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Die
Erfindung betrifft das Gebiet des Druckens und insbesondere das
Drucken einer großen Anzahl
von Substraten.
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Tintenjet-Druckerköpfe können dazu
genutzt werden, Druckpunkte von Flüssigkeiten, wie zum Beispiel
biologischen Proben, auf Substraten, wie zum Beispiel auf Glasträgern, aufzubringen.
Eine wichtige Applikation dieser Technik ist die Herstellung von
DNA-Mikroarrays.
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Wenn
ein Mikroarray hergestellt wird, ist es normalerweise notwendig,
ein, zwei, drei oder mehr Druckpunkte einer jeden Flüssigkeit
auf jedes einer großen
Anzahl (zehn bis Hunderte) von Substraten aufzubringen. Typischerweise
wird eine sehr große Anzahl
(Hunderte bis zu Zehntausenden) von verschiedenen Flüssigkeiten
auf die Substrate aufgedruckt werden, so dass der Druckvorgang sich
in die Länge
ziehen kann.
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Das
Reinigen des Druckerkopfes vor dem Befüllen mit dem nächsten Satz
von Flüssigkeiten benötigt Zeit
und daher sollte, wenn einmal eine Gruppe von Flüssigkeit in den Druckerkopf
gefüllt wurde,
sie auf alle Träger
gedruckt werden, bevor eine andere Gruppe von Flüssigkeiten geladen wird.
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Die
Patentanmeldung
WO 02/11889 offenbart
ein Verfahren, durch das ein Tintenjet-Druckkopf, der eine Vielzahl
von Kammern aufweist, wobei jede mit einer Düse in Zusammenhang steht, kann dazu
genutzt werden, eine Vielzahl von verschiedenen Flüssigkeiten
zur gleichen Zeit zu drucken. Das Drucken kann ohne Quer-Verschmutzung zwischen den
Flüssigkeiten
durchgeführt
werden, obwohl die Kammern durch eine oder mehrere Gänge innerhalb des
Druckkopfs miteinander verbunden sind. Die Flüssigkeiten werden über zusammenhängende Gruppen
von Düsen
in die zugehörigen
Kammern eingebracht und gedruckt, bevor sie Zeit erhalten, sich
durch Diffusion zu mischen. Durch die gleichzeitige Handhabung einer
Vielzahl von Flüssigkeiten
ist daher eine Möglichkeit
zum Verringern der Zeit eröffnet,
um die be trächtliche
Menge des Druckens, die bei der Produktion von Mikroarrays nötig ist,
zu bewältigen.
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Jedoch
ist, wenn eine große
Anzahl von Trägern
gedruckt werden soll, ihre Fläche
zu groß,
um sie in einer Ebene zum leichten Zugriff während des Druckens anzuordnen.
Es ist daher nur praktisch, kleinere Gruppe der Träger zum
Drucken anzuordnen. Da die Träger
nicht viel Raum einnehmen, ist es vorteilhaft, die Träger in einem
Vielschichtstapel zu speichern. Jedoch benötigt die Übertragung in und aus diesem
Speicher unvermeidlicherweise einige Zeit, was mit der Notwendigkeit
die Herstellungszeit zu minimieren, in Konflikt steht.
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Es
wäre daher
wünschenswert,
ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, solche Substrate
zu handhaben und zu drucken, das einige der Nachteile der konventionellen
Systeme vermeidet oder wenigstens abmildert.
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Es
ist ein Ziel der Vorrichtung, ein Verfahren zum Laden und Entladen
von Substraten zu einem Druckerapparat in effizienter und schneller
Weise zu schaffen.
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Es
ist eine zweite Aufgabe eines Aspekts der Erfindung, eine Vorrichtung
des Ladens und Entladen von Substraten an einer Druckeinrichtung
in einer effizienten und schnellen Weise zu schaffen.
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Weitere
Ziele und Aufgaben der Erfindung werden aus dem Lesen der Beschreibung
deutlich.
