DE60001397T2 - Tintenstrahldrucken in einem einmaligen durchgang - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft Tintenstrahldrucken in einem einmaligen Durchgang.
• Beim typischen Tintenstrahldrucken gibt ein Druckkopf Tinte in Tropfen aus Düsen an Pixel- Positionen in einem Raster aus Zeilen und Spalten mit dicht beabstandeten Pixel-Positionen ab.
• Häufig werden die Düsen in Zeilen und Spalten angeordnet. Da die Zeilen und Spalten in dem Kopf nicht typischerweise die volle Anzahl von Zeilen bzw. die volle Anzahl von Spalten in dem Pixel-Positionsraster umfassen, muß der Kopf über dem Substrat (z. B. Papier), auf dem das Bild gedruckt werden soll, verfahren werden.
• Zum Drucken einer vollständigen Seite wird der Druckkopf quer über das Papier in einer Kopfverfahrrichtung verfahren, das Papier in Längsrichtung zur Neupositionierung bewegt und der Kopf erneut an einer neuen Position verfahren. Die Linie aus Pixel-Positionen, entlang derer eine Düse während eines Scans druckt, wird als eine Drucklinie bezeichnet.
• In einem zum Drucken mit geringer Auflösung geeigneten einfachen Schema drucken während eines Einzelscans des Druckkopfes benachbarte Düsen des Kopfes entlang eines Streifens aus Drucklinien, die benachbarte Zeilen des Pixelrasters repräsentieren. Nachdem der Linienstreifen gedruckt ist, wird das Papier über den Streifen hinaus vorbewegt und der nächste Linienstreifen im nächsten Scan druckt.
• Drucken in Hochauflösung liefert Hunderte von Zeilen und Spalten pro Zoll in dem Pixelraster. Druckköpfe können typischerweise nicht mit einer einzigen Linie aus Öffnungen hergestellt werden, die dicht genug beabstandet sind, um der notwendigen Druckauflösung zu entsprechen.
• Zum Erzielen von gescanntem Drucken mit hoher Auflösung können Düsen in unterschiedlichen Zeilen des Druckkopfes versetzt oder geneigt sein, können Druckkopfscans sich überlappen und können Düsen wahlweise während aufeinanderfolgender Druckkopfscans aktiviert werden.
• In den bisher beschriebenen Systemen bewegt sich der Kopf relativ zum Papier in zwei Dimensionen (Scanbewegung entlang der Breite des Papiers und Papierbewegung entlang seiner Länge zwischen Scans).
• Tintenstrahlköpfe können so breit wie ein zu bedruckendes Gebiet hergestellt werden, um ein sogenanntes Scannen in einem einmaligen Durchgang zuzulassen. Beim Scannen in einem einmaligen Durchgang wird der Kopf in einer festen Position gehalten, während das Papier entlang seiner Länge in einer vorgesehenen Druckrichtung bewegt wird. Alle Drucklinien entlang der Länge des Papiers können in einem Durchgang gedruckt werden.
• Köpfe für einen einmaligen Durchgang können aus linearen Anordnungen von Düsen zusammengesetzt werden. Jede lineare Anordnung ist kürzer als die volle Breite des zu bedruckenden Gebietes und die Anordnungen sind versetzt, um die volle Druckbreite zu umfassen. Wenn die Düsendichte in jeder Anordnung geringer als die benötigte Druckauflösung ist, können aufeinanderfolgende Anordnungen um geringe Ausmaße in der Richtung von deren Längen gestaffelt sein, um die effektive Düsendichte entlang der Breite des Papiers zu erhöhen. Indem der Druckkopf breit genug gemacht wird, um die gesamte Breite des Substrats zu überspannen, kann der Bedarf an mehreren Hin- und Herdurchgängen beseitigt werden. Das Substrat kann einfach entlang seiner Länge an dem Druckkopf vorbei in einem einmaligen Durchgang bewegt werden. Drucken in einem einmaligen Durchgang ist schneller und mechanisch einfacher als Drucken in mehreren Durchgängen.
• Theoretisch könnte ein einziger integraler Druckkopf eine einzige Zeile mit Düsen aufweisen, die so lang wie das Substrat breit ist. Praktisch ist dies jedoch aus zumindest zwei Gründen nicht möglich.
