-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Tintenstrahldruckmechanismen
und insbesondere auf ein optisches System zum Bestimmen eines Umweltfaktors,
der ein Drucken beeinflusst, wie beispielsweise der Feuchtigkeit
und/oder Temperatur, bei der ein Tintenstrahldruckmechanismus wirksam
ist, so dass Druckroutinen eingestellt werden können, um eine schnelle Ausgabe
hoher Qualität
zu liefern, während
diese variierenden Umweltbedingungen aufgenommen sind.
-
Tintenstrahldruckmechanismen
verwenden Stifte, die Tropfen eines flüssigen Farbmittels, das hierin allgemein
als „Tinte" bezeichnet ist,
auf eine Seite schießen.
Jeder Stift weist einen Druckkopf auf, der mit sehr kleinen Düsen gebildet
ist, durch die die Tintentropfen abgefeuert werden. Um ein Bild
zu drucken, wird der Druckkopf über
die Seite hin und her getrieben, wobei Tropfen von Tinte in einem
erwünschten
Muster abgeschossen werden, wenn sich derselbe bewegt. Der spezielle
Tintenausstoßmechanismus
innerhalb des Druckkopfs kann eine Vielfalt von unterschiedlichen
Formen annehmen, die Fachleuten auf dem Gebiet bekannt sind, wie
beispielsweise dieselben, die eine piezoelektrische oder thermische
Druckkopftechnologie verwenden. Zwei frühere thermische Tintenausstoßmechanismen
beispielsweise sind in dem US-Patenten Nr. 5,278,584 und 4,683,481
gezeigt, die beide an die vorliegende Anmelderin, Hewlett-Packard Company, übertragen
sind. Bei einem thermischen System ist eine Barriereschicht, die
Tintenkanäle
und Verdampfungskammern enthält,
zwischen einer Düsenöffnungsplatte
und einer Substratschicht positioniert. Diese Substratschicht enthält typischerweise
lineare Arrays von Heizerelementen, wie beispielsweise Widerständen, die
mit Energie versorgt werden, um Tinte innerhalb der Verdamp fungskammern
zu erwärmen.
Auf ein Erwärmen
hin wird ein Tintentröpfchen
aus einer Düse
ausgestoßen,
die dem mit Energie versorgten Widerstand zugeordnet ist. Durch
ein selektives mit Energie versorgen der Widerstände, wenn sich der Druckkopf über die
Seite bewegt, wird die Tinte in einem Muster auf das Druckmedium
ausgeworfen, um ein erwünschtes
Bild (z. B. eine Abbildung, ein Diagramm oder Text) zu erzeugen.
-
Um
den Druckkopf zu reinigen und zu schützen, ist typischerweise ein „Wartungsstation"-Mechanismus innerhalb
des Druckerchassis befestigt, so dass der Druckkopf für eine Instandhaltung über die
Station bewegt werden kann. Für
eine Lagerung oder während
Nichtdruckperioden umfassen die Wartungsstationen gewöhnlich ein
Bedeckungssystem, das die Druckkopfdüsen von Verunreinigungsstoffen
und einem Austrocknen hermetisch abdichtet. Um ein Primen bzw. Vorbereiten
zu erleichtern, weisen einige Drucker Vorbereitungsabdeckungen auf,
die mit einer Pumpeinheit verbunden sind, um ein Vakuum an dem Druckkopf
zu ziehen. Während
eines Betriebs werden partielle Okklusionen oder Verstopfungen in
dem Druckkopf periodisch durch Abfeuern einer Anzahl von Tropfen
von Tinte durch jede der Düsen
bei einem Freimach- oder
Spülprozess
freigemacht, der als ein „Auswerfen" bekannt ist. Die
Abfalltinte wird bei einem Auswurfreservoirabschnitt der Wartungsstation
gesammelt, der als ein „Auswurfbecken" bekannt ist. Nach
einem Auswerfen, Abdecken oder gelegentlich während eines Druckens weisen
die meisten Wartungsstationen einen flexiblen Wischer oder einen
starreren federbelasteten Wischer auf, der die Druckkopfoberfläche wischt,
um einen Tintenrest sowie jeglichen Papierstaub oder anderen Abfall
zu entfernen, der sich an dem Druckkopf gesammelt hat.
-
Um
die Klarheit und den Kontrast des gedruckten Bilds zu verbessern,
hat sich die jüngste
Forschung auf ein Verbessern der Tinte selbst konzentriert. Um ein
schnelleres, wasserechtes Drucken mit dunkleren Schwarztönen und
leben digeren Farben zu liefern, wurden pigmentbasierte Tinten entwickelt.
Die pigmentbasierten Tinten weisen einen höheren Feststoffgehalt als die
früheren
farbstoffbasierten Tinten auf, was in einer höheren optischen Dichte für die neue
Tinte resultiert. Beide Tintentypen trocknen schnell, was ermöglicht, dass
Tintenstrahldruckmechanismen einfaches Papier verwenden.
-
Verschiedene
Umweltfaktoren beeinflussen Tintenstrahldruckroutinen, Wartungsroutinen
und andere Aspekte einer Druckerleistungsfähigkeit. Leider gab es in der
Vergangenheit keine Möglichkeit,
ein Umweltfaktoreingangssignal zu einer Druckersteuerung wirtschaftlich
zu liefern, um zu ermöglichen,
dass die Steuerung diese Druck-, Wartungs- und anderen Routinen
modifiziert, um eine optimale Leistungsfähigkeit angesichts der aktuellen
Umweltbedingungen zu liefern. Ein Umweltfaktor, Temperatur, kann
gegenwärtig
unter Verwendung von Temperaturerfassungswiderständen innerhalb der Tintenstrahldruckköpfe überwacht
werden; wichtiger für eine
Druckerleistungsfähigkeit
als eine Temperatur ist jedoch der Umweltfaktor Feuchtigkeit. Leider
sind die gegenwärtig
erhältlichen
Feuchtigkeitssensoren viel zu teuer für die Heim- und Kleinbetriebstintenstrahldruckmärkte, wobei
die Materialkosten des Herstellers für kapazitive Sensoren bei einigen
Dollar pro Sensor liegen, die Kosten von Unterstützungselektronik derselben
nicht eingeschlossen, während
Spannungsausgang-Feuchtigkeitssensoren gegenwärtig jeweils etwa zehn Dollar
kosten. Außerdem
sind die gegenwärtig
erhältlichen
kapazitiven Feuchtigkeitssensoren ungenau, so dass die Ungenauigkeit
derselben gekoppelt mit den hohen Kosten derselben die Verwendung
derselben in dem Heim- und Kleinbetriebstintenstrahldruckmarkt unvertretbar
macht.
-
Falls
Feuchtigkeit sowohl wirtschaftlich als auch genau für eine Kommunikation
zu einer Druckersteuerung gemessen werden könnte, könnte eine Vielfalt von Leistungsfähigkeitverbesserungen
basierend auf einer Kenntnis der Umgebungsfeuchtigkeit vorgenommen
werden. Um eine optimale Leis tungsfähigkeit bei variierenden Umweltbedingungen
zu liefern, basieren beispielsweise gegenwärtig Tintenstrahldruck-, Wartungs- und
andere Routinen auf einer Annahme eines „Szenarios des ungünstigsten
Falls" der Umweltbedingungen, was
hier eine Umgebung hoher Feuchtigkeit zum Drucken und eine Umgebung
niedriger Feuchtigkeit für
ein Warten eines Druckkopfs sowie für Dampftransferberechnungen
bedeutet, die eine Tintenverdampfung aus den Stiften berücksichtigen.
