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Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich auf eine Druckvorrichtung. Insbesondere bezieht
sich diese Erfindung auf einen neuartigen Entwurf für ein Hochgeschwindigkeitsbahntintenstrahldruckverfahren
und eine Vorrichtung, die mehrere Druckköpfe verwendet, um gleichzeitig
Bilder auf eine Rolle Druckmedium zu drucken.
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Hintergrund
der Erfindung
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Thermische
Tintenstrahldrucker sind gut bekannt und beinahe allgegenwärtig bei
Verbrauchern, die Personalcomputer kaufen und ihrem Haushalt verwenden.
In jüngster
Zeit haben Verbesserungen bei der thermischen Tintenstrahldrucktechnologie und
Verbesserungen bei den Papiermedien, die durch diese Drucker verwendet
werden, haben wesentliche Steigerungen bei der Bildqualität ergeben, so
dass diese Technologie nun verwendet wird, um Bilder mit Photoqualität zu drucken.
Es wird angenommen, dass diese Technologie beim gewerblichen Drucken
Anwendung finden wird.
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Ein
Nachteil eines thermischen Tintenstrahldruckers und auch piezoelektrischen
elektrischen Tintenstrahldruckkern ist die Geschwindigkeit, mit der
diese Maschinen Bilder erzeugen können. Derzeit wird ein einziges
Bild auf das Druckmedium gedruckt, durch einen Druckkopf oder eine
Gruppe von Druckköpfen
in einer Wagenanordnung, die wiederholt über das Medium verläuft oder
dasselbe überstreicht,
und jedes Mal, wenn der Druckerwagen die Medienoberfläche überquert,
eine Linie aus mehrfarbigen Punkten zeichnet. Bei einer solchen
Operation erfordert das Drucken eines Bildes eine wesentliche Zeitdauer.
Bei einer Anwendung wo zahlreiche Bilder in kurzer Zeit gedruckt
werden müssen, wie
z. B. beim gewerblichen Drucken, benötigt ein einziger Druckkopf
einfach zu viel Zeit, um hunderte oder sogar tausende von Bildern
pro Tag schnell zu drucken.
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Ein
Verfahren und eine Vorrichtung, durch die der Durchsatz eines Tintenstrahldruckers
erhöht werden
könnte,
insbesondere beim gewerblichen Drucken, wäre eine Verbesserung im Vergleich
zum Stand der Technik.
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Die
JP09174968-A offenbart einen Drucker, der einen Mechanismus, der
ein im wesentlichen fortlaufendes Druckmedium liefert, und zwei
Druckeinheiten umfasst, die in der Lage sind, zwei Bilder auf unterschiedliche
Bereiche des Druckmediums zu drucken.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Ein
Drucker, der aus einem Papierliefermechanismus besteht, der Papier
unter zwei oder mehr Tintenstrahldruckerwagen bewegt, erhöht die Durchsatzrate
eines thermischen Tintenstrahldruckers erheblich, falls mehrere
Wagen verwendet werden um mehrere einzelne Bilder auf einem Druckmedium gleichzeitig
zu drucken. Ein Druckerwagen druckt ein erstes Bild auf einen ersten
Bereich eines Druckmediums, während
ein zweiter Druckerwagen ein zweites Bild in einem zweiten Bereich
auf dem Medium druckt, während
der erste Druckerwagen das erste Bild druckt. Das zweite Bild ist
auf dem Druckmedium entlang der Zuführrichtung beabstandet.
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Ein
Akkumulatormechanismus zwischen dem ersten und dem zweiten Druckerwagen, über den
das Druckmedium gerollt wird, wobei der Akkumulatormechanismus variabel
ist, um die Beabstandung des ersten und des zweiten Bildes entlang
der Zuführrichtung
einzustellen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt
ein vereinfachtes Diagramm einer Seitenansicht eines Zweiwagendruckers
nicht gemäß der Erfindung,
das die relativen Positionen von zwei Druckerwagen zeigt, die unterschiedliche Bilder
auf die gleiche Seite aber in unterschiedlichen Bereichen eines
Druckmediums drucken, das durch den Papierzuführmechanismus des Druckers
gesteuert wird.