• Ein Grund besteht darin, daß für Drucken mit höherer Auflösung (z. B. 600 dpi) der Abstand der Düsen so klein wäre, daß es, zumindest mit gegenwärtiger Technologie, mechanisch unmöglich wäre, dies in einer einzigen Zeile herzustellen. Der zweite Grund besteht darin, daß die Produktionsausbeute von Düsenplatten mit der Zunahme der Anzahl von Düsen in der Platte rapide abnimmt. Dies ergibt sich, da eine nicht unwesentliche Möglichkeit besteht, daß irgendeine gegebene Düse bei der Herstellung defekt wird oder im Gebrauch defekt wird. Für einen Druckkopf, der eine Substratbreite von, sagen wir mal, 10 Zoll, bei einer Auflösung von 600 Punkte pro Zoll umfassen muß, würde die Ausbeute unerträglich gering werden, wenn alle Düsen in einer einzigen Düsenplatte sein müßte.
Zusammenfassung
• Allgemein bietet die Erfindung, in einem Aspekt, einen Kopf zum Tintenstrahldrucken in einem einmaligen Durchgang, umfassend eine Anordnung von Tintenstrahlauslässen, die zum Abdecken einer Zielbreite eines Drucksubstrats mit einer vorab festgelegten Auflösung ausreicht. Es sind mehrere Düsenplatten vorhanden, wobei jede Düsen aufweist. Jede Düsenplatte versorgt einen Teil, aber nicht das gesamte zu bedruckende Gebiet. Die Düsen in der Anordnung sind in einem Muster angeordnet, so daß benachbarte parallele Linien auf dem Druckmedium von Düsen versorgt werden, die Positionen in der Anordnung entlang der Richtung der Drucklinien aufweisen, die um eine Strecke getrennt sind, die zumindest eine Größenordnung größer als die Strecke zwischen benachbarten Düsen in einer zur Drucklinienrichtung senkrechten Richtung ist.
• Implementierungen der Erfindung können eines oder mehrere der folgenden Merkmale enthalten. Jede Düsenplatte kann mit einem Druckkopfmodul verbunden sein, das eine Schwade entlang des Substrats druckt, wobei die Schwade schmaler als die Zielbreite des Substrats ist. Die Anzahl von Düsen in jeder Düsenplatte kann innerhalb eines Bereiches von 250 bis 4000, vorzugsweise zwischen 1000 und 2000 liegen und am bevorzugsten ungefähr 1500 betragen. Es können nicht mehr als fünf Schwadenanordnungen, z. B. drei, zum Abdecken der gesamten Zielbreite vorhanden sein.
• Weitere Vorteile und Besonderheiten werden anhand der folgenden Beschreibung und anhand der Ansprüche ersichtlich werden.
Beschreibung
• Fig. 1, 2 und 3 stellen Gewebependeln dar.
• Fig. 4 und 5 stellen Linienverschmelzung dar.
• Fig. 6 stellt das Zusammenspiel von Gewebependeln und Linienverschmelzung dar.
• Fig. 7 ist eine Grafik der Linienverbreiterung als eine Funktion der Entfernung.
• Fig. 8 ist ein Diagramm einer sich unter einem Single-Pass-Druckkopf bewegenden Seite.
• Fig. 9 ist eine Schemadarstellung eines Schwadenmoduls.
• Fig. 10 ist eine Schemadarstellung von Düsenstaffelung.
• Fig. 11 ist eine Schemadarstellung von Düsenstaffelung.
• Fig. 12 ist eine Tabelle mit Düsenanordnungen.
• Fig. 13 ist ein Schemadiagramm von Düsenstaffelung.
• Fig. 14 ist eine explosionsartige perspektivische Zusammenbauzeichnung eines Schwadenmoduls.
• Die von einem Kopf zum Tintenstrahldrucken in einem einmaligen Durchgang erzeugte Druckqualität kann durch die Wahl eines Musters von Düsen, die zum Drucken von benachbarten Drucklinien verwendet werden, verbessert werden. Eine geeignete Musterwahl sorgt für einen guten Kompromiß zwischen dem Gewebependeleffekt und der Möglichkeit von Drucklücken, die durch schlechte Linienverschmelzung erzeugt sind.
• Wie in den Fig. 1 und 2 zu sehen ist, unterliegt das Papier 10, das während des Druckens entlang seiner Länge bewegt wird, dem sogenannten Gewebependeln, das die Neigung des Gewebes (z. B. Papiers) ist, sich nicht genau entlang der vorgesehenen Richtung 12 zu bewegen, sondern stattdessen sich in einer zur vorgesehenen Druckrichtung senkrechten Richtung 14 vor und zurück zu bewegen. Gewebependeln kann die Qualität des Tintenstrahldruckens verschlechtern.
