene
Konfigurationen des rekonfigurierten Druckkopfs 50 sind
in den 4A, 4B und 4C gezeigt.
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Gemäß einer
ersten Ausführungsform,
in 4A dargestellt, wird der Druckkopf 50 rekonfiguriert,
indem zwei markierende Elemente auf einer ersten Seite A des Druckkopfs 50 inaktiv
gemacht werden. Die Anzahl der markierenden Elemente, die beim Rekonfigurieren
des Druckkopfs 50 inaktiv gemacht worden sind, ist gleich
der Anzahl redundanter markierender Elemente in einer Menge, die
bei dem betrachteten Beispiel 2 beträgt. Im vorliegenden Fall bleiben
14 markierende Elemente 1'–14' aktiv. Die gleiche
Redundanz wie vor der Rekonfiguration des Druckkopfs 50 wird
beibehalten (d.h. 2), so dass die 14 markierenden Elemente 1'–14' nun in Gruppen von
7 unterteilt sind. Redundante Paare von markierenden Elementen werden
nun (1', 8'), (2', 9'), (3', 10'), (4', 11'), (5', 12'), (6', 13') und (7', 14'). Es ist ersichtlich,
dass jede Pixelposition von zwei verschiedenen markierenden Elementen
erreicht werden kann, die von den zwei äquivalenten markierenden Elementen
verschieden sind, die vor der Rekonfiguration des Druckkopfs 50 diese
Pixelposition erreichen würden.
Wenn eines der markierenden Elemente defekt ist, übernimmt
das entsprechende äquivalente
markierende Element seine Funktionsweise.
-
Während eines
ersten Durchgangs sollten die markierenden Elemente 1'–7' an entsprechenden Orten
auf ungeraden Zeilen beginnend mit Zeile R1 drucken. Da jedoch das
markierenden Element 7' ein defektes
ist, werden die Orte 78 auf den ungeraden Zeilen während Durchgang
2 nur vom äquivalenten markierenden
Element 14' bedruckt.
Während Durchgang
2 sollte das markierende Element 7' an Orten 80 auf jeder
Zeile beginnend mit Zeile R2 drucken, aber auf Grund des Defekts
des markierenden Elements 7' werden
Punkte an Orten 80 (gegebenenfalls gemäß dem zu druckenden Bild) nur
von dem äquivalenten
markierenden Element 14' während des
nächsten
Durchgangs gedruckt.
-
Gemäß einer
zweiten Ausführungsform
oder Rekonfiguration des Druckkopfs 50, in 4B dargestellt,
wird der Druckkopf 50 rekonfiguriert, indem zwei markierende
Elemente auf einer zweiten Seite B des Druckkopfs 50 inaktiv
gemacht werden. Die Anzahl der markierenden Elemente, die beim Rekonfigurieren
des Druckkopfs 50 inaktiv gemacht worden sind, ist gleich
der Anzahl redundanter markierender Elemente in einer Menge, die
bei dem betrachteten Beispiel 2 beträgt. Im vorliegenden Fall bleiben
14 markierende Elemente 1'–14' aktiv. Die
gleiche Redundanz wie vor der Rekonfiguration des Druckkopfs 50 wird
beibehalten (d.h. 2), so dass die 14 markierenden Elemente 1'–14' nun in Gruppen
von 7 unterteilt sind. Redundante Paare von markierenden Elementen
werden nun (1', 8'), (2', 9'), (3', 10'), (4', 11'), (5', 12'), (6', 13') und (7', 14'). Es ist ersichtlich,
dass jede Pixelposition von zwei verschiedenen markierenden Elementen
erreicht werden kann, die von den zwei äquivalenten markierenden Elementen
verschieden sind, die vor der Rekonfiguration des Druckkopfs 50 diese
Pixelposition erreichen würden. Wenn
eines der markierenden Elemente defekt ist, übernimmt das entsprechende äquivalente
markierende Element seine Funktionsweise.
-
Während eines
ersten Durchgangs sollten die markierenden Elemente 1'–7' an entsprechenden Orten
auf ungeraden Zeilen beginnend mit Zeile R1 drucken. Da jedoch das
markierenden Element 9' ein defektes
ist, werden die Orte 82 auf den ungeraden Zeilen während Durchgang
2 nur vom äquivalenten markierenden
Element 8 bedruckt. Während
Durchgang 2 sollte das markierende Element 9' an Orten 84 auf jeder
Zeile beginnend mit Zeile R2 drucken, aber auf Grund des Defekts
des markierenden Elements 9' werden
Punkte an Orten 84 nur von dem äquivalenten markierenden Element 2' während des vorausgegangenen
Durchgangs gedruckt.