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2 zeigt
ein vereinfachtes Diagramm der Seitenansicht des Druckers von 1 nachdem
unterschiedliche Bilder durch unterschiedliche Druckköpfe auf
das Medium gedruckt wurden.
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3 zeigt
eine isometrische Ansicht der Platzierung von zwei Druckerwagen
in einem Mehrwagendrucker nicht gemäß der Erfindung, wobei unterschiedliche
Bilder gleichzeitig gedruckt werden können, unter Verwendung unterschiedlicher
Wagen, die auf unterschiedliche Abschnitte des Druckmediums drucken.
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4 zeigt
zumindest ein alternatives Beispiel eines Mehrwagendruckers nicht
gemäß der Erfindung,
dessen Wagen bezüglich
zueinander beweglich sind, um die Größe der Bilder, die von den
jeweiligen Druckköpfen
gedruckt werden, einzustellen oder zu variieren.
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5 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
eines Mehrwagendruckers gemäß der Erfindung,
der eine Mehrzahl von Rollenmechanismen verwendet, die als ein Akkumulator
bekannt sind, zum Erhöhen
der Menge an Medien zwischen den beiden fest installierten Wagen.
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6 zeigt
das Ausführungsbeispiel
von 5 mit den Rollen oder Platten von 5 in
einer Position, wo das Medium zwischen den beiden fest installierten
Wagen minimiert ist.
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7 ist
ein Steuersystemflussdiagramm hoher Ebene, das bei der vorliegenden
Erfindung verwendet werden kann.
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Detaillierte
Beschreibung
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1 zeigt
ein vereinfachtes Blockdiagramm einer beispielhaften Seitenansicht
eines Hochgeschwindigkeitsbahntintenstrahldruckers 100 nicht
gemäß der Erfindung.
Der Drucker 100 umfasst zumindest zwei Druckerrollen oder
Platten 102 und 104, von denen zumindest eine
durch einen entsprechenden Motor oder Antriebsmechanismus 106 angetrieben
wird. Alternative Beispiele würden
das Antreiben beider Platten 102 und 104 umfassen.
Der Antriebsmechanismus 106 wirkt, um zumindest eine Rolle
oder Platte zu drehen, die als Mechanismus zum Liefern eines Druckmediums,
wie z. B. Papier, Transparenzfolie oder eines anderen Druckmediums 102 betrachtet
werden kann, das genau unter zumindest zwei Druckerwagen 108 und 110 positioniert
ist. Bei einem Beispiel liefern diese Wagen eine mechanische Unterstützung und
Ausrichtung sowie auch eine elektrische Verbindung für Tintenausstoßvorrichtungen,
die tintenenthaltende Tintenkassetten mit integrierten Druckköpfen oder
Druckköpfe
mit separater Tintenaufnahme sein können.
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Die
Drehung von zumindest einer der Platten oder Rollen 102 und 104 bewegt
das Druckmedium 112 relativ zu den Druckwagen 108 und 110,
so dass die Druckwagen 108 und 110 sich in einer
Richtung senkrecht zu der Richtung der Druckmedienbewegung über das
Druckmedium bewegen (d. h. in und aus der Ebene von 1),
wobei zumindest eine Zeile eines Bildes, das auf das Medium 112 gedruckt werden
soll, durch Tinten tropfenausstoß von
einem Druckkopf gebildet wird. (Typischerweise ist eine Platte mit
flacher Oberfläche
unter einem Druckwagen vorgesehen, der eine tintenausstoßende Druckkassette
enthält,
aber eine Rollenoberfläche
parallel zu der Drehachse kann auch als eine Platte verwendet werden).
Während
das Papier oder Medium 112 unter den Druckwagen 108 und 110 durch
laterales Bewegen (d. h. über
die Ebene von 1) neu positioniert wird, werden
aufeinanderfolgende Linien oder Abschnitte eines Bildes 114 oder 116 gedruckt
durch aufeinanderfolgende Durchläufe
der Druckwagen 108 und 110 über das Medium 112.