• Gewebependeln kann in Mil pro Zoll gemessen werden. Ein Pendeln von 0,2 Mil pro Zoll bedeutet, daß für jeden Zoll der Gewebebewegung in der vorgesehenen Richtung das Gewebe sich bis zu 0,2 Mil zur einen oder anderen Seite bewegen kann. Wie in den Fig. 2 und 3 zu sehen ist, verursacht das Gewebependeln, wenn die Tintenstrahldüsen nicht in einer einzigen geraden Linie entlang der Papierbreite angeordnet, sondern stattdessen voneinander beabstandet entlang der vorgesehenen Gewebebewegungsrichtung beabstandet sind, einen Angrenzfehler 17 bei der Tropfenplazierung im Vergleich mit einer vorgesehenen Angrenzentfernung 15. Zum Beispiel kann mit einem Gewebependeln von 0,2 Mil pro Zoll und einem Abstand zwischen benachbarten Düsen von 1,5 Zoll in der Gewebebewegungsrichtung ein Angrenzfehler von 0,3 Mil in der zur Hauptbewegungsrichtung senkrechten Richtung in dem Abstand zwischen resultierenden benachbarten Drucklinien eingeführt werden.
• Wenn die Vermeidung der Gewebependeleffekte das einzige Anliegen wäre, würde ein gutes Muster den Abstand entlang der Drucklinienrichtung zwischen Düsen, die auf benachbarte Drucklinien gerichtet sind, minimieren. In einer derartigen Anordnung würden benachbarte Linien nahezu gleichzeitig gedruckt werden und hätte ein Gewebependeln nahezu keinen Effekt. Dennoch wäre es für einen Kopf mit zwölf entlang der Drucklinienrichtung beabstandeten Modulen (siehe Fig. 10) nicht gut, ein Wiederholungsmuster zu haben, in dem die Düsen, die benachbarte Drucklinien drucken, nur ein Modul voneinander beabstandet sind (z. B. in Modulen 1, 2, ..., 11, 12, 1, 2, ...). In dem Fall würde die letzte Düse in dem Muster sich in dem zwölften Modul, elf Module von der ersten Düse in der zweiten Wiederholung des Musters, die sich wiederum in dem ersten Modul befinden würde, befinden.
• Wie in der Fig. 2 zu sehen ist, würde zum Zwecke des Vermeidens der Gewebependeleffekte ein Muster mit einem maximalen Abstand von zwei Modulen sehr gut funktionieren. Die Module, die aufeinanderfolgende Pixel in der zu der vorgesehenen Gewebebewegung senkrechten Richtung drucken, könnten die Module 1, 3, 5, 7, 9, 11, 12, 10, 8, 6, 4, 2 und dann zurück zu 1 sein. Wie jedoch oben erläutert, ist bei zusätzlicher Betrachtung der Effekte durch geringe Linienverschmelzung dieses Muster nicht ideal. Wenn andererseits, wie in der Fig. 3 zu sehen ist, benachbarte Linien von Modulen gedruckt werden, die zum Beispiel um fünf Module entlang der vorgesehenen Gewebebewegung getrennt sind, werden die Gewebependeleffekte wesentlicher.
• Wie in der Fig. 4 zu sehen ist, kann eine weitere Ursache für geringe Tintenstrahldruckqualität auftreten, wenn alle Pixel in einem vorgegebenen Gebiet 16 durch Drucken von mehreren durchgehenden, benachbarten Linien 18 zu füllen sind. Beim Drucken jeder durchgehenden Linie verschmilzt eine Reihe von Tropfen 20 schnell zur Bildung einer Linie 22, die sich seitlich (in den zwei zur Drucklinienrichtung senkrechten entgegengesetzten Richtungen) quer über die Papieroberfläche verbreitert 24, 26. Idealerweise erreichen benachbarte Linien, die sich verbreitern, schließlich einander und verschmelzen 28 zum Füllen eines zweidimensionalen Gebietes (Streifens), das sich sowohl entlang als auch senkrecht zur Linienrichtung erstreckt.