Bei hoher Feuchtigkeit können
die Medien bereits feucht und partiell gesättigt sein, bevor dieselben
in einen Drucker geladen werden, und eine hohe Feuchtigkeit erhöht die Trocknungszeit
von wasserbasierten Tinten. Diese Bedingungen hoher Feuchtigkeit
können
zu einem erhöhten
Runzeln der Medien führen,
ein Ausdruck, der sich auf das Anschwellen der Papierfasern bezieht,
wenn dieselben mit Tinte gesättigt
sind, was eine Ausbeulung bewirkt, die bei extremen Bedingungen
bewirken kann, dass sich die Medien so hoch ausbeulen, dass der
Druckkopf in die Medien kracht, wobei das gedruckte Bild verschmiert
und der Druckkopf möglicherweise
beschädigt
wird. Somit erhöht
eine Annahme einer hohen Feuchtigkeit die Trocknungszeitverzögerung für das Medium
gegenüber
dieser, die bei Bedingungen normaler oder niedriger Feuchtigkeit
erforderlich ist, was einen Mediendurchsatz verlangsamt, während ein
Drucker darauf wartet, dass ein Blatt trocknet, bevor das nächste Blatt
auf das vorhergehend bedruckte Blatt in der Ausgabeablage aufgebracht
wird. Ferner erhöhen
die Annahmen niedriger Feuchtigkeit für ein Warten die Dauer von
Wartungsroutinen, was einen Mediendurchsatz weiter verlangsamt.
-
Bedingungen
niedriger Feuchtigkeit tragen zu Farbtonverschiebungsproblemen bei,
wobei verschiedene Komponenten der Tinte mit der Zeit verdampfen,
beispielsweise durch ein Lecken bei der Druckkopf/Abdeckung-Abdichtschnittstelle.
Bei „außeraxialen" Drucksystemen, bei
denen die Druckköpfe
lediglich einen kleinen Vorrat an Tinte über die Druckzone tragen und
mit Tinte nachgefüllt
werden, die von einem stationären Haupttintenreservoir
durch eine flexible Röh renverbindung
geliefert wird, sickern einige der flüchtigen Tintenbestandteile
durch die Röhrenverbindungswände zu der
Atmosphäre.
Ein jeglicher Verlust einer Tintenkomponente verändert die Tintenzusammensetzung,
was in Veränderungen
bei einer Tintenleistungsfähigkeit
resultiert, häufig
manifestiert als eine Farbtonverschiebung bei dem resultierenden
Bild. Bei weniger flüchtigen
Bestandteilen beispielsweise weist die resultierende Tinte, die
durch den Druckkopf abgegeben wird, eine höhere Konzentration von Farbstoffen
oder Farbmitteln auf, was ein dunkleres Bild ergibt als ursprünglich beabsichtigt. Um
diese Tintenzusammensetzungsveränderungen
zu kompensieren, können
Umgebungsfeuchtigkeitsinformationen für Dampftransferratenberechnungen
verwendet werden, um eine Farbtoneinstellung basierend auf berechneten
Farbstofflastveränderungen über eine
Zeit hinweg innerhalb der Tintenstrahlkassetten zu ermöglichen.
-
Als
ein anderes Beispiel der Auswirkung dieser Annahme hoher Feuchtigkeit
auf eine Druckerleistungsfähigkeit
hält bei
einem Durchführen
eines Duplexdruckens eine typische Duplexereinheit typischerweise ein
Blatt nach einem Drucken der ersten Seite für nahezu sieben Sekunden, bevor
das Blatt umgedreht wird und ein Drucken auf der abgewandten Oberfläche begonnen
wird. Bei Bedingungen niedriger Feuchtigkeit, wie beispielsweise
in einer Wüstenumgebung,
verzögert
ein Halten eines Blatts Papier für
sieben Sekunden, wie man es in einer feuchten Region machen würde, ein
Duplexdrucken unnötig.
Diese gleichen Verzögerungen werden
eingefahren, um Runzelprobleme bei einem Drucken von einseitigen
Blättern
zu vermeiden. Für
eine Stiftwartung wäre
es erwünscht,
die Umgebungsfeuchtigkeit zu kennen, so dass der Typ einer Wartungsroutine,
die an den Druckköpfen
nach einem Abdecken und vor einem Druckauftrag durchgeführt wird,
optimiert werden kann. Zusätzlich
können
durch ein Kennen einer Feuchtigkeitshistorie des Druckers Dampftransferratenberechnungen
vorgenommen werden, um die Menge an Tinte zu bestimmen, die aufgrund
einer Verdampfung verloren gegangen ist, was dann in Verbindung
mit einem Tropfenzäh len
oder anderen Maßnahmen
verwendet werden kann, um vorauszusagen, wann sich eine Tintenstrahlkassette
einer leeren Bedingung nähert, was
ermöglicht,
dass eine Bedienperson gewarnt wird, bevor die Kassette trocken
läuft.
-
Offensichtlich
kann eine Vielfalt von unterschiedlichen Druck-, Wartungs- und anderen
Leistungsfähigkeitsoperationen
eingestellt und optimiert werden, falls lediglich die Umgebungsfeuchtigkeit
zu dem Druckmechanismus eingegeben würde. Somit ist es ein Ziel
hierin, ein Umweltfaktormessungseingangssignal zu einem Tintenstrahldruckmechanismus
zu liefern, der dieses Eingangssignal verwenden kann, um eine Druckerleistungsfähigkeit
zu optimieren, um schnelle Druckkopieausgaben hoher Qualität zu liefern.
-
Die
US-A-4 854 160 offenbart einen Temperatur- und Feuchtigkeitssensor
zum Überwachen
der relativen Feuchtigkeit von gestapelten Papierblättern.
-
Die
unterschiedlichen Aspekte der Erfindung sind in den Ansprüchen 1,
7, 13, 17 dargestellt.
-
Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
dargestellt.
-
Zeichnungsfiguren
-
1 ist
eine fragmentierte, teils schematische, perspektivische Ansicht
einer Form eines Tintenstrahldruckmechanismus, der zwei unterschiedliche
Ausführungsbeispiele
eines optischen Feuchtigkeits- und/oder Temperaturerfassungssystems
zum Bestimmen dieser Umweltfaktoren umfasst, die ein Tintenstrahldrucken
beeinflussen.
-
2 ist
eine vergrößerte perspektivische
Ansicht einer Form einer Wartungsstation von 1.
-
3 und 4 sind
vergrößerte Seitenaufrisse
der Wartungsstation von 1, wobei genauer gesagt:
- i. 3 einen Sensor während einer
Erfassungsoperation zeigt; und
- ii. 4 den Sensor in einer Ruhestellung
zeigt.
-
5 ist
eine vergrößerte obere
Draufsicht einer Form des Sensors von 1.
-
6 ist
eine vergrößerte obere
Draufsicht einer anderen Form des Sensors von 1.
-
Detaillierte
Beschreibung
-
1 stellt
ein Ausführungsbeispiel
eines Tintenstrahldruckmechanismus, hier als ein Tintenstrahldrucker 20 gezeigt,
dar, der gemäß der vorliegenden
Erfindung aufgebaut ist und der zum Drucken für Geschäftsberichte, Korrespondenz,
Desktop-Publishing und dergleichen in einer Industrie-, Büro-, Heim-
oder anderen Umgebung verwendet werden kann. Es ist eine Vielfalt
von Tintenstrahldruckmechanismen im Handel erhältlich. Beispielsweise umfassen
einige der Druckmechanismen, die die vorliegende Erfindung verkörpern können, Plotter,
tragbare Druckeinheiten, Kopierer, Kameras, Videodrucker und Faksimilemaschinen,
um einige zu nennen. Der Zweckmäßigkeit
halber sind die Konzepte der vorliegenden Erfindung in der Umgebung
eines Tintenstrahldruckers 20 dargestellt.
-
Während es
offensichtlich ist, dass die Druckerkomponenten von Modell zu Modell
variieren können, umfasst
der typische Tintenstrahldrucker 20 ein Chassis 22,
das durch ein Gehäuse
oder eine Verkleidungsumhüllung 24,
typischerweise aus einem Kunststoffmaterial, umgeben ist. Blätter von
Druckme dien werden durch ein Druckmedienhandhabungssystem 26,
das gemäß der vorliegenden
Erfindung aufgebaut ist, durch eine Druckzone 25 hindurch
zugeführt.