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Nach
einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung geschaffen
worden zum Übertragen von
Substraten zu und von einem Drucker mit:
- – einer
ersten Lagereinheit zum Lager von Bedruckstoffen vor dem Druckvorgang,
wobei die erste Lagereinheit eine Vielzahl von vertikal geschichteten
Träger
für die
Bedruckstoffe aufweist;
- – eine
Druckplatte, die einen Bedruckstoff von der ersten Lagereinheit
erhält,
den Bedruckstoff mit einem Druckkopf vor einem Druckvorgang ausrichtet
und ihn im Anschluss an den Druckvorgang zu einer Entladeposition
befördert;
- – einer
zweiten Lagereinheit zur Lagerung von Bedruckstoffen im Anschluss
an den Druckvorgang, wobei die zweite Lagereinheit mehrere vertikal
geschichtete Träger
für die
Bedruckstoffe aufweist;
- – wobei
die erste und zweite Lagereinheit in Bezug auf die Druckplatte vertikal
beweglich sind und bei laufendem Betrieb, relativ Bewegung der ersten
Lagereinheit und der Druckplatte einem Bedruckstoff von den Träger der
ersten Lagereinheit zur Druckplatte überführt und entsprechende Vertikalbewegung
der zweiten Lagereinheit und der Druckplatte einen Bedruckstoff
von der Druckplatte zu den Träger
der zweiten Lagereinheit überführt.
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Vorteilhafterweise
sind die vertikal geschichteten Träger für die Bedruckstoffe der ersten
und zweiten Lagereinheiten so angeordnet, dass sie Bedruckstoff-Behandlungs-Fächer zum
Halten einer Vielzahl von Bedruckstoffen unterstützen.
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Vorteilhafterweise
empfängt
die Druckplatte ein Bedruckstoff-Behandlungs-Fach von der ersten Lagereinheit,
wobei der Bedruckstoffe auf dem Bedruckstoff-Behandlungs-Fach gehalten wird.
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Das
Bedruckstoff-Behandlungs-Fach kann sich längs über die Breite der Druckplatte
erstrecken, wobei die Länge
des Faches größer als
die Breite der Platte sein kann.
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Vorteilhafterweise
sind die ersten und zweiten Lagereinheiten Rahmen, die einen innenliegenden
Hohlraum beschreiben, in den die Druckplatte hineinragt.
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Nach
einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Drucken
von Bedruckstoffen auf einer Druckplatte geschaffen, wobei das Verfahren die
Schritte des:
- – Druckens eines ersten Bedruckstoffes
durch Vermitteln einer linearen Bewegung an den Druckkopf, die den
Druckkopf veranlasst, den Bedruckstoff in einer ersten Richtung
zu überfahren, während ein
zweiter Bedruckstoff von einer Lagereinheit an die Druckplatte überführt wird;
- – Ausrichten
des zweiten Bedruckstoffes auf den Druckkopf, während gleichzeitig die Bewegungsrichtung
des Druckkopfes geändert
wird;
- – Bedrucken
des zweiten Bedruckstoffes durch Übermitteln einer Linearbewegung
an den Druckkopf, die den Druckkopf veranlasst, den Bedruckstoff
in einer zweiten Richtung zu überfahren,
die der ersten entgegenläuft.
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Vorteilhafterweise
wird die Übertragung
eines Bedruckstoffes zwischen der Druckplatte und der Bedruckstoff-Lagereinheit
durch Vermitteln einer relativen Vertikalbewegung zwischen einer
Bedruckstoff-Speichereinheit und der Druckplatte ausgeführt, wobei
die Lagereinheit eine Vielzahl von vertikal geschichteten Bedruckstoff-Träger aufweist.
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Vorteilhafterweise
werden die Schritte des Verfahrens wiederholt.