• Für nicht absorbierende Gewebematerialien sagt man, daß die Verbreiterung einer Linienkante kontaktwinkelbegrenzt ist. (Der Kontaktwinkel ist der Winkel zwischen der Gewebeoberfläche und der Tintenoberfläche an der Kante, wo die Tinte bei Querschnittsbetrachtung auf die Gewebeoberfläche trifft.) Wenn die Linie sich verbreitert, wird der Kontaktwinkel kleiner. Wenn der Kontaktwinkel eine untere Grenze (z. B. 10 Grad) erreicht, endet die Linienverbreiterung.
• Wenn benachbarte Linien verschmelzen, nimmt der Kontaktwinkel der Linienkanten ab. Die Rate der seitlichen Verbreiterung des verschmolzenen Streifens nimmt ab, weil der verringerte Kontaktwinkel höhere viskose Verzögerungskräfte und geringere Oberflächenspannungsantriebskräfte erzeugt. Die Reduzierung der seitlichen Verbreiterung kann weiße Lücken 30 zwischen benachbarten Linien erzeugen, die sich jeweils mit deren Nachbarn auf der anderen Seite der Lücke verschmolzen haben.
• Die seitliche Verbreiterungsrate der Kanten einer oder mehrerer verschmolzener Drucklinien variiert umgekehrt mit der dritten Ordnung der Anzahl von verschmolzenen Linien. Wenn zwei Linien (beziehungsweise Streifen) zu einem einzigen Streifen verschmelzen, ist somit durch diese Regel die Rate, mit der die Kanten des verschmolzenen Streifens sich seitlich verbreitern, acht mal geringer als die Rate, mit der die einzelnen Linien beziehungsweise Streifen sich verbreitern würden. Wenn jedoch die Verbreiterung kontaktwinkelbegrenzt ist, kann der Verschmelzeffekt zum Stoppen der Verbreiterung dienen. Wenn das Drucken voranschreitet, verschmelzen demzufolge zahlreiche Paare von benachbarten Linien und/oder Streifen oder verschmelzen sie in Abhängigkeit von den Strecken zwischen deren benachbarten Kanten und den von der Anzahl von deren einzelnen ursprünglichen Linien implizierten Verbreiterungsraten nicht. Für einige Paare von benachbarten Linien und/oder Streifen hält die Verbreiterungsrate an oder wird sie derart gering, daß ausgeschlossen ist, daß die Lücke jemals gefüllt wird. Das Ergebnis ist eine dauerhafte unerwünschte unbedruckte Lücke 30, die selbst dann ungefüllt bleibt, wenn die Tinte getrocknet ist.
• Das Düsendruckmuster, das die Effekte des geringen Linienverschmelzens am besten verringert, neigt dazu, die negativen Gewebependeleffekte zu vergrößern.
• Wie in der Fig. 5 zu sehen ist, würde idealerweise zur Reduzierung der Effekte von geringer Linienverschmelzung jede zweite Linie 40, 42, 44, 46 gleichzeitig gedruckt und ohne Verschmelzen sich verbreitern zu gelassen, wodurch eine Reihe von zu füllenden parallelen Lücken 41, 43, 45 übrig bleibt. Nachdem so viel Zeit wie möglich vergehen gelassen wird, so daß die bleibenden Lücken so schmal wie möglich werden, würden die verbleibenden Linien durch Verwendung der gezeigten Zwischentropfenströme unter Berücksichtigung des Spritzdurchmessers, der als Folge des Spritzens eines Tropfens bei Auftreffen auf das Papier erzielt wird, aufgefüllt werden, so daß keine zusätzliche Verbreiterung zum Erzielen eines voll bedruckten Gebietes ohne Lücken erforderlich ist. Mit Spritzdurchmesser meinen wir den Durchmesser des Tintenflecks, der in dem Bruchteil einer Sekunde erzeugt wird, nachdem ein ausgestoßener Tintentropfen auf das Substrat trifft und bis die mit dem Ausstoßen des Tropfens verbundene Trägheit verzerrt ist. Während dieser Periode wird die Verbreiterung des Tropfens von den relativen Einflüssen von Trägheit (die dazu neigt, den Tropfen zu verbreitern) und Viskosität (die dazu neigt, einer Verbreiterung entgegenzuwirken) beherrscht. Ließe man soviel Zeit wie möglich vergehen, bevor die Zwischentropfenströme niedergelegt werden, würde ein Düsendruckmuster bedeuten, in dem benachbarte Linien von Düsen niedergelegt werden, die soweit wie möglich entlang der Drucklinienrichtung voneinander beabstandet sind, was genau das Gegenteil von dem ist, was das Beste zum Reduzieren des Gewebependeleffekts wäre.