Die Druckmedien können
irgendein Typ eines geeigneten Blattmaterials sein, wie beispielsweise
Papier, Kartenstoff, Transparentfolien, Stoff, Mylar und dergleichen,
aber der Zweckmäßigkeit
halber ist das dargestellte Ausführungsbeispiel
unter Verwendung von Papier als dem Druckmedium beschrieben. Das
Druckmedienhandhabungssystem 26 weist eine Zuführablage 28 zum
Speichern von Blättern
von Papier vor einem Drucken auf. Eine Reihe von herkömmlichen
motorangetriebenen Papierantriebsrollen (nicht gezeigt) können verwendet
werden um die Druckmedien von der Ablage 28 in die Druckzone 25 zu
einem Drucken zu bewegen. Nach einem Drucken landet das Blatt dann
an einem Ausgabeablageabschnitt 30. Alternativ kann das
Blatt gerichtet werden, um einen Duplexmechanismus zu durchlaufen,
wie beispielsweise einen modularen Duplexmechanismus 31,
der das Blatt zu einem Drucken an der von der zu zuerst bedruckten
Oberfläche
abgewandten Oberfläche
umdreht. Ein geeigneter Duplexmechanismus ist in dem US-Patent Nr. 6,167,231
beschrieben, das gegenwärtig
an die vorliegende Anmelderin, die Hewlett-Packard Company, übertragen
ist. Das Medienhandhabungssystem 26 kann eine Reihe von
Einstellungsmechanismen zum Aufnehmen unterschiedlicher Größen von
Druckmedien, einschließlich
Letter, Legal, A4, Umschläge,
etc., wie beispielsweise gleitende Längen- und Breiteneinstellungshebel 32 und 33 für die Eingabeablage und
einen gleitenden Längeneinstellungshebel 34 für die Ausgabeablage
umfassen.
-
Der
Drucker 20 weist ferner eine Druckersteuerung auf, schematisch
als ein Mikroprozessor 35 dargestellt, die Anweisungen
von einer Host-Vorrichtung empfängt,
typischerweise einem Computer, wie beispielsweise einem Personalcomputer
(nicht gezeigt). Tatsächlich
können
viele der Druckersteuerungsfunktionen durch den Hostcomputer durch
Elektronik an Bord des Druckers oder durch Wechselwirkungen zwischen denselben
durchgeführt
werden. Wie derselbe hierin verwendet ist, umschließt der Ausdruck „Druckersteuerung 35" diese Funktionen,
ob dieselben durch den Hostcomputer, den Drucker, eine Zwischenvorrichtung
zwischen denselben oder durch eine kombinierte Wechselwirkung derartiger
Elemente durchgeführt
werden. Die Druckersteuerung 35 kann ferner ansprechend
auf Benutzereingaben wirksam sein, die durch ein Tastenfeld (nicht
gezeigt) geliefert werden, das an dem Äußeren der Verkleidung 24 positioniert
ist. Ein Monitor, der an der Verkleidung 24 befestigt oder
mit dem Computer-Host gekoppelt ist, kann verwendet werden, um einer
Bedienperson visuelle Informationen anzuzeigen, wie beispielsweise
den Druckerstatus oder ein spezielles Programm, das an dem Hostcomputer
ausgeführt
wird. Personalcomputer, die Eingabegeräte derselben, wie beispielsweise
eine Tastatur und/oder eine Mausvorrichtung, und Monitore, sind
Fachleuten auf dem Gebiet alle gut bekannt.
-
Ein
Wagenführungsstab 36 ist
an dem Chassis 22 befestigt, um eine Abtastachse bzw. Bewegungsachse 38 zu
definieren. Der Führungsstab 36 trägt einen
sich hin- und herbewegenden Tintenstrahlwagen 40 verschiebbar,
der sich über
die Druckzone 25 hin und her und in eine Wartungsregion 42 bewegt.
Ein geeigneter Typ eines Wagentragesystems ist in dem US-Patent Nr. 5,366,305
beschrieben, das an Hewlett-Packard Company, die Anmelderin der
vorliegenden Erfindung, übertragen
ist. Ein herkömmliches
Wagenantriebssystem kann verwendet werden, um den Wagen 40 einschließlich eines
Positionsrückkopplungssystems
anzutreiben, das Wagenpositionssignale zu der Steuerung 35 übermittelt.
Ein Wagenantriebsgetriebe und eine Gleichstrommotoranordnung können beispielsweise
gekoppelt sein, um einen Endlosriemen anzutreiben, der in einer herkömmlichen
Weise an dem Stiftwagen 40 gesichert ist, wobei der Motor
ansprechend auf Steuersignale wirksam ist, die von der Druckersteuerung 35 empfangen
werden. Um Wagenpositionsrückkopplungsinformationen
zu der Druckersteuerung 35 zu liefern, kann ein optischer
Codierer-Leser an dem Wagen 40 befestigt sein, um einen Codiererstreifen
zu lesen, der sich entlang dem Weg einer Wagenbewegung erstreckt.
-
Innerhalb
der Wartungsregion 42 ist eine Wartungsstation 44 gehäust. Die
Wartungsstation 44 umfasst eine translatorisch bewegbare
Palette 45, die sich in eine Vorwärtsrichtung, die durch einen
Pfeil 46 angegeben ist, und in eine Rückwärtsrichtung, die durch einen
Pfeil 47 angegeben ist, bewegt, wenn dieselbe durch einen
Motor 48 angetrieben ist, der ansprechend auf Anweisungen
wirksam ist, die von der Steuerung 35 empfangen werden.
Während
eine Vielfalt unterschiedlicher Mechanismen verwendet werden kann,
um den Antriebsmotor 48 mit der Palette 45 zu
koppeln, treibt vorzugsweise eine herkömmliche Untersetzungsgetriebeanordnung
ein Ritzelzahnrad, das eine Zahnstange in Eingriff nimmt, die entlang
der unteren Oberfläche
der Palette 45 gebildet ist, wie es beispielsweise in den
US-Patenten Nr. 5,980,018 und 6,132,026 gezeigt ist, die beide an
die vorliegende Anmelderin, die Hewlett-Packard Company, übertragen
sind.
-
In
der Druckzone 25 empfängt
das Medienblatt Tinte von einer Tintenstrahlkassette, wie beispielsweise
einer Kassette 50 für
schwarze Tinte und/oder einer Kassette 52 für Farbtinte.
Die Kassetten 50 und 52 werden durch Fachleute
auf dem Gebiet häufig
auch „Stifte" genannt. Der dargestellte
Farbstift 52 ist ein Dreifarbenstift, obwohl bei einigen
Ausführungsbeispielen
ein Satz von diskreten Einfarbenstiften verwendet werden kann. Während der
Farbstift 52 eine pigmentbasierte Tinte enthalten kann,
ist für
die Zwecke einer Darstellung der Stift 52 als drei farbstoffbasierte
Tintenfarben enthaltend beschrieben, wie beispielsweise Cyan, Gelb
und Magenta. Der Stift 50 für schwarze Tinte ist hierin
als eine pigmentbasierte Tinte enthaltend dargestellt. Es ist offensichtlich,
dass andere Typen von Tinten ebenfalls bei den Stiften 50, 52 verwendet
werden können,
wie beispielsweise thermoplast-, wachs- oder paraffinbasierte Tinten,
sowie Hybride oder zusammengesetzte Tinten, die sowohl Farbstoff-
als auch Pigmentcharakteristika aufweisen.
-
Die
dargestellten Stifte 50, 52 umfassen jeweils Reservoire
zum Speichern eines Tintenvorrats. Die Stifte 50, 52 weisen
jeweilige Druckköpfe 54, 56 auf,
die jeweils eine Öffnungsplatte
mit einer Mehrzahl von Düsen
aufweisen, die in einer Fachleuten auf dem Gebiet gut bekannte Weise
durch dieselbe hindurch gebildet sind. Die dargestellten Druckköpfe 54, 56 sind
thermische Tintenstrahldruckköpfe,
obwohl andere Typen von Druckköpfen
verwendet werden können,
wie beispielsweise piezoelektrische Druckköpfe. Diese Druckköpfe 54, 56 umfassen
typischerweise eine Substratschicht, die eine Mehrzahl von Widerständen aufweist,
die den Düsen
zugeordnet sind. Auf ein Versorgen eines ausgewählten Widerstands mit Energie
hin wird eine Gasblase gebildet, um ein Tintentröpfchen aus der Düse und auf
Medien in der Druckzone 25 auszustoßen. Die Druckkopfwiderstände werden
ansprechend auf Freigabe- oder Abfeuerbefehlsteuersignale selektiv
mit Energie versorgt, die durch einen herkömmlichen Mehrleiterstreifen
(nicht gezeigt) von der Steuerung 35 zu dem Druckkopfwagen 40 und
durch herkömmliche
Verbindungen zwischen dem Wagen und den Stiften 50, 52 zu den
Druckköpfen 54, 56 geliefert
werden können.