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Nun
wird, lediglich als Beispiel, eine Erläuterung von verschiedenen Ausführungsbeispielen
der Erfindung in Bezug auf die nachfolgenden Zeichnungen gegeben,
von denen:
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1 eine
Draufsicht auf die Vorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist,
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2 eine
Ansicht der Vorrichtung der 1 ist,
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3 eine
Seitenansicht der Vorrichtung der 1,
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4 eine
Seitenansicht der Vorrichtung und eine Tabelle zeigt, die zur Erklärung eines
Verfahrens nach einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung nützlich
ist,
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5 eine
Tabelle darstellt, die zum Erläutern
eines Verfahrens nach einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung
nützlich
ist.
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Bezugnehmend
auf die 1 und 2 wird die
Vorrichtung ganz allgemein mit Bezugszeichen 10 dargestellt
und umfasst eine Druckplatte 12, vier Käfige, 13a bis 13d und
eine gerade Schiene 14. Jeder Käfig ist ein rechteckiger Metallrahmen 15,
der eine Serie von vertikal geschichteten Bedruckstoffen in Form
von nach innen vorste henden Kanten 16 aufweist. Die Käfige sind
zur Aufnahme einer Anzahl von Gleitfächern 17 geformt,
wobei jedes Gleitfach eine lineare Anordnung von Bedruckstoffen,
die zu bedrucken sind, hält.
Jedes Gleitfach 17 ist längs über die Breite der Druckplatte 12 ausgerichtet,
und die Länge der
Fächer
ist größer als
die Breite der Druckplatte. Die Druckplatte 12 ist daher
dazu in der Lage, sich in eine zentrale Ausnehmung einzupassen,
die durch den Rahmen des Käfigs
definiert wird.
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Die
Druckplatte 12 hat vier Positionen zur Aufnahme von Gleitfächern. Über einer
der Positionen befindet sich eine lineare Schiene 14 entlang
der der Druckkopf 19 in einer Hin- und Herbewegung bewegt
werden kann, folgend einem trapezoiden Geschwindigkeitsprofil. Die
Beschleunigung und Verzögerung,
die mit dem Wechsel der Richtung des Druckkopfes an jedem Ende in
Zusammenhang steht, tritt jenseits des Endes der Fächer auf.
Die Druckkopfachse ist zwischen zwei Käfigen 13 auf jeder
Seite positioniert. Ein geeigneter Druckkopf ist der XaarJet XJ126R.
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Die
Anordnung für
die Träger
innerhalb eines Faches ist eine lineare Anordnung von zum Beispiel fünfundzwanzig
Trägern 18 mit
ihren kurzen Enden parallel zur langen Achse der Fächer und
den langen Kanten von benachbarten Trägern, die einander gegenüberstehen.
Dies minimiert die Zeit, die benötigt wird,
um über
jeden Träger
sich hinweg zu bewegen. Eine geeignete Beabstandung für die Träger ist
27 mm, was einen Raum für
Mechanismen bereitstellt, um die Träger zu halten und die Möglichkeit
lässt, zwei
oder mehr Druckköpfe
zu benutzen. Ein Druckkopf wie der XaarJet XJ126R kann mit einem
Abstand von 54 mm eingesetzt werden, der gut zu der 9 mm Beabstandung
der Vertiefungsplatten (well-plates) passt, von denen die Flüssigkeiten
normalerweise erhalten werden.
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Wie
in 2 dargestellt, sind Vorsprünge 16 der Käfige oberhalb
der Druckplatte 12 mit Fächern 17 versehen
(alle außer
einer sind mit gestrichelten Linien für Zwecke der besseren Erklärung dargestellt),
während
die Vorsprünge
unterhalb leer sind. Der Käfig
wird in einer Position gezeigt, in der er nach unten bewegt hat,
so dass das Fach in Kontakt mit der Druckplatte gebracht ist. Eine
leichte weitere Bewegung des Käfigs
nach unten bewirkt, dass das Fach auf der Druckplatte zu ruhen kommt,
wodurch die Fächer
von den Leisten des Käfigs,
auf denen sie ruhten, befreit werden und auf der Platte abgelegt werden.