-
Gemäß einer
dritten Ausführungsform,
die ein Spezialfall ist, der nur durchgeführt werden kann, wenn sich
die defekten markierenden Elemente am Anfang oder Ende jeder der
redundanten Gruppen von markierenden Elementen befinden, wird der Druckkopf 50 rekonfiguriert,
indem die nichtdefekten markierenden Elemente als aktive markierende
Elemente beibehalten werden und die defekten markierenden Elemente
am Anfang oder Ende jeder der redundanten Gruppen inaktiv gemacht
werden. Beim Rekonfigurieren des Druckkopfs 50 werden die
aktiven markierenden Elemente 1'–14' in zwei Gruppen von sieben aktiven
markierenden Elementen unterteilt. Jedes aktive markierende Element 1'–14' weist wieder
ein redundantes markierendes Element auf. Die redundanten Paare
von markierenden Elementen werden nun (1', 14'), (2', 8'), (3', 9'), (4', 10'), (5', 11'), (6', 12'), (7', 13'). Wieder kann jede Pixelposition von
zwei verschiedenen markierenden Elementen erreicht werden, und falls
eines der markierenden Elemente fehlerhaft ist, kann das entsprechende
redundante markierende Element seine Funktionsweise übernehmen.
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Das
gleiche kann mit einem zum Beispiel 25%igen gegenseitig-interstitiellen Drucken
erfolgen, wie in 5 gezeigt. Das zyklische Durchlaufen
ist wie oben für
das 50%ige gegenseitig-interstitielle Drucken
erläutert,
außer
dass der Kopf 50 nun bezüglich des Druckmediums 66 z.B. über ¼ seiner Länge zwischen
jedem Durchgang bewegt wird. Jeder Pixelort kann nun von vier markierenden
Elementen erreicht werden, die redundante Mengen von markierenden
Elementen bilden, bei einer Redundanz von 4. Redundante Mengen von
markierenden Elementen sind (1, 5, 9, 13),
(2, 6, 10, 14), (3, 7, 11, 15)
und (4, 8, 12, 16).
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Falls
ein markierendes Element versagt oder von dem gewünschten
Druckort abweicht, beispielsweise markierendes Element 3,
wie in 5 gezeigt, kann seine Funktion von einem beliebigen
der markierenden Elemente 7, 11 oder 15 übernommen
werden. Dies bedeutet, dass ein Pixel an den Pixelorten 76,
das normalerweise während
eines ersten Durchgangs vom markierenden Element 3 gedruckt
würde, nun
entweder vom markierenden Element 7 während des zweiten Durchgangs,
vom markierenden Element 11 während des dritten Durchgangs
oder vom markierenden Element 15 während des vierten Durchgangs
gedruckt werden kann. Es ist leicht ersichtlich, dass mehr markierende
Elemente ausfallen können,
bevor eine Rekonfiguration des Kopfs 50 erforderlich ist.
-
Die
Wahl, welches markierende Element 7, 11, 15 an
Stelle eines defekten markierenden Elements 3 gefeuert
werden soll, kann auf der Basis verschiedener Optimierungsroutinen
getroffen werden. Diese Wahl wird automatisch getroffen. Ein Testmuster
wird entweder manuell von einem Benutzer oder von einer Maschine
in die Druckeinrichtung eingegeben. Das Testmuster wird gedruckt,
wobei das normale Feuern der markierenden Elemente verwendet wird
(d.h., redundante markierende Elemente werden abwechselnd gefeuert).
Entweder der Benutzer oder eine Maschine detektiert, ob die Qualität der Testergebnisse
OK ist. Falls nicht, arbeitet die Maschine aus, wie das Problem
beseitigt werden kann. Dann wird eine neue Auswahl von markierenden
Elementen getroffen, z.B. in Abhängigkeit
von Fehlausrichtungsdaten.
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Gemäß einer
ersten Ausführungsform
besteht eine mögliche
Optimierungsroutine darin, jeden Punkt zu seiner Absolutposition
in Beziehung zu setzen. Eine Fehlausrichtung von markierenden Elementen,
was die Abweichung eines gedruckten Punkts von seiner Absolutposition
ist, kann durch einen Wert gekennzeichnet werden, der die Differenz beim
Ort zeigt, wo ein Punkt sein sollte und wo er effektiv ankommt.