-
Vorzugsweise
liegt die äußere Oberfläche der Öffnungsplatten
der Druckköpfe 54, 56 in
einer gemeinsamen Druckkopfebene. Diese Druckkopfebene kann als
eine Referenzebene zum Einrichten einer erwünschten Medien-zu-Druckkopf-Beabstandung
verwendet werden, die eine wichtige Komponente einer Druckqualität ist. Ferner
kann diese Druckkopfebene auch als eine Wartungsreferenzebene dienen,
auf die die verschiedenen Geräte
der Wartungsstation 45 für eine optimale Stiftwartung
eingestellt sein können.
Eine ordnungsgemäße Stiftwartung
verbessert nicht nur eine Druckqualität, sondern verlängert auch
eine Stiftlebensdauer durch ein Beibehalten der Unversehrtheit der
Druckköpfe 54 und 56.
Um die Stifte 50, 52 gegen Ausrichtungspunkte
sicher in Posi tion zu halten, die innerhalb des Wagens 40 gebildet
sind, umfasst der Wagen 40 vorzugsweise Schwarz- und Farbstiftverriegelungen 57, 58,
die die Stifte 50, 52 wie in 1 gezeigt
in Position festklemmen.
-
2 zeigt
eine Form der Wartungsstation 54, die gemäß der vorliegenden
Erfindung aufgebaut ist. Die Palette 45 kann eine Vielfalt
unterschiedlicher Wartungsbauglieder zum Beibehalten der Unversehrtheit der
Druckköpfe 54, 56 tragen,
wie beispielsweise Druckkopfwischer, Vorbereitungsvorrichtungen
(Primer), Lösungsmittelapplikatoren,
Abdeckungen und dergleichen. Diese verschiedenen Wartungsbauglieder
sind in den Zeichnungsfiguren als Schwarz- und Farbabdeckungen 60, 62 zum
Abdichten der Druckköpfe 54, 56 der
jeweiligen Stifte 50, 52 dargestellt. Vorzugsweise
ist die Palette 45 zwischen einem unteren Rahmenabschnitt 62 und
einem oberen Rahmenabschnitt 56 der Wartungsstation 44 gehäust. Wie
es oben erwähnt
ist, treibt der Motor 48 die Palette 45 in die
Vorwärts-
und die Rückwärtsrichtung
der Pfeile 46 und 47 an, um die verschiedenen
Wartungskomponenten in Kontakt mit den Druckköpfen 54, 56 zu
bringen. Der untere Rahmenabschnitt 64 definiert vorzugsweise
ein Abfalltintenreservoir oder Auswurfbecken 68, das Tinte
aufnimmt, die bei einer Auswurfroutine aus den Druckköpfen 54, 56 abgeführt bzw.
gespült
wird.
-
Die
Wartungsstation 44 umfasst ein optisches Umweltfaktorerfassungssystem 70,
das gemäß der vorliegenden
Erfindung aufgebaut ist und hier als entlang einer außerhalb
gelegenen Wand 72 des unteren Rahmens 64 befestigt
gezeigt ist. Wie derselbe hierin verwendet wird, bezieht sich der
Ausdruck „innerhalb
gelegen" auf Elemente,
die der Druckzone 25 zugewandt sind, und der Ausdruck „außerhalb
gelegen" bezieht
sich auf Elemente, die der Druckzone abgewandt sind. Zuerst wird
eine Erläuterung
des Aufbaus des Umweltfaktorerfassungssystems 70 gegeben,
gefolgt durch eine Erörterung
des Betriebs desselben. Das optische Umweltfaktorerfassungssystem 70 umfasst
eine Plattform 74, die von der außerhalb gelegenen Wartungsstationsrahmenwand 72 nach
außen
vorsteht. Die Plattform 74 trägt ein optisches Umweltfaktorindikatorbauglied
oder eine optische Umweltfaktorindikatorkarte 75, das oder
die die optische Erscheinung desselben oder derselben ansprechend
auf verschiedene Veränderungen
bei bestimmten Umweltfaktoren ändert,
wie es unten detaillierter beschrieben ist.
-
2 und 3 zeigen
die Indikatorkarte 75 offen und freigelegt zum Lesen. Um
die Indikatorkarte 75 während
verschiedener Druckkopfwartungsroutinen, wie beispielsweise während einer
Auswurfroutine, bei der die Druckköpfe 54, 56 selektiv
Tinte in das Auswurfbecken 68 ausstoßen oder „auswerfen", sauber zu halten, kann das Erfassungssystem 70 ein
Indikatorabdeckungsbauglied umfassen, wie beispielsweise eine Gleitabdeckung 76.
Vorzugsweise ist die Abdeckung 76 durch eine Führungsspur,
ein Schienen- und Läufersystem oder
eine andere Gleitverbindungseinrichtung an der Plattform 74 angebracht,
so dass sich die Abdeckung 76 sowohl in die Vorwärtsrichtung 46 als
auch die Rückwärtsrichtung 47 bewegen
kann.
-
3 und 4 zeigen,
wie die Abdeckung 76 von einer zurückgezogenen oder Ruheposition,
die in 3 gezeigt ist, zu einer aktiven oder Bedeckungsposition,
die in 4 gezeigt ist, bewegt wird. Bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
wird die Palette 45 verwendet, um die Abdeckung 76 zwischen
dieser Ruhe- und der aktivierten Position übergehen zu lassen. Die Abdeckung 76 weist
vorzugsweise ein Ineingriffnahmebauglied auf, wie beispielsweise
eine sich abwärts
erstreckenden Fingerabschnitt 80, der von der Abdeckung 76 abwärts in den
Auswurfbeckenabschnitt 68 der Wartungsstation 44 vorsteht.
Um die Abdeckung zu öffnen, trägt die Palette 45 ein
erstes Ineingriffnahmebauglied 82, das in 3 als
das Abdeckungsfingerbauglied 80 in Eingriff nehmend gezeigt
ist, wenn sich der Wagen 45 in die Vorwärtsrichtung 46 bewegt.
Bei einem ausgewählten
Abstand weg von dem ersten Bauglied 82 ist ein zweites
Ineingriff nahmebauglied 84 positioniert, das ebenfalls
von der Palette 45 vorsteht, um das Abdeckungsfingerbauglied 80 in
Eingriff zu nehmen. Wie es in 4 gezeigt
ist, hat das zweite Ineingriffnahmebauglied 84 den Abdeckungsfinger 80 in
Eingriff genommen, um die Abdeckung 86 über die Indikatorkarte 75 zu
bewegen, wenn sich die Palette 45 in die Rückwärtsrichtung 47 bewegt.
-
Der
exakte Abstand, der verwendet wird, um das erste und das zweite
Ineingriffnahmebauglied 82 und 84 voneinander
zu trennen, hängt
von dem Typ einer Wartung ab, der an den Druckköpfen 54, 56 vorgenommen
werden soll, während
die Indikatorabdeckung 76 entweder geöffnet oder geschlossen ist.
Zum Beispiel ist die Abdeckung 76 während eines Auswerfens und
Wischens des Druckkopfs unter Verwendung von Wischern (nicht gezeigt),
die durch die Palette 45 getragen sind, vorzugsweise geschlossen
(4). Während der
Bedeckungsoperation, bei der die Druckköpfe 54, 56 durch
die Schwarz- und Farbabdeckungen 60, 62 während Perioden
einer Druckerinaktivität
abgedichtet werden, wäre
es erwünscht,
die Abdeckung 76 offen aufzuweisen, um die Indikatorkarte 75 für ein Lesen
freizulegen (3).