• Eine nützliche Strecke entlang der Drucklinienrichtung zwischen Düsen, die benachbarte Linien drucken, wäre ein Abwägen der Gewebependel- und Linienverbreiterungsfaktoren auf eine effektive Weise. Wie in der Fig. 6 zu sehen ist, nehmen wir für den Moment an (wir werden diese Bedingung später lockern), daß die Düsen in zwei Linien 50, 52 angeordnet sind, die benachbarte Düsen enthalten. Wir würden gerne eine gute Strecke 54 zwischen den Linien herausfinden. Nehmen wir auch an, daß das Gewebependeln bewirkt, daß das Gewebe sich mit einer konstanten Rate (zumindest für die betrachtete kurze Strecke) von W Mil pro Zoll von Gewebebewegung in der Liniendruckrichtung nach links bewegt. Nehmen wir auch an, daß die Linienkante 60 sich von einer Mitte einer gedruckten Linie weg mit einer Rate verbreitert, die durch eine Abnahmefunktion S(d) Mil pro Zoll ausgedrückt ist, wobei d die Strecke vom Punkt ist, wo die Tropfen auf das Papier ausgestoßen werden. Fig. 7 zeigt drei ähnliche Kurven 81, 82, 83 von berechneter Verbreiterungsrate gegenüber Strecke entlang des Gewebes seit Ausstoß für drei unterschiedliche Spritzdurchmesser.
• In dem Beispiel ergibt sich die wichtige Erwägung in Bezug auf das Drucken von Tropfen 62 (Fig. 6), der sich in der Figur (aufgrund von Gewebependeln) effektiv nach rechts bewegt, und die Bewegung der Kante der Linie 60 nach rechts. Wenn die Linie aus den Reihen von ausgestoßenen Tröpfchen gebildet wird, bewegt sich zuerst die Linienkante schneller nach rechts als dies die Position des Tröpfchens 62 mit Entfernung entlang des Gewebes tun würde. Somit nimmt das Überlappen des Spritzens und der Verbreiterungslinie zu. Die Linienverbreiterungsrate nimmt jedoch ab, während die Gewebependelrate dies, über eine kurze Strecke, nicht macht, so daß das Ausmaß der Überlappung eine Spitze erreicht und abzunehmen beginnt. Wir suchen eine Position für den Tropfen 62, die das Überlappen maximiert. Die maximale Überlappung tritt auf, wenn die Verbreiterungsrate gleich der Gewebependelrate ist.
• In Fig. 7 können horizontale Linien zur Wiedergabe von Gewebependelraten eingezeichnet werden. Für Gewebependelraten zwischen 0,1 und 0,2 Mil pro Zoll, die durch Linien 68, 69 wiedergegeben sind; treten Überschneidungen mit den Kurven 81, 82, 83 im Bereich von 0,8- bis 2,2 Zoll-Trennung auf.
• Wie in der Fig. 8 zu sehen ist, enthält ein Druckkopf, der unter Verwendung eines Düsendruckmusters betrieben werden kann, das in den in der Fig. 7 gezeigten Bereich fällt, drei schematisch gezeigte Schwadenmodule 0, 1 und 2. Die drei Schwadenmodule drucken jeweils drei benachbarte Schwaden 108, 110, 112 entlang der Länge des Papiers, wenn das Papier in der durch den Pfeil gekennzeichneten Richtung bewegt wird.
• Wie in der Fig. 9 zu sehen ist, weist jedes Schwadenmodul 130 zwölf Module mit linearen Anordnungen auf, die parallel angeordnet sind. Jedes Anordnungsmodul weist eine Reihe von 128 Düsen 134 auf, die ein Abstandsintervall von 12/600 Zoll zum Drucken mit einer Auflösung von 600 Pixel pro Zoll über die Breite des Papiers aufweisen. (Die Anzahl von Düsen und deren Gestalten sind lediglich schematisch in der Figur gezeigt.)