Wie es in 1 gezeigt ist, drucken die Druckwagen 108 und 110 auf der
gleichen Seite des Mediums 112 und bei dem Beispiel sind
die beiden Druckwagen in der Lage, getrennte Bilder gleichzeitig
zu drucken. Bei einem alternativen Beispiel wird Drucken auf gegenüberliegenden
Seiten des Mediums erreicht.
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Indem
entweder Text, Abbildungen oder andere Bilder gedruckt werden, sind
die Druckwagen 108 und 110 in der Lage, sowohl
schwarze als auch mehrere farbige Tinten auf das Medium 112 zu
drucken. Obwohl das Beispiel thermische Tintenstrahldruckköpfe in Betracht
zieht, würde
zumindest ein alternatives Beispiel andere piezoelektrische Druckvorrichtungen
umfassen, sowie auch andere Druckwagen, die Trockentinten oder sogar
Lasertonertinten verwenden können.
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Durch
einzelnes Steuern der Druckwagen 108 und 110 können Text,
Abbildungen oder andere Bilder auf unterschiedliche Bereiche des
Druckmediums 112 gleichzeitig gedruckt werden. Die Fähigkeit, mehrere
Text- oder Bildabschnitte gleichzeitig und fortlaufend zu drucken,
erhöht
den Druckerdurchsatz wesentlich.
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Bei
einem Beispiel steuert eine einzige Steuerung, d. h. ein Computer,
ein Mikroprozessor, ein Mikrokontroller ASIC oderein FPGA mehrere
Wagen mit einem oder mehreren Druckköpfen. Andere Beispiele würden das
Verwenden mehrerer speziell zugewiesener Steuerungen umfassen, die
jeweils einen einzigen Wagen auf einer Pro-Druck-Basis steuern.
Gleichartig dazu könnte
ein einzelner Motor verwendet werden, um mehrere Wagen zu bewegen. Obwohl
die Druckköpfe
des ersten Wagens 108 ein Bild drucken, können die
Druckköpfe
des zweiten Wagens 110 noch ein anderes Bild drucken. Alternativ
können
die beiden Wagen unabhängig
arbeiten oder dieselben können
mechanisch verbunden sein, so dass die ganze Bewegung synchronisiert
ist. Der Abstand zwischen den vorderen oder anfänglichen Rändern der beiden Bilder, die
von den beiden unterschiedlichen Wagen gedruckt werden, ist in 1 als ein
vorbestimmter Abstand 118 festgelegt oder gezeigt. In der
Praxis, wo Papier- oder Medienverschwendung minimiert werden soll,
wäre eine
Abmessung eines Bildes, das durch den ersten Wagen 108 gedruckt
werden soll, geringer oder gleich einem ganzzahligen Mehrfachen
des Abstandes X, der die beiden Wagen 108 und 110 trennt,
(P ≤ x/n), wobei n eine Ganzzahl ist.
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2 zeigt
den Druckermechanismus von 1 nachdem
eine Reihe von Bildern 114, 116, 118 und 120 im
Wesentlichen gleichzeitig auf die gleiche Seite des Druckmediums 112 gedruckt
wurden, durch die Druckköpfe
der beiden Wagen 108 und 110, die um einen Abstand „X" voneinander beabstandet
sind, wie es in 1 gezeigt ist. In 2 hat der
Motor- oder Antriebsmechanismus 106 bereits bewirkt, dass
sich eine oder beide der Rollen oder Platten 102 und 104 drehen,
was bewirkt, dass das Druckmedium 112 einen ersten Abstand „2P" überquert, wobei P die Länge eines
einzigen Bildes ist, wobei während
dieser Überquerung
durch die Druckwagen der beiden unterschiedlichen Wagen eine Reihe
von vier unterschiedlichen Bildern gedruckt wird. Bei dem ersten
Abschnitt „P" wurden zwei Bilder 114 und 116 auf
der gleichen Seite des Mediums 112 gedruckt. Bei dem zweiten
Abstand X-P können
zwei andere Bilder 118 und 120 gedruckt werden,
falls der Abstand „2P" geringer oder zumindest
gleich zu dem Abstand X zwischen den beiden Wagen 108 und 110 ist
(2P ≤ X).