-
Um
Vermerke an der Indikatorkarte 75 zu lesen, umfasst das
optische Umweltfaktorerfassungssystem 70 vorzugsweise einen
optischen Sensor 85, wie beispielsweise den optischen Einfarbensensor,
der in dem US-Patent Nr. 6,036,298 beschrieben ist, das gegenwärtig an
die vorliegende Anmelderin, die Hewlett-Packard Company, übertragen
ist. Der dargestellte optische Sensor 85 umfasst einen
Körper 86,
der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
durch eine außerhalb
gelegene Seitenwand der Druckkopfkassette 40 getragen ist.
Der Körper 86 häust mehrere
Komponenten, einschließlich
eines Beleuchtungselementes 88, wie beispielsweise einer
blaues oder violettblaues Licht emittierenden Diode („LED"). Der Körper 86 häust ferner
einen Photosensor 90 zusammen mit optionaler Elektronik
für den
Photosensor, wie beispielsweise einem Verstärker 92. Der Photosensor 90 empfängt Licht
durch ein Linsenelement 94 wobei das Betrachtungsfeld von Licht,
das zu der Linse 94 durchläuft, durch ein Fenster oder
eine Blende 95 begrenzt ist. Optional kann ein optisches
Filter (nicht gezeigt) in dem Blendenfenster 95 platziert
sein. Der Sensorkörper 86 kann
ferner zusätzliche
Beleuchtungselemente unterschiedlicher Farben zusammen mit zusätzlichen
Photosensoren und verwandten Linsenelemente, etc. häusen, wie
beispielsweise einen Photosensor zum Überwachen einer Beugungsreflexion
von der Karte 75 und einen anderen Photosensor zum Überwachen
einer Spektralreflexion von der Karte 75. 3 zeigt
das LED-Element 88, das die Indikatorkarte 75 mit
einem Beleuchtungsstrahl 96 beleuchtet. Der Beleuchtungsstrahl 96 trifft
auf die Indikatorkarte 75 und reflektiert dann von der
Karte weg, um einen reflektierten Strahl 98 zu bilden,
der ein optisches Filterelement, die Blende 95 und die
Linse 94 durchläuft,
bevor derselbe durch den Photosensor 90 empfangen wird.
-
Das
soweit beschriebene optische Umweltfaktorerfassungssystem 70 kann
als ein statisches Erfassungssystem betrachtet werden, weil der
Druckkopfwagen 40 bei einer stationären Position fest bleibt, während der
Indikator 75 betrachtet wird. 1 zeigt
ein optionales alternatives Ausführungsbeispiel,
ein sich bewegendes optisches Umweltfaktorerfassungssystem 70' kann anstelle
von oder in Verbindung mit dem Erfassungssystem 70 verwendet
werden. Bei dem dargestellten bewegbaren Erfassungssystem 70' ist ein optisches
Umweltindikatorbauglied oder eine optische Umweltindikatorkarte 100 in
der Druckzone 25 an einem Abschnitt des Medientragesystems
befestigt, der hier als eine Auflageplatte 102 gezeigt
ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die Indikatorkarte 100 zu dem linken Ende der Auflageplatte 102 hin
entfernt von der Wartungsstation 44 positioniert, um zu
vermeiden, dass die Indikatorkarte 100 mit Tintenaerosol
verunreinigt wird, das durch die Druckköpfe 54, 56 während Auswurfroutinen über dem
Wartungsstationsauswurfbecken 68 erzeugt wird. Vorzugsweise
ist die Indika torkarte 100 entlang der Auflageplatte 102 bei
einer Position befestigt, bei der der optische Sensor 85 über der
Indikatorkarte durchläuft,
wenn derselbe über
die Druckzone 25 in die Richtung der Bewegungsachse 38 schwenkt
oder sich hin und her bewegt.
-
5 stellt
eine Form der Indikatorkarte
75 dar, die gemäß der vorliegenden
Erfindung aufgebaut ist. Vorzugsweise weist die Indikatorkarte
75 eine
Stützschicht
104 auf,
die an die Trägerplattform
74 angehaftet oder
mit derselben verbunden ist. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Stützschicht
104 mit
verschiedenen Konzentrationen eines Materials imprägniert sein,
das auf Veränderungen
bei der Temperatur, der relativen Feuchtigkeit oder anderen Umweltfaktoren
reagiert. Um beispielsweise Veränderungen
bei der relativen Feuchtigkeit zu erfassen, kann die dargestellte
Stützschicht
104 aus
einem porösen
Medium aufgebaut sein, wie beispielsweise einem Löschpapier,
das mit einer bekannten Konzentration einer Kobaltchloridlösung imprägniert wurde,
wie es beispielsweise in
5 durch einen Sensorblock
106 angegeben
ist. Durch ein Überwachen
der Farbveränderungen
eines einzigen Blocks
106, der bei dem dargestellten Beispiel
von einer blauen Farbe, falls die Feuchtigkeit niedriger als ein
ausgewählter
Referenzwert ist, über
eine Lavendelfarbe („Lav.") nahe dem bekannten
Wert zu einer rosa Farbe, wenn die Feuchtigkeit über dem bekannten Wert liegt, übergeht,
wie es in Tabelle 1 unten angegeben ist, bei der der bekannte Wert
als X% einer relativen Feuchtigkeit angegeben ist. Tabelle
1: Farbe des Sensorblocks 106
-
In
Tabelle 1 oben werden die Ausdrücke „Trocken" und „Feucht" verwendet, um den
Leser bei einem Begreifen zu unterstützen, welches Ende der Skala
sich auf welche Bedin gung bezieht. Eine „trockene" Bedingung ist beispielsweise normal
einer Wüstenumgebung
zugeordnet, während
eine „feuchte" Bedingung normalerweise
einer tropischen Umgebung zugeordnet ist, obwohl es offensichtlich
ist, dass während
eines Wolkenbruchs eine Wüste
eine kurze Zeitperiode lang eine sehr feuchte Umgebung werden kann.
-
Eine
weitere Erhöhung
bei einer Genauigkeit kann ein Hinzufügen eines zweiten Kobaltchloridvermerks
107 zu
der Stützschicht
104 erhalten
werden, der hier ausgewählt
ist, um bei einer unterschiedlichen relativen Feuchtigkeit als der
erste Vermerkt
106 zu reagieren. Falls beispielsweise der
Vermerk
107 bei einer höheren
relativen Feuchtigkeit als der Vermerk
106 reagieren würde, beispielsweise
bei einem Wert von Y%, dann können
die Farbveränderungen
der Vermerke
106 und
107 mit Bezug auf die Änderungen
bei der relativen Feuchtigkeit sein, wie es unten in Tabelle 2 angegeben
ist. Tabelle
2: Farbe der Sensorblöcke
106 & 107
-
Durch
ein Hinzufügen
eines dritten Vermerks
108 zu der Indikatorkarte
75 können tatsächlich größere Grade
einer Genauigkeit und einer Feuchtigkeitsmessung erhalten werden.
Falls dieser dritte Vermerk
108 mit einer Kobaltchloridkonzentration
formuliert wäre,
um bei einer höheren
Feuchtigkeit als einer der Vermerke
106 oder
107 zu
reagieren, beispielsweise bei einer relativen Feuchtigkeit von Z%,
dann ist der Betrieb der Indikatorkarte
75, wie es in Tabelle
3 unten gezeigt ist. Tabelle
3: Farbe der Sensorblöcke
106–108
-
Zusätzliche
Vermerke können
zu der Indikatorkarte 75 hinzugefügt werden, obwohl bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel,
bei dem die Indikatorkarte 75 stationär an der Wartungsstationsträgerplattform 74 befestigt
ist, die Menge an physischem Raum, der zum Betrachten dieser Vermerke 106 –108 verfügbar ist, in
einem praktischen Sinn bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
durch ein Betrachtungsfeld 110 begrenzt ist, wie es in 5 in
gestrichelten Linien angegeben ist, das durch die Optiksensorblende 95 eingerichtet
ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
kann das aktuelle kommerzielle Ausführungsbeispiel eines bevorzugten
optischen Sensors 85 von dem gleichen Aufbau sein, wie
derselbe, der in dem Farbtintenstrahldruckermodell Deskjet® 990
von der Hewlett-Packard Company verkauft wird. Der dargestellte
Sensor 85 weist ein Betrachtungsfeld 110 auf,
das auf der Größe der Fensteröffnung der
Blende 95 basiert, was in der Größenordnung von 1 mm (Millimeter)
mal 2 mm liegt.