Falls die Fehlausrichtung eines markierenden Elements für alle die
markierenden Elemente einer redundanten Menge unter einem bestimmten
Schwellwert liegt (zwei markierende Elemente im Fall einer Redundanz
von 2, vier markierende Elemente im Fall einer Redundanz 4 usw.), dann
werden alle markierenden Elemente abwechselnd verwendet. Falls die
Fehlausrichtung für
ein markierendes Element unter einem bestimmten Schwellwert für ein erstes
markierendes Element und über
einem bestimmten Schwellwert für
die anderen markierenden Elemente der redundanten Menge liegt, dann
wird immer das erste markierende Element verwendet. Falls die Fehlausrichtung
für eine erste
Mehrzahl von markierenden Elementen unter einem bestimmten Schwellwert
liegt und sie für
andere markierende Elemente der redundanten Menge über dem
Schwellwert liegt, dann werden die markierenden Elemente der ersten
Mehrzahl von markierenden Elementen abwechselnd verwendet. Falls sich
zwei markierende Elemente in der redundanten Menge befindet und
die Fehlausrichtung in einer Richtung für das erste markierende Element
und in der anderen Richtung für
das zweite markierende Element liegt, dann werden beide markierende
Elemente abwechselnd gefeuert. Wenn die Fehlausrichtung in der gleichen
Richtung für
beide markierende Elemente liegt, dann wird immer das mit der niedrigsten
Toleranz verwendet. Wenn ein markierendes Element überhaupt
nicht funktioniert, dann wird immer das andere unabhängig von
seiner Fehlausrichtung verwendet.
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Gemäß einer
zweiten Ausführungsform
ist ein möglicher
Optimierungsparameter die Zwischenpunktentfernung, wodurch Nachbarn
eines Punkts betrachtet werden. Bei einem ersten Schritt werden alle
Zwischenpunktentfernungen identifiziert. Problembereiche werden
entweder manuell oder automatisch identifiziert. Dann wird versucht,
die Zwischenpunktentfernung automatisch zu minimieren.
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Falls
eine im Voraus eingestellte Anzahl von markierenden Elementen von
einer redundanten Menge von markierenden Elementen defekt sind, beispielsweise
alle die markierenden Elemente 3, 7, 11 und 15 der
redundanten Menge von markierenden Elementen wie in 5 defekt
sind (oder die relevanten Düsen
irgendeiner der anderen 1, 2, 3, 4A, 4B, 4C, 6A, 6B), dann
muss der Druckkopf 50 rekonfiguriert werden.
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Gemäß einer
ersten Ausführungsform,
in 6A dargestellt, wird der Druckkopf 50 rekonfiguriert,
indem eine Anzahl von markierenden Elementen auf einer ersten Seite
A des Druckkopfs 50 inaktiv gemacht werden. Die Anzahl
der markierenden Elemente, die beim Rekonfigurieren des Druckkopfs 50 inaktiv
gemacht worden sind, ist gleich der Anzahl redundanter markierender
Elemente in einer Menge, die bei dem betrachteten Beispiel 4 beträgt. Im vorliegenden
Fall bleiben 12 markierende Elemente 1'–12' aktiv. Die gleiche Redundanz wie
vor der Rekonfiguration des Druckkopfs 50 wird beibehalten
(d.h. 4), so dass die 12 markierenden Elemente 1'–12' nun in Gruppen
von 3 unterteilt sind. Redundante Mengen von markierenden Elementen
werden nun (1', 4', 7', 10'), (2', 5', 8', 11') und (3', 6', 9', 12'). Es ist ersichtlich,
dass jede Pixelposition von zwei verschiedenen markierenden Elementen
erreicht werden kann, die von den zwei äquivalenten markierenden Elementen verschieden
sind, die vor der Rekonfiguration des Druckkopfs 50 diese
Pixelposition erreichen würden. Wenn
eines der markierenden Elemente defekt ist, übernimmt das entsprechende äquivalente
markierende Element seine Funktionsweise. In dem angegebenen Beispiel
sind durch Rekonfigurieren des Druckkopfs 50 die markierenden
Elemente 3', 7' und 11' immer noch
fehlerhaft.
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Während eines
ersten Durchgangs sollten die markierenden Elemente 1'–3' jedes vierte
Pixel in einer Spalte in der Schnellscanrichtung F beginnend mit
der ersten Zeile R1 drucken. Orte, wo der Druckkopf 50 während des
ersten Durchgangs druckt, sind in der Matrix 65 von 6A durch
eine 1 angegeben. Es ist anzumerken, dass, ob ein markierendes Element
tatsächlich
druckt oder nicht, von dem zu druckenden Bild abhängt, das
heißt,
ob ein Punkt an einem bestimmten Ort in der Matrix 65 gedruckt
werden soll oder nicht. Da das markierende Element 3' ein defektes
ist, werden die Orte 86 auf jeder vierten Zeile beginnend
mit Zeile R1 nicht vom markierenden Element 3' gedruckt, sondern
von einem der äquivalenten
markierenden Elemente 6', 9' oder 12' während eines
der folgenden Durchgänge.