Eine nachfolgende Vor-/Zurückbewegung der
Platte wird das Fach in eine Position außerhalb des Rahmens des Käfigs tragen.
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3 zeigt
die vier Käfige 13a bis 13d von der
Seite. Die Käfige 13a und 13c sind
mit Gleitfächern
(nicht dargestellt) geladen und oberhalb der Platte positioniert.
In Benutzung werden diese oberen Käfige in Stationen von den Hochpositionen
herabgebracht und die Fächer
auf der Druckplatte fertig zum Drucken ablegen. Im Gegensatz dazu
sind Käfige 13b und 13d von
Fächern
geleert und werden anfänglich
in Niedrigpositionen unterhalb der Platten angeordnet. Fächer 13b und 13d steigen
von diesen unteren Positionen auf während sie Fächer von der Druckplatte nach
dem Drucken entladen.
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Die
Druckplatte 12 ist in einer ihrer vier möglichen
Positionen dargestellt, in der sie vier von sieben gleichgroßen Regionen
im Raum aufspannt. Die anderen Positionen werden durch gestrichelte
Linien 21 dargestellt. Die zwei Extrempositionen sind außerhalb
der Grenzen der Käfige 13.
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Der
Betrieb der Vorrichtung wird nun in Bezug auf 4 beschrieben.
Die Figur zeigt die Vorrichtung in einer Seitendarstellung und eine
Tabelle, die zum Verständnis
des Handhabe- und Druckprozesses nützlich ist.
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Jede
Zeile der Tabelle stellt ein anderes Zeitintervall während des
Verfahrens dar. Die Zeit läuft
in der Tabelle von oben nach unten. Die ersten vier Zeilen stellen
die Startsequenz zum Laden und Drucken der ersten Fächer dar
und die unteren vier Zeilen stellen eine Endsequenz zur Handhabung
mit den letzten Fächern
dar. Die mittleren vier Zeilen werden so oft erneut durchlaufen,
wie dies für
das Drucken der gesamten Menge von Träger notwendig ist.
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Jede
Spalte in der Tabelle entspricht einer möglichen Position der Druckplatte.
Die Druckplatte nimmt vier benachbarte Positionen innerhalb der
sieben an. Die tatsächliche
Position der Druckplatte zu jeder Zeit wird durch die schraffierten
Abschnitte der Tabelle angezeigt.
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Die
Vorrichtung wird anfänglich
wie folgt eingerichtet: die zwei Käfige 13a, 13c sind
in ihren obersten Positionen völlig
mit Fächern
für Träger belegt.
Die Käfige 13b, 13d sind
in ihren niedrigsten Positionen leer. Die Druckplatte ist anfänglich leer.
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Als
erstes wird eine Startsequenz durchgeführt, wie sie durch die Zeilen
R1 bis R4 der 4 dargestellt sind:
Die
Druckplatte wird wie illustriert positioniert, wobei sie die dritte
bis sechste der sieben Regionen belegt (zählend von links). Das erste
Fach wird auf die Druckplatte über
eine nach unten gerichtete Bewegung des am weitesten rechts befindlichen
Käfigs, des
Käfigs 13a geladen.
Wie obig beschrieben, verursacht die Abwärtsbewegung des Faches, dass
dieses auf der Druckplatte zu ruhen kommt, wodurch das Fach sich
von den Kanten des Käfigs 13a löst und auf
der Druckplatte abgelegt wird. Dieser Vorgang wird durch das Wort „Load" (Laden) in der Tabelle
unterhalb des jeweils betreffenden Käfigs dargestellt.
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Die
Druckplatte bewegt sich dann um eine Position nach rechts, wobei
das Fach außerhalb
des Rahmens und der Vorsprünge
des Käfigs 13a positioniert
wird. Ein zweites Fach wird durch den Käfig 13a auf eine Druckplattenposition
benachbart zum ersten Fach geladen.