• Wie in der Fig. 10 zu sehen ist, sind die zwölf identischen Anordnungsmodule, um sicherzustellen, daß jede Pixelposition über die Breite des Papiers von einer Düse abgedeckt wird, die eine der notwendigen Drucklinien 140 entlang der Länge des Papiers druckt, in der Richtung der Längen der Anordnungen gestaffelt (die Staffelung ist in der Fig. 9 nicht zu sehen). Wie ersichtlich, nimmt die erste Düse (durch einen großen schwarzen Punkt markiert) in jedem der Module somit eindeutig eine Position entlang der Breite des Papiers ein, die einer der notwendigen Drucklinien entspricht.
• In dem in der Figur gezeigten unteren Anordnungsmodul ist die Position der zweiten Düse durch einen Punkt gezeigt, aber sind die nachfolgenden Düsenorte in der Anordnung und in den anderen Anordnungen nicht gezeigt. Obwohl die Fig. 10 das Staffelungsmuster für eines der drei Schwadenmodule zeigt, können die anderen zwei Schwadenmodule auch ein anderes, verschiedenes Staffelmuster aufweisen, wie es unten beschrieben wird.
• In der Fig. 11 sind die Staffelungsmuster für alle drei Schwadenmodule graphisch gezeigt. Die Muster weisen ein Sägezahnprofil auf. Jede Düse befindet sich entweder stromaufwärts oder stromabwärts entlang der Druckrichtung von beiden benachbarten Düsen mit nur einer Ausnahme am Übergang zwischen Schwadenmodul 0 und Schwadenmodul 1. Die Graphik für jedes Schwadenmodul enthält Punkte, um zu zeigen, welches der ersten zwölf Pixel, die von dem Schwadenmodul abgedeckt werden, von der ersten Düse jedes Anordnungsmoduls versorgt wird. Die Graphik für jedes Schwadenmodul zeigt lediglich das Staffelungsmuster, aber nicht alle Düsen des Moduls. Das Muster wiederholt sich 127 mal rechts von dem gezeigten Muster für jedes Schwadenmodul. Für diesen Zweck wird das zwölfte Pixel in jeder Reihe als das nullte Pixel in der nächsten Reihe angesehen. In ähnlicher Weise nimmt die mit 12 numerierte Modulanordnung in dem Schwadenmodul 1 effektiv die 0-Position entlang der Y-Achse in den Schwadenmodulen 0 und 2 ein (obwohl die Figur der Klarheit halber dies nicht in der Weise zeigt).
• Fig. 12 ist eine Tabelle, die X- und Y-Orte in Zoll der ersten Düse für jedes der Anordnungsmodule, die das Schwadenmodul 0 bilden, relativ zur Position des Pixels 1 liefert. Fig. 12 stellt das Staffelungsmuster von Anordnungsmodulen dar. Für das Schwadenmodul 0 sind die Pixelpositionen der ersten Düsen in der mit "Pixel" gekennzeichneten Spalte aufgelistet. Die Modulnummer des Anordnungsmoduls, zu der die erste Düse, die das Pixel druckt, gehört, ist in der mit "Modulnummer" gekennzeichneten Spalte gezeigt. Die X- Position des Pixels in Zoll ist in der mit "X-Position" gekennzeichneten Spalte gezeigt. Die Y-Position des Pixels ist in der mit "Y-Position" gekennzeichneten Spalte gezeigt. Das Schwadenmodul 2 ist identisch mit dem Schwadenmodul 0 angeordnet und das Schwadenmodul 1 ist identisch mit (kongruent zu) den anderen zwei Modulen (mit einer 180 Grad-Drehung) angeordnet.
• Die Lücke in der Y-Richtung zwischen der letzten Düse (mit 1536 numeriert) des Schwadenmoduls 0 und der ersten Düse (mit 1537 numeriert) des Schwadenmoduls 1 von 0,989 Zoll verletzt die Regel, daß jede Düse sich entweder stromaufwärts oder stromabwärts entlang der Druckrichtung beider benachbarter Düsen befindet. Andererseits beträgt die Lücke in der Y-Richtung zwischen der letzten Düse (mit 3072 numeriert) des Schwadenmoduls 1 und der ersten Düse (mit 3073 numeriert) des Schwadenmoduls 2 4,19 Zoll, was für die Linienverschmelzung gut, aber für das Gewebependeln nicht gut ist.