In der Matrix 65 von 6A werden
Punkte auf Orten 86 von markierenden Elementen 6' während Durchgang
2 gedruckt. Nach dem ersten Durchgang wird der Druckkopf 50 um ¼ der Länge seines
aktiven markierenden Elements verschoben (d.h. im vorliegenden Fall über drei
markierende Elemente).
-
Während Durchgang
2 sollten die markierenden Elemente 1'–6' jedes vierte Pixel in einer Spalte in
der Schnellscanrichtung F beginnend mit der zweiten Zeile R2 drucken.
Orte, wo der Druckkopf 50 während des zweiten Durchgangs
druckt, sind in der Matrix 65 von 6A durch
eine 2 angegeben. Da das markierende Element 3' ein defektes
ist, werden Orte 88 auf jeder vierten Zeile beginnend mit
Zeile 2 nicht vom markierenden Element 3' gedruckt, sondern von einem der äquivalenten
markierenden Elemente 6', 9' oder 12' während einem
der folgenden Durchgänge.
In der Matrix 65 von 6A werden Punkte
an Orten 86 von markierenden Elementen 6' während Durchgang
3 gedruckt. Nach dem zweiten Durchgang wird der Druckkopf 50 wieder
um ¼ der Länge seines
aktiven markierenden Elements verschoben (d.h. im vorliegenden Fall über drei
markierende Elemente).
-
Während eines
dritten Durchgangs sollten die markierenden Elemente 1'–9' jedes vierte
Pixel in einer Spalte in der Schnellscanrichtung F beginnend mit
der dritten Zeile R3 drucken. Orte, wo der Druckkopf 50 während des
dritten Durchgangs druckt, sind in der Matrix 65 von 6A durch
eine 3 angegeben. Da die markierenden Elemente 3' und 7' defekte sind,
werden die Orte 90 und 92 in jeder vierten Reihe
beginnend mit Reihe R3 von den jeweiligen markierenden Elementen 3' und 7' nicht gedruckt.
Punkte an den Orten 90 werden von einem der äquivalenten markierenden
Elemente 6', 9' oder 12' während einem
der folgenden Durchgänge
gedruckt (Durchgang 4, Durchgang 5 bzw. Durchgang 6). Punkte an Orten 92 werden
entweder durch äquivalente
markierende Elemente 1' oder 4' während einem
der beiden vorausgehenden Durchgänge
oder durch das äquivalente
markierende Element 10' während des nächsten Durchgangs
gedruckt. Beispielsweise in der Matrix 65 von 6A werden
Punkte an Orten 90 durch das äquivalente markierende Element 6' während des
Durchgangs 4 und an Orten 92 von dem äquivalenten markierenden Element 10' während des
Durchgangs 4 gedruckt. Nach dem dritten Durchgang wird der Druckkopf 50 wieder
um ¼ der
Länge seines
aktiven markierenden Elements verschoben.
-
Während Durchgang
4 sollten die markierenden Elemente 1'–12' jedes vierte Pixel in einer Spalte in
der Schnellscanrichtung F beginnend mit der vierten Zeile R4 drucken.
Orte, wo der Druckkopf 50 während des vierten Durchgangs
druckt, sind in der Matrix 65 von 6A mit
einer 4 angegeben. Da die markierenden Elemente 3', 7' und 11' defekte sind, werden
die Orte 94, 96 und 98 auf jeder vierten
Zeile beginnend mit Zeile R4 von den jeweiligen markierenden Elementen 3', 7' und 11' nicht gedruckt.
Punkte an den Orten 94 werden von einem der äquivalenten
markierenden Elemente 6', 9' oder 12' während einem
der folgenden Durchgänge
gedruckt (Durchgang 5, Durchgang 6 bzw. Durchgang 7). Punkte an Orten 96 werden
entweder von äquivalenten
markierenden Elementen 1' oder 4' während einem
der beiden vorausgegangenen Durchgänge oder durch das äquivalente
markierende Element 10' während des nächsten Durchgangs
gedruckt. Punkte an Orten 98 werden von einem der äquivalenten
markierenden Elemente 2', 5' oder 8' während einem
der drei vorausgegangenen Durchgänge
gedruckt. Beispielsweise werden in der Matrix 65 von 6A Punkte
an Orten 94 durch das äquivalente
markierende Element 6' während Durchgang
5, an Orten 96 durch das äquivalente markierende Element 10' während Durchgang
5 und an Orten 98 durch das äquivalente markierende Element 2' während Durchgang
1 gedruckt. Nach dem vierten Durchgang wird der Druckkopf wieder
um ¼ der
Länge seines
aktiven markierenden Elements verschoben.