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Die
Druckplatte bewegt sich dann drei Schritte nach links, so dass sie
die erste bis vierte Position einnimmt. Als Nächstes führt der Druckkopf seine erste
Bewegung aus, wobei die Träger
auf dem ersten Fach angeordnet werden (das nun unterhalb der Druckkopfschiene
angeordnet ist). Dieser Vorgang wird durch das Wort „Print" (Drucken) unterhalb
des Druckkopfes in der Tabelle von 4 in Spalte
R3 dargestellt.
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Wenn
der Druckkopf das Ende des Gleitfaches passiert hat, verlangsamt
sich der Druckkopf und ändert
die Richtung. Während
der Druckkopf herumdreht, bewegt sich die Druckplatte einen Schritt nach
rechts. Der Druckkopf druckt nun das zweite Fach während er
sich in die entgegengesetzte Richtung bewegt. In gleicher Weise
wird, während
der Druckkopf sich bewegt, aber die Druckplatte ortsfest gehalten
wird, der Käfig 13c ein
drittes Fach laden. Zur gleichen Zeit wird der Käfig 13b das erste
Fach entladen, das gedruckt wurde. Dieser Entladevorgang ist tatsächlich das
Gegenteil des Ladevorgangs. Der Käfig 13c umgibt das
Fach während
es auf der Druckplatte ruht und die Vorsprünge unterhalb der Enden des
Faches angeordnet sind. Das Fach 13b bewegt sich nach oben,
so dass die Kanten in Kontakt mit dem Fach gebracht werden und hebt das
Fach von der Druckplatte ab. Dieser Entladevorgang wird in der Tabelle
der 4 als „Unload" (Entladen) dargestellt.
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Die
Druckplatte bewegt sich einen Schritt nach rechts, um die Anlauf-Sequenz
zu vervollständigen
und das System beginnt eine zentrale Sequenz, die so oft wiederholt
wird, wie es der Anzahl der Fächer
der Maschine entspricht.
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Die
zentrale Sequenz folgt dem gleichen Prinzip. Die Käfige 13 laden
und entladen Fächer während des
Druckens und während
die Druckplatte 12 stationär ist. Die Druckplatte bewegt
sich, während
der Druckkopf in der Gegenrichtung ist. Die dargestellte Zentralsequenz,
besteht aus vier Stufen, die durch die Zeilen R5 bis R8 dargestellt
sind. Die Vorrichtung lädt
erst zwei Fächer
von den Käfigen 13a und 13c,
entlädt
ein Fach in Käfig 13b und
bedruckt das Fach, das mit dem Druckkopf ausgerichtet ist. Die folgenden
zwei Schritte umfassen jeweils eine Druckoperation und das Laden
eines neuen Fachs vom Käfig 13d und
Druckoperation und Entladevorgang auf Käfig 13d. Die Zentralsequenz
druckt daher vier Fächer
in vier Durchgängen
des Druckkopfes. Das bedeutet, dass der Druckkopf in jedem Arbeitsschritt
des Prozesses tätig
ist. Die Zentralsequenz wird dann so oft wiederholt, wie notwendig
ist, bis die Käfige 13a und 13c fast
von Fächern
geleert sind.
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Die
Zeilen R9 bis R12 stellen eine Endsequenz zum Behandeln der verbleibenden
Fächer
auf der Druckplatte 12 dar. Bei R9 wird das letzte Fach auf
die Druckplatte vom Käfig 13c geladen,
das vorletzte Fach gedruckt, und ein Fach wird auf Käfig 13b entladen.
Die nächsten
Schritte beinhalten das Drucken des letzen Faches und das nachfolgende
Entladen der Fächer
auf den Käfig 13d.