• Somit beträgt in dem Beispiel der Fig. 10 bis 12 die Strecke entlang der Geweberichtung, die der X-Achse von Fig. 7 entspricht, zwischen 1,2 und 2,0 Zoll für jedes benachbarte Paar von Druckliniendüsen (was mehr als eine Größenordnung und nahezu zwei Größenordnungen größer als der Düsenabstand - 1/50 Zoll - in einem bestimmten Anordnungsmodul ist) außer für die Paare, die die Übergänge zwischen Schwadenmodulen überbrücken. Obwohl es einen gewissen Unterschied in den Geweberichtungsstrecken für unterschiedliche Paare von Düsen gibt, ist es wünschenswert, das Verhältnis der kürzesten Strecke zur größten Strecke nahe bei eins zu halten, um den größten Nutzen von den oben beschriebenen Prinzipien zu ziehen. Im Falle der Fig. 11 und 12 beträgt das Verhältnis 1,67 (unter Ausschluß der zwei Übergangspaare).
• Der oben erörterte Bereich von Strecken entlang der Geweberichtung impliziert einen Bereich von Verzögerungszeiten zwischen dem Auftreffen eines Tintentropfens auf das Substrat und dem Auftreffen der nächsten benachbarten Tintentropfen auf das Substrat in Abhängigkeit von der Gewebebewegungsgeschwindigkeit entlang der Druckrichtung. Für eine Gewebegeschwindigkeit von 20 Zoll pro Sekunde geht der Bereich von Strecken von 1, 2 bis 2,0 Zoll in einen Bereich von Zeitdauern von 0,06 bis 0,1 Sekunden über.
• Jedes Schwadenmodul enthält eine Düsenplatte benachbart zu den Düsenseiten der Anordnungsmodule. Die Düsenplatte weist ein gestaffeltes Lochmuster auf, das mit dem oben beschriebenen Muster übereinstimmt. Ein Nutzen der Muster gemäß der Tabelle von Fig. 7 besteht darin, daß die Düsenplatte der Schwadenmodule 0, 1 und 2 identisch sind, außer daß die Düsenplatte für das Schwadenmodul 1 im Vergleich zu den anderen zwei um 180 Grad gedreht ist. Da nur eine Art von Düsenplatte entworfen und hergestellt werden muß, werden die Herstellkosten verringert.
• In der Fig. 13 sind die Schwadenmodule 1 und 2 um zwei Pixelpositionen relativ zu deren Position in der Fig. 11 nach links verschoben. Das zwölfte Pixel in dem Modul 0 (1536) und das erste Pixel in dem Modul 1 (1537) sind deaktiviert. Das Ergebnis besteht darin, daß die Strecke entlang der Druckrichtung auf 4,589 vergrößert ist, eine Strecke, die in Bezug auf Gewebependeln schlechter, aber in Bezug auf Linienverschmelzung besser ist.
• Die Fig. 14 zeigt die Konstruktion jedes Schwadenmoduls 130. Das Schwadenmodul weist einen Verteiler/Düsenplatten-Aufbau 200 und einen Unterrahmen 202 auf, die gemeinsam ein Gehäuse für eine Reihe von zwölf Modul-Aufbauten 204 mit linearer Anordnung bereitstellen. Jeder Modul-Aufbau enthält einen Aufbau 206 aus piezoelektrischem Körper, eine Brockenzurückhalteeinrichtung 207, einen Leiter-Aufbau 208, eine Klemmleiste 210 und Befestigungsscheiben 213 und 214 und Schrauben 215. Die Modul-Aufbauten sind in Dreiergruppen montiert. Die Gruppen sind durch Versteifungen 220 getrennt, die unter Verwendung von Schrauben 222 montiert sind. Zwei elektrische Heizeinrichtungen 230 und 232 sind in dem Unterrahmen 202 montiert. Ein Tinteneinlaßanschluß 240 befördert Tinte aus einem externen Reservoir, nicht gezeigt, durch den Unterrahmen 202 in Kanäle in dem Verteiler-Aufbau 200. Von dort wird die Tinte über die zwölf Modul-Aufbauten 204 mit linearer Anordnung, zurück in den Verteiler 200 und durch den Unterrahmen 202 und Auslaßanschluß 242 heraus verteilt, letztendlich zum Reservoir zurückkehrend. Schrauben 244 werden zum Zusammenbauen des Verteilers mit dem Unterrahmen 200 verwendet.
• Stellschrauben 246 werden zum Halten der Heizeinrichtungen 232 verwendet. O-Ringe 250 liefern Dichtungen zum Verhindern einer Tintenleckage.