-
Solche
Zyklen, die das Bewegen des Druckkopfs 50 über ¼ seiner
Länge,
das Starten des Drucks bei der ersten Zeile R1, das Bewegen des Kopfs 50 über ¼ seiner
Länge,
das Starten des Drucks bei der zweiten Zeile R2, das Bewegen des Druckkopfs 50 über ¼ seiner
Länge,
das Starten des Drucks bei der dritten Zeile R3, das Bewegen des Kopfs 50 über ¼ seiner
Länge und
das Starten des Drucks bei der vierten Zeile R4 umfassen, werden ständig wiederholt.
-
Gemäß einer
zweiten Ausführungsform,
in 6B dargestellt, wird der Druckkopf 50 rekonfiguriert,
indem eine Anzahl von markierenden Elementen auf einer zweiten Seite
B des Druckkopfs 50 inaktiv gemacht werden. Die Anzahl
der markierenden Elemente, die beim Rekonfigurieren des Druckkopfs 50 inaktiv
gemacht worden sind, ist gleich der Anzahl redundanter markierender
Elemente in einer Menge, die bei dem betrachteten Beispiel 4 beträgt. Im vorliegenden
Fall bleiben 12 markierende Elemente 1'–12' aktiv. Die gleiche Redundanz wie
vor der Rekonfiguration des Druckkopfs 50 wird beibehalten
(d.h. 4), so dass die 12 markierenden Elemente 1'–12' nun in Gruppen
von 3 unterteilt sind. Redundante Mengen von markierenden Elementen
werden nun (1', 4', 7', 10'), (2', 5', 8', 11') und (3', 6', 9', 12'). Es ist ersichtlich,
dass jede Pixelposition von zwei verschiedenen markierenden Elementen
erreicht werden kann, die von den zwei äquivalenten markierenden Elementen verschieden
sind, die vor der Rekonfiguration des Druckkopfs 50 diese
Pixelposition erreichen würden. Wenn
eines der markierenden Elemente defekt ist, übernimmt das entsprechende äquivalente
markierende Element seine Funktionsweise. In dem angegebenen Beispiel
sind durch Rekonfigurieren des Druckkopfs 50 die markierenden
Elemente 3', 7' und 11' immer noch
fehlerhaft.
-
Während eines
ersten Durchgangs sollten die markierenden Elemente 1'–3' jedes vierte
Pixel in einer Spalte in der Schnellscanrichtung F beginnend mit
der ersten Zeile R1 drucken. Orte, wo der Druckkopf 50 während des
ersten Durchgangs druckt, sind in der Matrix 65 von 6B durch
eine 1 angegeben. Es ist anzumerken, dass, ob ein markierendes Element
tatsächlich
druckt oder nicht, von dem zu druckenden Bild abhängt, das
heißt,
ob ein Punkt an einem bestimmten Ort in der Matrix 65 gedruckt
werden soll oder nicht. Da das markierende Element 3' ein defektes
ist, werden die Orte 100 auf jeder vierten Zeile beginnend
mit Zeile R1 nicht vom markierenden Element 3' gedruckt, sondern
von einem der äquivalenten
markierenden Elemente 6', 9' oder 12' während einem
der folgenden Durchgänge.
In der Matrix 65 von 6A werden
Punkte auf Orten 100 von markierenden Elementen 9' während Durchgang
3 gedruckt. Nach dem ersten Durchgang wird der Druckkopf 50 um ¼ der Länge seines
aktiven markierenden Elements verschoben (d.h. im vorliegenden Fall über drei
markierende Elemente).
-
Während Durchgang
2 sollten die markierenden Elemente 1'–6' jedes vierte Pixel in einer Spalte in
der Schnellscanrichtung F beginnend mit der zweiten Zeile R2 drucken.
Orte, wo der Druckkopf 50 während des zweiten Durchgangs
druckt, sind in der Matrix 65 von 6A durch
eine 2 angegeben. Da das markierende Element 3' ein defektes
ist, werden Orte 102 auf jeder vierten Zeile beginnend
mit Zeile 2 nicht vom markierenden Element 3' gedruckt, sondern von einem der äquivalenten
markierenden Elemente 6', 9' oder 12' während einem
der folgenden Durchgänge
3, 4 bzw. 5. In der Matrix 65 von 6A werden
Punkte an Orten 102 von markierenden Elementen 9' während Durchgang
4 gedruckt. Nach dem zweiten Durchgang wird der Druckkopf 50 wieder
um ¼ der
Länge seines
aktiven markierenden Elements verschoben (d.h. im vorliegenden Fall über drei
markierende Elemente).