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Es
ist auch möglich,
mit dem System Bilder größer als
X zu drucken, wenn (P > X),
allerdings mit Geschwindigkeitsverlust. Falls beispielsweise die Wagenbeabstandung
X sechs Zoll (15,2 cm) ist, aber das Bild oder die Bilder, die gedruckt
werden sollen, größer ist,
beispielsweise 8 Zoll (20,3 cm) lang, werden zwei Zoll (5 cm) eines
ersten Bildes 114 durch den Wagen 110 gedruckt,
bevor der andere Wagen das Drucken beginnt. Während das Drucken fortschreitet
und das Medium unter dem Wagen 110 entlang bewegt wird,
beginnt der andere Wagen 108 das Drucken eines zweiten
acht Zoll (20,3 cm) Bildes, nachdem das Medium sich um zumindest
zwei Zoll (5 cm) des ersten Bildes bewegt hat, das durch den Wagen 110 gedruckt
wird. Wenn das erste Bild 114 fertiggestellt ist, setzt
das zweite Bild das Drucken unter dem anderen Wagen 108 für die letzten
zwei Zoll (5 cm) fort.
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Mit
Bezugnahme auf 2 ist ein erstes Bild 114,
das von dem Druckwagen 110 gedruckt wird, direkt benachbart
zu einem zweiten Druckbild 118, das ebenfalls von dem ersten
Wagen 110 gedruckt wurde. Die Länge oder Abmessung der beiden
Bilder 114 und 118 ist vorzugsweise identisch
mit oder geringer als der Abstand 118, der die beiden Wagen 108 und 110 trennt,
(P ≤ x/n). Wie es gezeigt ist, liefert der Platz
zwischen diesen beiden Wagen ausreichend Platz, in dem zwei andere
Bilder 116 und 120 durch den zweiten Druckwagen 108 gedruckt
wurden, während
der erste Wagen 110 die Bilder 114 und 118 gedruckt
hat. Falls P = x/n, gibt es im wesentlichen
kein Abfallmedium, das erzeugt wird, sobald alle vier Bilder abgeschlossen
sind. Das Medium kann um den X-Abstand vorwärts indexiert werden und beide
Wagen können
den Druckprozess erneut beginnen. Falls P ≠ x/n,
gibt es Abfallmedium (X – nP),
das kleiner ist als P und auf das nicht gedruckt wird. Wenn das
Medium vorwärts
indexiert wird, um das Drucken zu beginnen, ist dieser Teil des
Mediums Abfall. Anders ausgedrückt,
die Verwendung von zwei Druckwagen reduziert die Zeitdauer, die
erforderlich ist, um eine gerade Zahl von Bildern auf einem einzigen
Medium zu drucken, um einen Faktor von zwei.
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3 zeigt
eine vereinfachte perspektivische Ansicht eines Zweiwagendruckermechanismus. In 3 ist
ersichtlich, dass die beiden Druckwagen 108 und 110 entlang
Liniensegmenten zwischen Endpunkten dieser Liniensegmente verlaufen.
Der erste Druckwagen 108 verläuft entlang einer Sehne C1
mit Endpunkten E1 und E2. Gleichartig dazu verläuft der zweite Druckwagen 110 entlang
einer anderen Sehne C2 mit Endpunkten E3 bzw. E4. Der Abstand, der
diese beiden Sehnen trennt, ist in 3 gezeigt,
beispielsweise als der Abstand „X".
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In
dem Verlauf des Druckens von Bildern überqueren die Druckköpfe 108 und 110 das
Druckmedium 102 entlang den parallelen Sehnen C1 und C2,
die beide in 3 mit einer gleichen Länge „L" gezeigt sind.