-
Bei
unserem ersten Beispiel für
die Indikatorkarte 75, bei dem lediglich ein einziger Vermerk 106 verwendet
wurde (siehe Tabelle 1 oben), spannt sich vorzugsweise der Vermerk 106,
um das gesamte Betrachtungsfeld 110 des optischen Sensors 85 zu
bedecken. Falls lediglich zwei Vermerke 106 und 107 an
der Indikatorkarte 75 platziert wären, sind gleichermaßen die
Form und Position derselben erweitert, um den größten Abschnitt des Betrachtungsfelds 110 zu
umschließen. 5 stellt
das Betrachtungsfeld 110 für eine Karte 75 mit
drei Vermerken dar, die die Vermerke 106–108 aufweist.
Die Überlappung
der Vermerke 106–108 über die Kanten
des Betrachtungsfelds 110 hinaus ist vorgesehen, um eine
jegliche Reflexion von der Stützschicht 104 zu
minimieren und um dadurch dem Photosensor 96 ein genaueres
Lesen zu liefern.
-
Gleichermaßen ist
für das
optische Umweltfaktorerfassungssystem 70' mit sich bewegendem Wagen ein
Ausführungsbeispiel
einer Indikatorkarte 100 in 6 als eine
Trägerschicht 112 aufweisend
gezeigt. Bei diesem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Trägerschicht 112 ein
Blatt von Kartenstoff, das eine untere Oberfläche aufweist, die mit einer
Haftmittelschicht beschichtet ist, die an der Auflageplatte 102 verbunden
ist, wie es in 1 gezeigt ist. Bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
weist die Trägerschicht 112 eine
obere Oberfläche
auf, an der eine Reihe von Indikatorlöschpapierausschnitten 114, 115, 116, 117 und 118 verbunden sind,
wobei jeder Vermerk oder Indikatorfleck 114–118 mit
einer unterschiedlichen Konzentration von Kobaltchlorid gesättigt ist,
um graduelle Veränderungen
bei einer Feuchtigkeit zu erfassen. Schrittweise Veränderungen
bei einer relativen Feuchtigkeit zwischen benachbarten Vermerken
können
5%, 10%, 15%, 20% etc. betragen, abhängig von der speziellen Implementierung.
Außerdem
sind gleiche Schritte zwischen jedem der Vermerke 114–118 nicht
erforderlich, falls die Drucksysteme des Druckers 20 über bestimmte
Bandbreiten nicht empfindlich sind. Beispielsweise können die
Druckroutinen lediglich unter sehr trockenen Bedingungen in der
Größenordnung
von 10–20%
relativer Feuchtigkeit oder unter sehr feuchten Bedingungen in der
Größenordnung
von 80–90%
relativer Feuchtigkeit beeinflusst sein, während Bedingungen zwischen
diesen Extremen, beispielsweise in der Größenordnung von 30–70% relativer
Feuchtigkeit, als in einem normalen Betriebsbereich betrachtet werden,
bei dem Druckmodi durch eine Feuchtigkeit unbeeinflusst sind. Bei
einem derartigen Beispiel kann der Vermerk 114 imprägniert sein,
um eine Farbe bei 10% relativer Feuchtigkeit zu ändern, der Vermerk 115 bei
20% relati ver Feuchtigkeit, der Vermerkt 116 bei 50% relativer
Feuchtigkeit, der Vermerk 117 bei 80°s relativer Feuchtigkeit und
der Vermerk 118 bei 90% relativer Feuchtigkeit.
-
Bei
diesem Beispiel mit 10/20/80/90% relativer Feuchtigkeit zum Aufbauen
der Indikatorkarte 100 bewegt der Wagen 40 den
optischen Sensor 85 sequentiell über jeden der Vermerke 114 –118 oder
in umgekehrter Reihenfolge von dem Vermerk 118 zu dem Vermerk 114,
wobei nach einer Farbveränderung
von Rosa zu Blau gesucht wird, um eine lavendelfarbene Übergangsregion
zu finden, die die aktuelle relative Feuchtigkeit angibt. Falls
beispielsweise der optische Sensor 85 herausfände, dass
die Vermerke 114, 115 und 116 alle von einer
rosa Farbe sind, der Vermerk 117 von einer Lavendelfarbe
ist und der Vermerk 118 von einer blauen Farbe ist, dann
interpretiert die Steuerung 35 die Umgebungsbedingungen
als bei 80% relativer Feuchtigkeit. Bei dieser höheren (80%) Feuchtigkeit können Druckroutinen
verlangsamt werden, um mehr Zeit zu ermöglichen, damit flüchtige Bestandteile
innerhalb der Tinten trocknen. Zusätzlich kann eine Zeitverzögerung zwischen Druckblätter bei
einem Mehrblatt-Druckauftrag
eingefügt
werden, wobei ermöglicht
wird, dass ein vorhergehend bedrucktes Blatt trocknet, bevor das
nächste
Blatt auf dasselbe in der Ausgabeablage 30 fallengelassen wird,
um ein Verschmieren des früher
bedruckten Blatts zu vermeiden. Diese Verzögerung oder Trocknungszeit
kann eingestellt werden, wie beispielsweise durch ein Erhöhen der
Trocknungszeitverzögerung
bei Bedingungen hoher, Feuchtigkeit und ein Verringern der Trocknungszeitverzögerung bei
Bedingungen niedriger Feuchtigkeit. Bei einem Tintenstrahldruckmechanismus,
der eine Hilfstrockenfähigkeit
aufweist, wie beispielsweise bei Druckern, die interne Heizer aufweisen,
kann bei Bedingungen hoher Feuchtigkeit zusätzliche Wärme angelegt werden, um das
Trocknen der Tinte zu beschleunigen und die Trocknungszeit auf ein
kürzeres Intervall
zu reduzieren.
-
Falls
als ein anderes Beispiel anstelle dessen der Vermerk 115 lavendelfarben
wäre, der
Vermerk 114 von einer rosa Farbe wäre und die Vermerke 116–118 von
einer blauen Farbe wären,
dann interpretiert die Steuerung 35 diese Informationen
von dem Sensor 85 als 20% relative Feuchtigkeit. Unter
diesen relativ trockenen (20%) Bedingungen können Druckgeschwindigkeiten
erhöht
werden, weil trockene Bedingungen ermöglichen, dass die flüchtigen
Bestandteile innerhalb der Tinten schneller trocknen. Beispielsweise
kann während
Duplexdruckoperationen, bei denen es normalerweise eine Verzögerungszeit
von sieben Sekunden zwischen einem Drucken einer ersten Seite eines
Blatts und einer zweiten Seite gibt, die Verzögerungszeit von einer nominalen
Verzögerungszeit
von sieben Sekunden auf drei oder vier Sekunden verringert werden.
-
Durch
ein Ermöglichen,
dass die Druckersteuerung 35 durch die Verwendung des Umweltfaktorerfassungssystems 70, 70' verstehen kann,
dass sich der Drucker in einer feuchten Umgebung befindet, bei dem Beispiel über 80%
Feuchtigkeit, ist somit eine Druckqualität durch ein ermöglichen
einer zusätzlichen
Trocknungszeit für
die Tinten an Mehrseiten-Druckaufträgen erhöht. Durch
ein Ermöglichen,
dass die Steuerung 35 weiß, dass sich der Drucker in
einer relativ trockenen Umgebung befindet, hier weniger als 20%
relative Feuchtigkeit, ist gleichermaßen ein Durchsatz durch ein
Eliminieren von etwas der zusätzlichen
Trocknungszeit erhöht,
die während
nominaler Bedingungen besonders bei einem Duplexdrucken erforderlich
ist. Natürlich
verwendet die Steuerung 35 Wagenpositionsrückkopplungsinformationen,
wie beispielsweise von dem herkömmlichen
Codierersystem, das oben erwähnt
ist, um zu interpretieren, welchen der Vermerkte 114–118 der
optische Sensor 80 gegenwärtig betrachtet. Während in 6 kreisförmige Vermerkte 114–118 dargestellt
sind und in 5 rechteckige Vermerke 106–108 gezeigt
sind, ist es außerdem
offensichtlich, dass entweder diese Vermerkformen oder andere Formen
bei verschiedenen Implementierungen verwendet werden können.