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Während eines
dritten Durchgangs sollten die markierenden Elemente 1'–9' jedes vierte
Pixel in einer Spalte in der Schnellscanrichtung F beginnend mit
der dritten Zeile R3 drucken. Orte, wo der Druckkopf 50 während des
dritten Durchgangs druckt, sind in der Matrix 65 von 6A durch
eine 3 angegeben. Da die markierenden Elemente 3' und 7' defekte sind,
werden die Orte 104 und 106 in jeder vierten Reihe
beginnend mit Reihe R3 von den jeweiligen markierenden Elementen 3' und 7' nicht gedruckt. Punkte
an den Orten 104 werden von einem der äquivalenten markierenden Elemente 6', 9' oder 12' während einem
der folgenden Durchgänge
gedruckt (Durchgang 4, Durchgang 5 bzw. Durchgang 6). Punkte an
Orten 106 werden entweder durch äquivalente markierende Elemente 1' oder 4' während einem
der beiden vorausgehenden Durchgänge
oder durch das äquivalente
markierende Element 10' während des
nächsten
Durchgangs gedruckt. Beispielsweise in der Matrix 65 von 6B werden
Punkte an Orten 104 durch das äquivalente markierende Element 9' während des
Durchgangs 5 und an Orten 106 von dem äquivalenten markierenden Element 1' während des
Durchgangs 1 gedruckt. Nach dem dritten Durchgang wird der Druckkopf 50 wieder
um ¼ der Länge seines
aktiven markierenden Elements verschoben.
-
Während Durchgang
4 sollten die markierenden Elemente 1'–12' jedes vierte Pixel in einer Spalte in
der Schnellscanrichtung F beginnend mit der vierten Zeile R4 drucken.
Orte, wo der Druckkopf 50 während des vierten Durchgangs
druckt, sind in der Matrix 65 von 6B mit
einer 4 angegeben. Da die markierenden Elemente 3', 7' und 11' defekte sind, werden
die Orte 108, 110 und 112 auf jeder vierten Zeile
beginnend mit Zeile R4 von den jeweiligen markierenden Elementen 3', 7' und 11' nicht gedruckt. Punkte
an den Orten 108 werden von einem der äquivalenten markierenden Elemente 6', 9' oder 12' während einem
der folgenden Durchgänge
gedruckt (Durchgang 5, Durchgang 6 bzw. Durchgang 7). Punkte an
Orten 110 werden entweder von äquivalenten markierenden Elementen 1' oder 4' während einem
der beiden vorausgegangenen Durchgänge oder durch das äquivalente
markierenden Element 10' während des
nächsten
Durchgangs gedruckt. Punkte an Orten 112 werden von einem
der äquivalenten
markierenden Elemente 2', 5' oder 8' während einem
der drei vorausgegangenen Durchgänge
gedruckt. Beispielsweise werden in der Matrix 65 von 6B Punkte
an Orten 108 durch das äquivalente markierende
Element 9' während Durchgang
6, an Orten 110 durch das äquivalente markierende Element 1' während Durchgang
2 und an Orten 112 durch das äquivalente markierende Element 5' während Durchgang
2 gedruckt. Nach dem vierten Durchgang wird der Druckkopf wieder
um ¼ der
Länge seines
aktiven markierenden Elements verschoben.
-
Solche
Zyklen, die das Bewegen des Druckkopfs 50 über ¼ seiner
Länge,
das Starten des Drucks bei der ersten Zeile R1, das Bewegen des Kopfs 50 über ¼ seiner
Länge,
das Starten des Drucks bei der zweiten Zeile R2, das Bewegen des Druckkopfs 50 über ¼ seiner
Länge,
das Starten des Drucks bei der dritten Zeile R3, das Bewegen des Kopfs 50 über ¼ seiner
Länge und
das Starten des Drucks bei der vierten Zeile R4 umfassen, werden ständig wiederholt.
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7 ist
eine stark schematische allgemeine Perspektivansicht eines Tintenstrahldruckers 20, der
mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Der Drucker 20 enthält eine
Basis 31, eine Schlittenbaugruppe 32, einen Schrittmotor 33,
einen von dem Schrittmotor 33 angetriebenen Antriebsriemen 34 und
eine Führungsschienenbaugruppe 36 für die Schlittenbaugruppe 32.
An der Schlittenbaugruppe 32 ist ein Druckkopf 10 mit
mehreren Düsen
montiert. Der Druckkopf 10 kann auch eine oder mehrere Tintenpatronen
oder ein beliebiges geeignetes Tintenzufuhrsystem enthalten. Ein
Blatt Papier 37 wird in der Langsamscanrichtung von einem
nicht gezeigten Zufuhrmechanismus über eine Unterlage 38 vorgeschoben.