• Die Anzahl von Schwadenanordnungen und die Anzahl von Düsen in jeder Schwadenanordnung sind derart gewählt, daß ein guter Kompromiß zwischen den mit dem Ausrangieren von unbrauchbaren Düsenplatten (die häufiger auftreten, wenn weniger Platte jeweils mit mehr Düsen verwendet werden) verbundenen Ausschußkosten und den Kosten zum Zusammenbauen und Ausrichten von mehreren Schwadenanordnungen in einem Kopf (die die Anzahl von Platten erhöhen) geboten wird. Der ideale Kompromiß kann sich mit der Reife des Herstellprozesses ändern.
• Die Anzahl von Düsen in der Düsenplatte, die die Schwade versorgt, befindet sich vorzugsweise im Bereich 250 bis 4000, noch bevorzugter im Bereich von 1000 bis 2000 und beträgt am bevorzugsten ungefähr 1500. In einem Beispiel weist der Kopf drei Schwadenanordnungen auf, wobei jede zwölf gestaffelte lineare Anordnungen von Düsen zum Liefern von 600 Linien pro Zoll über ein 7,5 Zoll-Druckgebiet aufweist. Die Platte, die jede Schwadenanordnung versorgt, weist dann 1536 Düsen auf.
• Weitere Ausführungsformen befinden sich innerhalb des Schutzumfanges der folgenden Ansprüche.
• Zum Beispiel könnte der Druckkopf eine einzige zweidimensionale Anordnung von Düsen oder irgendeine Kombination von Anordnungsmodulen oder Schwadenanordnungen mit irgendeiner Anzahl von Düsen sein. Die Anzahl von Schwadenanordnungen könnte zum Beispiel eins, zwei, drei oder fünf sein. Gute Trennungen entlang der Drucklinienrichtung zwischen Düsen, die benachbarte Drucklinien drucken, werden von der Anzahl und vom Abstand der Düsen, der Größen der Anordnungsmodule, der relativen Wichtigkeit von Gewebependeln, Linienverschmelzung und Herstellkosten in einer vorgegebenen Anwendung und anderen Faktoren abhängen.
• Das Ausmaß von Gewebependeln, das tolerierbar ist, ist für Drucken mit geringer Auflösung höher. Es könnten unterschiedliche Tinten verwendet werden, obwohl die Tintenviskosität und -oberflächenspannung das Ausmaß von Linienverschmelzung beeinträchtigen werden.
• Es könnten andere Muster von Düsen verwendet werden, wenn das Hauptanliegen das Gewebependeln ist oder wenn das Hauptanliegen Linienverschmelzung ist.

Claims (5)

1. Kopf zum Tintenstrahldrucken in einem einmaligen Durchgang, umfassend

eine Anordnung von Tintenstrahlauslässen, die zum Abdecken einer Zielbreite eines Drucksubstrats mit einer vorab festgelegten Auflösung ausreicht, und

Düsenplatten, wobei jede Düsenplatte Düsen aufweist, wobei jede Düsenplatte einen Teil des zu bedruckenden Gebietes, aber nicht das gesamte zu bedruckende Gebiet versorgt,

wobei die Düsen in einem Muster angeordnet sind, so daß benachbarte parallele Linien auf dem Printmedium von Düsen versorgt werden, die unterschiedliche Positionen in der Anordnung entlang der Richtung der Drucklinien aufweisen, die um eine Strecke getrennt sind, die zumindest eine Größenordnung größer als die Strecke zwischen benachbarten Düsen in einer zur Drucklinienrichtung senkrechten Richtung ist.

2. Kopf nach Anspruch 1, in dem jede Düsenplatte mit einem Druckkopfmodul verbunden ist, das eine Schwade entlang des Substrats druckt, wobei die Schwade schmaler als die Zielbreite des Substrats ist.

3. Kopf nach Anspruch 1, in dem die Anzahl von Düsen in jeder Düsenplatte innerhalb eines Bereiches von 250 bis 4000, vorzugsweise zwischen 1000 und 2000 liegt und am bevorzugsten ungefähr 1500 beträgt.

4. Kopf nach Anspruch 1, in dem nicht mehr als fünf Schwadenanordnungen zum Abdecken der gesamten Zielbreite vorhanden sind.

5. Kopf nach Anspruch 1, in dem drei Schwadenanordnungen vorhanden sind.