-
Während die
dargestellten Ausführungsbeispiele
soweit hinsichtlich Feuchtigkeitssensoren beschrieben wurden, ist
es offensichtlich, dass die Indikatorkarte 75, 100 aufgebaut
sein kann, um andere Umweltfaktoren zu messen, wie beispielsweise
Temperatur. Zum Messen von Veränderungen
bei einer Temperatur kann das Löschpapiermaterial
der Vermerkte 106–108, 114–118 mit
thermochromatischen Materialien imprägniert sein, die eine Farbe
ansprechend auf Temperaturveränderungen ändern. Alternativ
können
die Indikatorkarten 75, 100 ein temperaturempfindliches
cholesterisches Flüssigkristallmaterial
tragen, das eine Erscheinung ansprechend auf Farbveränderungen ändert, das
im Handel erhältlich
ist. Einige dieser Flüssigkristall-Temperaturindikatorstreifen
verändern
sich beispielsweise von einer schwarzen zu einer weißen Farbe,
so dass der Temperaturwert gegen einen weißen Hintergrund lesbar ist,
wobei alle anderen Temperaturwerte verdunkelt sind. Somit würde der
optische Sensor 85 die Position des weißen Bands parallel zu der Abtastachse 38 erfassen,
dann würde
die Steuerung 35 die Position des weißen Bands mit der Umgebungstemperatur
korrelieren, wobei die Position-gegenüber-Temperatur-Beziehung in dem
Speicher der Steuerung vorhergehend gespeichert oder kalibriert
wurde.
-
Ein
Fehler der gegenwärtig
erhältlichen
Feuchtigkeitsindikatorkarten, die bisher studiert wurden, ist die Tendenz
derselben, auszuwaschen, wenn dieselben Feuchtigkeiten über 90% über eine
Periode von 36 Stunden oder länger
ausgesetzt sind. Ein derartiger Umstand könnte durch den optischen Sensor 85 gelesen
und zu der Steuerung 35 übermittelt werden. Auf ein
Empfangen von Informationen hin, dass sich die Indikatorkarte 75, 100 ausgewaschen
hat, d. h. eine weißlich
rosa Farbe angenommen hat, abhängig
von der Farbe des Vermerks 114, kann die Steuerung 35 dann
eine Bedienperson über
diesen Zustand warnen und/oder vorgabemäßig zu der nominalen Druckroutine übergehen,
die eine Annahme eines ungünstigsten
Falls verwendet, dass der Drucker 20 permanent in einer
feuchten Umgebung positioniert ist, wodurch eine Druckgeschwindigkeit
und ein Durchsatz zugunsten eines Beibehaltens einer hohen Druckqualität geopfert
werden.
-
Ein
anderer Nachteil der gegenwärtig
verfügbaren
Indikatorkarten 75, 100 ist die Temperaturempfindlichkeit
der Vermerke 106–108, 114–118.
Bei Temperaturen von 75°F
(22°C) beispielsweise
weisen die gegenwärtig
verfügbaren
Vermerke eine Genauigkeit von innerhalb +/– 5% auf. Bei anderen Temperaturen
kann durch die Steuerung 35 unter der Annahme, dass die
Steuerung einen Temperatureingang aufweist, ein kleiner Korrekturfaktor
von 2,5% für
jede Temperaturschwankung von 10°F
(5,5°C)
höher oder
niedriger als 75°F
berücksichtigt
werden. Bei höheren
Temperaturen geben beispielsweise die Vermerke 106–108, 114–118 eine niedrigere
Feuchtigkeit an, als tatsächlich
der Fall ist, während
bei niedrigeren Temperaturen höhere
Feuchtigkeiten als in der Umgebung angegeben werden. Wie es oben
erwähnt
ist, kann ein Erfassen einer Umgebungstemperatur unter Verwendung
von Temperaturerfassungswiderständen
erzielt werden, die in den Druckköpfen 54, 56 eingebaut
sind. Alternativ kann eine temperaturempfindliche Indikatorkarte
durch die Auflageplatte 102 entweder anstelle von oder
zusätzlich
zu der Feuchtigkeitsindikatorkarte 100 getragen sein. Als
ein anderes alternatives Ausführungsbeispiel
kann die Indikatorkarte 100 mit temperaturempfindlichen
Vermerken 114–118 hergestellt
sein, wobei eine Feuchtigkeit bei der stationären Indikatorkarte 75 gemessen
wird. Somit können
durch den Sensor 85 optische Messungen der Temperatur vorgenommen
werden, gefolgt durch Feuchtigkeitsmessungen, die dann durch die
Steuerung 35 gemäß der Umgebungstemperatur
eingestellt werden, falls nötig.
-
Während die
Vermerke 106–108 und 114–118 hinsichtlich
eines Veränderns
einer Farbe oder eines Farbtons ansprechend auf verschiedene Veränderungen
bei den Umgebungsumweltbedingungen beschrieben wurden, ist ferner
offensichtlich, dass Vermerke, die andere Eigenschaften aufweisen, die
sich gemäß diesen
Umweltbedingungen verändern,
ebenfalls verändert
werden können.
Zum Beispiel können
die Vermerke entsprechend auf sich verändernde Umweltbedingungen heller
oder dunkler werden. Als ein anderes Beispiel können die Vermerke Oberflächeneigenschaftscharakteristika
aufweisen, die sich ansprechend auf sich verändernde Umweltbedingungen ändern. Falls
beispielsweise die Indikatorkarte 75, 100 Vermerke
aufweisen würde,
die zwischen einem glatten Zustand unter trockenen Bedingungen und
einem faltigen oder gekrausten Zustand, wenn feucht, übergingen,
dann könnten
diese verschiedenen Änderungen
bei Oberflächencharakteristika
ebenfalls durch den optischen Sensor 85 überwacht
werden. Andere Vermerke, die durch die Indikatorkarten 75, 100 getragen
sind, können
diese umfassen, die eine Durchlässigkeit,
Rauheit, Reflexion, Sättigung, Schattierung
und dergleichen ändern.
Während
ein Ändern
von Farben mit Bezug auf Farben beschrieben wurde, die durch das
menschliche Auge visuell beobachtbar sind, kann die Farbveränderung
außerdem
in Bereichen jenseits dieser liegen, die für Menschen wahrnehmbar sind,
wie beispielsweise Farben in dem infraroten und ultravioletten Bereich,
solange der optische Sensor 85 kalibriert ist, um derartige
Farbänderungen
zu erfassen.
-
Angesichts
des aktuellen Stands der Technik auf dem Gebiet oberflächenbefestigter
Feuchtigkeitsindikatoren, liegen Farbänderungsgenauigkeiten der Vermerke 106–108, 114–118 innerhalb
+/– 5%
relativer Feuchtigkeit. In einigen Fällen können auf ein Bezahlen eines
Aufpreises hin engere Qualitätssteuerungen
implementiert werden und diese Genauigkeiten können auf +/– 3% relativer Feuchtigkeit
verringert sein. Wie es in dem Einleitungsabschnitt oben erwähnt ist,
sind die früheren
kapazitiven Feuchtigkeitssensoren gegenwärtig zu Kosten von näherungsweise
einigen Dollar erhältlich,
jeweils nicht einschließlich
der Kosten von Trägerelektronik
bzw. Unterstützungselektronik
derselben, während
Spannungsausgang-Feuchtigkeitssensoren in etwa je zehn Dollar kosten.
Wenn jedoch die dargestellten Indika torkarten 75, 100 verwendet
werden und in Mengen gekauft werden, können die Kosten jeder Indikatorkarte
in der Größenordnung
von 5–15
Cent liegen, was dem gesamten Drucker 20 sehr geringe zusätzliche
Kosten auferlegt, während
eine Leistungsfähigkeit
zu der gleichen Zeit stark verbessert wird. Falls außerdem der
optische Sensor 85 bereits in der Druckeinheit zum Überwachen
der Medien und/oder Tintentröpfchen,
die auf einer Seite gedruckt sind, installiert ist, gibt es keine zusätzlichen
Kosten, die dem Hinzufügen
des optischen Sensors als einem Indikatorkartenleser zugeordnet sind.