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Das
Drucken eines Bildes erfordert, dass die Wagen 108 und 110 das
Druckmedium 112 senkrecht überqueren, während dasselbe
durch die Rollen oder Platten, die in 3 nicht
gezeigt sind, unter dem entlang Druckwagen bewegt wird.
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Bei
den Beispielen sind die Druckerköpfe 108 und 110 koplanar,
d. h. liegen in einer gleichen Ebene, so dass das Medium 112 im
wesentlichen planar ist, während
die Druckwagen die aufeinanderfolgenden Linien der Bilder unter
denselben drucken. Alternative Beispiele würden selbstverständlich umfassen,
dass die Druckerwagen 108 und 110 die aufeinanderfolgenden
Bilder auf unterschiedlichen Flächen
des Druckmediums 112 auf nichtkoplanare Weise drucken,
während
dasselbe auf einer oder mehreren Rollen- oder Plattenmechanismen
ruht.
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Die
in 1, 2 und 3 gezeigten
Beispiele stellen alle fest installierte Druckerwagen dar (über die
sich die Druckerkassetten bewegen). Eine Begrenzung eines solchen
Beispiels ist, dass der Abstand zwischen den Druckerwagen fest ist,
und die Bildgröße begrenzt,
die effizient zwischen den beiden Wagen 108 und 110 gedruckt
werden kann.
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Durch
Variieren des Abstands zwischen den beiden Druckerwagen 108 und 110 ist
es möglich, dass
die Bildgrößen, die
durch den jeweiligen Wagen gedruckt werden, variabel gemacht werden,
während der
Abfall minimiert wird. Anders ausgedrückt, es kann möglich sein,
dass die Kassetten auf einem Druckerwagen 110 ein 4'' × 6'' Bild drucken, während Druckerkassetten auf
einem zweiten Wagen 108 ein 8'' × 10'' Bild drucken, falls der Abstand zwischen
den Druckerköpfen
oder Druckerwagen eingestellt ist, um eine 8''-Trennung
zwischen den Druckerwagen zu erlauben.
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4 zeigt
die Druckerwagen 108 und 110 an einer drehbaren,
mit Gewinde versehenen Schneckenantriebswelle befestigt oder mit
derselben gekoppelt, nicht unähnlich
denjenigen, die sich regelmäßig in Disketten-
und Festplattenlaufwerken und auch CD-ROM-Laufwerken finden, durch
die eine Präzisionspositionierung
der Druckerwagenköpfe 108 und 110 erreicht
werden kann, durch Drehen der mit Gewinde versehenen Wellen 402 und 404 um eine
vorbestimmte Anzahl von Drehungen, unter der Steuerung eines geeigneten
Antriebsmechanismus 406 und 408. Während die
Wellen 402 und 404 gedreht werden, werden passende,
mit Gewinde versehene Koppler an den Druckerwagen 108 und 110 befestigt,
die bewirken, dass die Druckerwagen und jegliche zugeordnete Befestigungswellen 410 und 412 bewirken,
dass sich der Abstand zwischen den Druckerwagen 108 und 110 erhöht oder
verringert, abhängig
von der Richtung der Drehung der mit Gewinde versehenen Welle und
der Anzahl der Windungen. Bei dem Beispiel ist der Trennungsabstand
X kein konstanter Wert.
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Durch
eine variable Beabstandung zwischen den Druckerwagen ist es möglich, Bilder
variabler Größe zwischen
den Druckerwagen zu drucken, abhängig
von dem Abstand zwischen denselben. Ein Medienschneider, wie z.
B. derjenige, der von Lucht Engineering, Inc., aus Bloomington,
MN, als ein „automatischer
Verpackungsschneider" angeboten
wird und in den Medienfluss integriert ist, kann verwendet werden,
um die Bilder in ordnungsgemäß dimensionierte
Blätter
zu trennen.