Die Schlittenbaugruppe 32 wird durch die Aktion des vom
Schrittmotor 33 angetriebenen Antriebsriemens 34 in
der Schnellscanrichtung entlang der Führungsschienenbaugruppe 36 bewegt. 8 ist
ein Blockdiagramm des Elektroniksteuersystems eines Druckers 20,
das ein Beispiel ist für
ein Steuersystem zur Verwendung mit einem Druckkopf 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung.
-
Der
Drucker 20 enthält
einen Pufferspeicher 40 zum Empfangen einer Druckdatei
in Form von Signalen von einem Hostrechner 30, einem Bildpuffer 42 zum
Speichern von Druckdaten und einen Druckercontroller 60,
der den Gesamtbetrieb des Druckers 10 steuert. An den Druckercontroller 60 sind ein
Schnellscantreiber 62 für
einen Schlittenbaugruppenantriebsmotor 66, ein Langsamscantreiber 64 für einen
Papierzufuhrantriebsmotor 68 und ein Kopftreiber 44 für den Druckkopf 10 angeschlossen.
Wahlweise gibt es einen Datenspeicher 70 zum Speichern von
Parametern zum Steuern des Druckbetriebs gemäß der vorliegenden Erfindung.
Der Hostrechner 30 kann eine beliebige geeignete programmierbare
Recheneinrichtung wie etwa ein PC mit einem Pentium-III-Mikroprozessor
von Intel Corp., USA, z.B. mit Speicher und einer graphischen Schnittstelle
wie etwa Windows 98 von Microsoft Corp., USA sein. Der Druckercontroller 60 kann
eine Recheneinrichtung enthalten, z.B. einen Mikroprozessor, beispielsweise kann
sie ein Mikrocontroller sein. Insbesondere kann sie einen programmierbaren
Druckercontroller enthalten, beispielsweise ein programmierbares
digitales Logikelement wie etwa eine programmierbare Matrixlogik
(PAL – programmable
Array Logic), eine programmierbare Logikanordnung, ein programmierbares
Gate-Array, insbesondere
ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA). Die Verwendung eines
FPGA gestattet die spätere
Programmierung der Druckereinrichtung, z.B. durch Herunterladen
der erforderlichen Einstellungen des FPGA.
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Der
Benutzer des Druckers 20 kann fakultativ Werte in dem Datenspeicher 70 einstellen,
um die Operation des Druckerkopfs 10 zu modifizieren. Der Benutzer
kann beispielsweise Werte mit Hilfe einer Menükonsole 46 am Drucker 20 in
dem Datenspeicher 70 einstellen. Alternativ können diese
Parameter vom Hostrechner 30 aus, z.B. über manuelle Eingabe über eine
Tastatur, in dem Datenspeicher 70 eingestellt werden. Auf
der Basis von Daten, die vom Benutzer spezifiziert und eingegeben
sind, bestimmt beispielsweise ein nicht gezeigter Druckertreiber
des Hostrechners 30 die verschiedenen Parameter, die die
Druckoperationen definieren, und überträgt diese an den Druckercontroller 60 zum
Schreiben in den Datenspeicher 70, zum Beispiel die Auflösung. Ein Aspekt
der vorliegenden Erfindung ist, dass der Druckercontroller 60 die
Operation des Druckerkopfs 10 gemäß im Datenspeicher 70 gespeicherter
einstellbarer Parameter steuert. Auf der Basis dieser Parameter
liest der Druckercontroller die erforderlichen Informationen, die
in den im Pufferspeicher 40 gespeicherten Druckdaten enthalten
sind, und sendet Steuersignale an die Treiber 62, 64 und 44.
Insbesondere ist der Controller 60 für einen Punktmatrixdrucker zum
Drucken eines Bilds auf ein Druckmedium ausgelegt, wobei die Steuereinheit
folgendes umfasst: Software- oder Hardwaremittel zum Steuern des
Druckens des Bilds und Software- oder Hardwaremittel zum Bereitstellen
alternativer Markierungselement-Feuerverfahren
zum Kompensieren fehlerhafter Markierungselemente gemäß Verfahren
der vorliegenden Erfindung. Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist der Controller 60 dafür ausgelegt, den Kopftreiber 44 derart
anzutreiben, dass fehlerhafte Markierungselemente durch andere Markierungselemente
ersetzt werden.