-
Es
gibt verschiedene Vorteile, die entweder dem stationären Umweltfaktorerfassungssystem 70 sowie dem
sich bewegenden Umweltfaktorerfassungssystem 70' zugeordnet
sind. Bei dem sich bewegenden Erfassungssystem 70' kann eine höhere Auflösung durch
ein Erhöhen
der Anzahl von Vermerken an der Indikatorkarte 100 oder
durch ein Vorsehen mehrerer Indikatorkarten erhalten werden, die
unterschiedliche Kalibrierungen aufweisen. Ferner ist das sich bewegende
System 70',
das eine Feuchtigkeitssensor-Indikatorkarte 100 verwendet,
in der Lage, Trocknungszeitinformationen schneller als das stationäre System 70 zu
erhalten, weil es keinen Bedarf gibt, den Sensor 85 quer
in die Wartungsregion 42 zu bewegen. Ferner geben das sich
bewegende Erfassungssystem 70' sowie das stationäre System 70 unter
Verwendung der Indikatorkarte 100 Informationen, die zum
Kalibrieren der Auswurfzeit nützlich
sind, die nach einem Abdecken der Druckköpfe 54, 56 durch
die Abdeckungen 60, 62 erforderlich ist.
-
Das
stationäre
optische Umweltfaktorerfassungssystem 70 kann jedoch wirksam
sein, um Umweltdaten über
die Zeit zu sammeln, wobei diese Daten innerhalb eines Speicherungsabschnitts
der Steuerung 35 gespeichert sind. Dieses Überwachen
der verschiedenen Umweltfaktoren durch das stationäre System 70 wird vorteilhafterweise
erzielt, ohne dass sich der Wagen 40 bewegen muss. Durch
Erhalten einer Feuchtigkeitshistorie unter Verwendung des stationären Sensors 70 kann
genau gesagt die Wasserdampftransferrate berechnet werden, um eine
Verdampfung der Tinten von innerhalb der Stifte 50, 52 über die
Zeit aufzunehmen. Diese Wasserdampftransferrate kann zusätzlich zu
einem Zählen
der Anzahl von Tröpfchen,
die durch jeden Druckkopf 54, 56 abgefeuert werden,
verwendet werden, um die Menge an Tinte vorauszusagen, die in jedem der
Stifte 50, 52 verbleibt. Somit kann eine Bedeckungshistorie
von Umweltbedingungen, hier Feuchtigkeit, während die Stifte bedeckt waren,
gesammelt werden. Unter Bedingungen hoher Feuchtigkeit beispielsweise sind
die Druckköpfe 54, 56 weniger
empfänglich
für ein
Verstopfen. Unter Bedingungen hoher Feuchtigkeit müssen somit
weniger Tropfen während
Vor-Druck-Auswurfroutinen aufgewendet werden.
-
Wie
es in dem Einleitungsabschnitt oben erwähnt ist, tragen Bedingungen
niedriger Feuchtigkeit auch zu Farbtonverschiebungsproblemen bei,
bei denen verschiedene Komponenten der Tinte, wie beispielsweise Wasser
oder flüchtige
Bestandteile, mit der Zeit verdampfen oder dissipieren, z. B. durch
ein Lecken bei der Druckkopf/Abdeckung-Abdichtschnittstelle oder
durch ein Tintenlieferungsröhrensystem
bei außeraxialen Drucksystemen.
Falls die Steuerung 35 eine Aufzeichnung der Veränderungen
bei der Umgebungsfeuchtigkeit aufweist und die Verdampfungsraten über die
Zeit unter diesen Feuchtigkeitsbedingungen kennt, kann die Steuerung
die Veränderung(en)
bei einer Tintenzusammensetzung über
die Lebensdauer eines Tintenvorrats hinweg schätzen. Wenn dieselbe diese Veränderungen
bei der Tintenzusammensetzung über
die Zeit kennt, kann die Steuerung 35 dann diese Veränderungen
durch ein Durchführen
von Dampftransferratenberechnungen z. B. durch ein Drucken von weniger
Punkten pro Einheitsfläche
für einen
gealterten Druckkopf kompensieren, der eine höhere Konzentration von Farbstoffen
oder Farbmitteln aufgrund von verdampften flüchtigen Bestandteilen aufweist.
Somit kann die Steuerung diese Tintenzusammensetzungsveränderungen
kompensieren, um eine Farbtoneinstellung basierend auf berechneten
Farbstofflastveränderungen über die
Zeit innerhalb der Tintenstrahlkassetten zu ermöglichen. Ferner können diese
Verdampfungsinformationen durch die Steuerung 35 verwendet
werden, um eine bevorstehende Tinte-Leer-Bedingung vorauszusagen, wenn dieselben
in Verbindung mit einem Tropfenzähl-
oder anderen System zum Erwarten, wann die Stifte 50, 52 eventuell trocken
laufen, verwendet werden. Zum Beispiel kann eine einfache Tropfenzählroutine
angeben, dass ein reichlicher Tintenvorrat verbleibt und eventuell
einer Bedienperson keine Warnung erteilen, während der Stift in Wirklichkeit
aufgrund einer Verdampfung beinahe trocken ist und eine Warnung
erteilt werden sollte, um der Bedienperson mitzuteilen, eine Ersatzkassette
zur Hand zu haben.
-
Zusätzlich ermöglicht eine
Verwendung entweder des stationären
Systems 70 oder des sich bewegenden Systems 70', dass die verschiedenen
Druckmodi basierend auf Umweltbedingungen eingestellt werden. Wie
es oben erwähnt
ist, kann während
Duplexdruckaufträgen
ein Durchsatz eingestellt sein, um den verschiedenen Veränderungen
bei einer Umgebungstemperatur und -feuchtigkeit zu entsprechen,
um einen Durchsatz zu erhöhen
und/oder eine Druckqualität
gegenüber
Ergebnissen zu verbessern, die unter Verwendung nominaler oder Ungünstigster-Fall-Annahmen
hinsichtlich Umweltbedingungen erhalten werden. Ferner ermöglicht ein
Verwenden des stationären
Erfassungssystems 70, das für eine Feuchtigkeitsüberwachung
ausgerüstet ist,
Variationen bei den Vor-Druckmodus-Wartungsroutinen sowie anderen Wartungsroutinen,
die während Druckaufträgen durchgeführt werden.
Unter trockenen Bedingungen beispielsweise unterliegen die Düsen von beiden
Druckköpfen 54, 56 stärker einem
Verstopfen, so dass, um dies aufzunehmen, Vor-Druck-Auswurfroutinen
stärker
sein können,
als es unter nominalen Bedingungen erforderlich ist. Zusätzlich kann
ein Kennen dieser verschiedenen Informationen über Umweltfaktoren, die den
Drucker 20 beeinflussen, eine genauere Zeilenvorschubkalibrierung
ermöglichen,
was sich auf das Vorbewegen der Medien durch die Druckzone 25 hindurch
bezieht. Zeilenvorschubberechnungen können durch eine Ausdehnung
und Zusammenziehung der Medienwegcodiererplatte beeinflusst sein,
die verwendet wird, um die Bewegung der Medien durch die Druckzone 25 hindurch
zu verfolgen. Bei einigen Ausführungsbeispielen
kann die Codiererplatte Wasser absorbieren, so dass sich die Platte
in einer feuchten Umgebung ausdehnt, was einen nominalen Versatz
zu dem zeitlichen Ablauf der Zählwerte
hinzufügt,
wenn ein optischer Sensor gleichmäßig beabstandete radiale Linien liest,
die nahe dem Plattenumfang erscheinen. Zusätzlich können andere Medienbewegungswegkomponenten,
wie beispielsweise Antriebsrollen, aufgrund von Bedingungen hoher
Umgebungsfeuchte eine Form verändern
oder sich vergrößern, was
die Zeilenvorschubgenauigkeit für
längere
Medienvorbewegungen beeinflusst, die sowohl bei den Antriebsrollen
als auch bei dem Codiererrückkopplungssystem
empfindlicher für
Unrundheitsfehler sind.