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Das
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in 5 gezeigt, bei dem eine Reihe
von beweglichen Platten oder Rollen 502, 504 und 506 einen
Akkumulator umfassen, durch den ein zusätzliches Papier oder Druckmedium 112 zwischen
die beiden Druckerwagen 108 und 110 gerollt werden
kann, während
die Druckoperationen fortschreiten. Wie es in 5 gezeigt
ist, kann abhängig
von der Beabstandung zwischen den Platten 502, 504 und 506 die Menge
an Papier, die zwischen den beiden Wagen 108 und 110 gespeichert
ist, variiert werden, um die Größe des Bildes
zu ändern,
das zwischen den beiden Wagen gedruckt werden kann.
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In 6 sind
die drei Platten 502, 504 und 506 in
Positionen gezeigt, die die Akkumulation von Druckmedien zwischen
den Wagen 108 und 110 minimieren. In dieser Figur
wurden vier Bilder 610, 612, 614 und 616 von
den beiden Druckerwagen 108 und 110 gedruckt,
wobei jedes Bild eine feste Breite aufweist, die durch das Bezugszeichen „P" bezeichnet ist.
Somit ist P = x/2, wobei n = 2.
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Durch
variieren des Abstandes zwischen den Rollen oder Platten 502, 504 und 506 ist
es möglich,
die maximale Bildhöhe
oder Bildbreite zu ändern,
die durch den Druckwagen 108 in Bezug auf 110 gedruckt
wird.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
eines Steuersystems für
den Hochgeschwindigkeitsbahndrucker ist in dem Blockdiagramm von 7 gezeigt. Eine
Druckauftragsbeschreibung, beispielsweise eine Beschreibung, die
Bilddaten als 24-Bit-RGB
definiert und die Anzahl von Kopien, Bildabmessungsinformationen,
und Qualitäts-
und Medieneinstellungen spezifiziert, wird in den Seitenformatierer 701 eingegeben.
Der Seitenformatierer bestimmt die Seitengrößen und Unterteilungen des
Druckauftrags für zwei
Druckzonen. Ein Halbtongebungsprozessor 703 akzeptiert
die beiden Druckzoneneingaben und unterzieht Bildbänder für die Druckzonen,
die für
die Wagen 1 und 2 definiert sind, abwechselnd
einer Halbtonbildung. Ein Bandverwalter 705 legt den geeigneten
Druckmodus an und formatiert Halbtonbildbänder in Druckbänder. Die
beiden Zonen, die von dem Bandverwalter 705 ausgegeben
werden, und die Seitengrößeninformationen
von dem Seitenformatierer 701 werden an eine Mechanismussteuerung 707 angelegt,
so dass der Druckakkumulator eingestellt werden kann, die plattentreibenden
Motoren ordnungsgemäß mit Energie
versorgt werden und Banddaten mit den Druckköpfen des Wagens 1 und
des Wagens 2 gekoppelt werden, und der Medienschneidemechanismus
an dem Ende des Bilddruckzyklus aktiviert wird.
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Obwohl
in den obigen Figuren zwei Druckerwagen gezeigt sind, erkennen Fachleute
auf dem Gebiet, dass drei oder mehr Druckerwagen verwendet werden
können,
um Bilder gleichzeitig auf dem gleichen Druckmedium zu drucken.
Durch Erhöhen der
Anzahl von Druckerwagen, die auf einem Abschnitt der Druckmedien
arbeiten, kann die Anzahl von Bildern, die zu einem Zeitpunkt gedruckt
werden, proportional erhöht
werden. Durch einzelnes Steuern des Betriebs der Druckerwagen ist
es möglich,
unter Verwendung von thermischer Tintenstrahl- oder sogar piezoelektrischer
Technologie Farbbilder mit hoher Qualität zu drucken, um mehrere Bilder
zu im wesentlichen dem gleichen Zeitpunkt zu drucken und dadurch
den Durchsatz eines thermischen Tintenstrahldruckers wesentlich
zu erhöhen.
Wenn dieselben bei gewerblichen Drucksystemen verwendet werden,
könnten
Doppeldruckerwagen beispielsweise den Ausstoß wesentlich erhöhen, der
bei Seriendruckverarbeitungssystemen erforderlich ist.