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Beispielsweise
werden die Druckdaten in die individuellen Farbkomponenten zerlegt,
um Bilddaten in Form einer Bitmap für jede Farbkomponente zu erhalten,
die im Empfangspufferspeicher 30 gespeichert ist. Gemäß Steuersignalen
von dem Druckercontroller 60 liest der Kopftreiber 44 die
Farbkomponentenbilddaten aus dem Bildpufferspeicher 52 aus, um
die Geschwindigkeit und das oder die Arrays von Düsen im Druckkopf 10 anzusteuern,
um die erforderliche Auflösung
zu erhalten.
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Wie
oben angedeutet kann der Controller 60 programmierbar sein,
z.B. kann er einen Mikroprozessor oder ein FPGA enthalten. Gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann ein Drucker gemäß der vorliegenden Erfindung
so programmiert werden, dass er verschiedene Fehlerhafte-Markierungselement-Verfahren
bereitstellt. Beispielsweise weist das Basismodell des Druckers möglicherweise
keinerlei Markierungselementaustauschverfahren auf. Ein Upgrade
in Form eines Programms zum Herunterladen in den Mikroprozessor oder
FPGE des Controllers 60 kann zusätzliche Funktionalität für fehlerhafte
Markierungen bereitstellen, z.B. ein Verfahren zur Kompensation
fehlerhafter Markierungen gemäß der vorliegenden
Erfindung. Die vorliegende Erfindung enthält dementsprechend ein Computerprogrammprodukt,
das die Funktionalität
beliebiger der Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
bei Ausführung
auf einer Recheneinrichtung liefert. Zudem enthält die vorliegende Erfindung einen
Datenträger
wie etwa eine CD-ROM oder eine Diskette, die das Computerprodukt
in einer maschinenlesbaren Form speichert und bei Ausführung auf einer
Recheneinrichtung mindestens eines der Verfahren der Erfindung ausführt. Heutzutage
wird solche Software oftmals im Internet oder einem Firmen-Intranet
zum Herunterladen angeboten, weshalb die vorliegende Erfindung das Übertragen
des Druckcomputerprodukts gemäß der vorliegenden
Erfindung über
ein Orts- oder Fernnetz beinhaltet. Die Recheneinrichtung kann einen
Mikroprozessor oder ein FPGA enthalten.
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Der
Datenspeicher 70 kann eine beliebige geeignete Einrichtung
zum Speichern digitaler Daten umfassen, wie dem Fachmann bekannt
ist, z.B. ein Register oder ein Satz von Registern, eine Speichereinrichtung
wie etwa ein RAM, EPROM oder einen Halbleiterspeicher.
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Wenngleich
die Erfindung unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform
gezeigt und beschrieben worden ist, versteht der Fachmann, dass
zahlreiche Änderungen
oder Modifikationen hinsichtlich Form und Detail vorgenommen werden können, ohne
vom Schutzbereich der Ansprüche
abzuweichen. Beispielsweise kann die Vorbereitung für die Druckdatei
zum Ausführen
der oben erwähnten gedruckten
Ausführungsformen
von dem Hostrechner 30 vorbereitet werden, und der Drucker 20 druckt einfach
gemäß dieser
Datei als eine Untereinrichtung des Hostrechners 30. Somit
beinhaltet die vorliegende Erfindung, dass die Druckverfahren der
vorliegenden Erfindung in Software auf einem Hostrechner implementiert
und auf einem Drucker gedruckt werden, der die Anweisungen von dem
Hostrechner ohne Abänderung
ausführt.
Dementsprechend beinhaltet die vorliegende Erfindung ein Computerprogrammprodukt,
das die Funktionalität
von beliebigen der Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung bereitstellt, wenn es auf einer Recheneinrichtung ausgeführt wird,
die mit einem Druckkopf assoziiert ist, das heißt, der Druckkopf und die programmierbare
Recheneinrichtung können
mit dem Drucker enthalten sein oder die programmierbare Einrichtung
kann ein Computer oder ein Computersystem sein, z.B. ein an einen
Drucker angeschlossenes Lokalnetz. Der Drucker kann ein Netzdrucker
sein. Zudem enthält
die vorliegende Erfindung einen Datenträger wie etwa eine CD-ROM oder
eine Diskette, die das Computerprodukt in einer maschinenlesbaren
Form speichert und bei Ausführen
des auf dem Datenträger
gespeicherten Programms auf einer Recheneinrichtung mindestens eines
der Verfahren der Erfindung ausführt.
Die Recheneinrichtung kann einen PC oder eine Workstation beinhalten.
Heutzutage wird solche Software oftmals im Internet oder einem Firmen-Intranet
zum Herunterladen angeboten, weshalb die vorliegende Erfindung das Übertragen
des Druckcomputerprodukts gemäß der vorliegenden
Erfindung über
ein Orts- oder ein Fernnetz beinhaltet.