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Die
Gesamtheit der oben beschriebenen Operation besteht aus einer Anlauf-Sequenz,
einer Anzahl n von Wiederholungen der vierstufigen Zentralsequenz
und einer Endsequenz. Die Operation endet im Drucken eines Satzes
von Flüssigkeit,
die innerhalb des Druckkopfes auf allen vier (n + 1) Fächern von
Trägern
in der Maschine gehalten sind. Am Ende dieser Operation sind die
Fächer
in umgekehrter Anordnung von den zwei Ladekäfigen 13a, 13c an die
zwei Entladekäfige 13b bis 13d übertragen
worden. Die Käfige 13a, 13c befanden
sich anfänglich
in einer angehobenen Position und sind nun unter die Druckplatte
abgesenkt, geleert von Fächern.
Die Käfige 13b, 13d,
die anfänglich
unterhalb der Druckplatte waren, haben sich während des Füllens der Fächer angehoben.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass nur 4 von insgesamt 4·(n + 2)
Arbeitsvorgängen
kein Drucken beinhalten, so dass der Druckkopf mit großer Effektivität stets
am Arbeiten gehalten wurde, insbesondere wenn die Zahl n groß ist.
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Wenn
der nächste
Satz von Flüssigkeiten vom
Druckkopf aufgenommen wurde, wird die gesamte Operation in umgekehrter
Reihenfolge durchgeführt,
wobei ein neuer Satz von Flüssigkeiten
nur auf geringfügig
anderen Positionen auf allen Fächern von
Trägern
aufgedruckt wird. Die Ladekäfige 13a, 13c,
die sich nach unten bewegt haben, sind nun Entladekäfige geworden,
die sich nach oben bewegen und vice versa. Das Schema, das in den
Tabellen der 4 dargestellt ist, hat die hocherwünschte Eigenschaft,
dass jedes Fach mit einem Druckkopf bedruckt wird, der in die gleiche
Richtung sich bewegt wie beim vorangehenden Satz von Flüssigkeiten. Dies
minimiert Fehler aufgrund der Fallzeit der Tröpfchen, da alle Verschiebungen
in die gleiche Richtung erfolgen für alle Flüssigkeiten, die auf dem gleichen Rähmchen gedruckt
werden. Am Ende von zwei kompletten Operationen sind zwei Sätze von
Flüssigkeiten
auf alle Träger
gedruckt worden und alle Käfige
und Fächer
sind zurück
in ihre ursprünglichen
Positionen.
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Mehrfache
Sätze von
Flüssigkeiten
werden unter Nutzung der gleichen Gesamtoperation abwechselnd in
der Reihenfolge, die in 4 gegeben ist und umgekehrt
gedruckt. Die Positionen der Träger
der Sätze
von Punkten werden in Richtung der Druckkopfbewegung versetzt durch
Anwenden verschiedener Offsets der Auslöseelektroniken jedes Mal, wenn
der Druckkopf eine Serie von Überquerungen
durchführt.
Nach einer Anzahl von Operationen sind die Träger mit Druckpunkten entlang
der Linie des Fortschreitens des Druckkopfes gefüllt. Während der nächsten wenigen Operationen
werden die vier Positionen, die durch die Druckplatte aufgesucht werden,
während
sie noch immer gleichmäßig mit gleichem
Abstand beabstandet sind, leicht relativ zu den vorangehenden versetzt.
Dieses verursacht, dass eine andere Zeile von Druckpunkten auf jeden der
Träger
gedruckt wird. Dies ist notwendig, damit die gesamte Anordnung von
vier Käfigen
eine leicht andere Position für
jede Zeile von Punkten einnimmt. Während das Drucken einer großen Anzahl
von Flüssigkeiten
voranschreitet, werden eine Vielzahl von Zeilen von Punkten an den
Trägern
produziert. Deren Beabstandung in Richtung der Bewegung des Druckkopfes
wird durch Zeitgeben des Druckkopf-Auslösung (triggering) gesteuert
und die Beabstandung rechtwinklig zur Druckkopfbewegung wird durch
Verschiebungen in der Druckplattenpositionen bestimmt. Die Genauigkeit
der Punktpositionierung wird durch die Akkuratheit dieser zwei durch
die Akkuratheit dieser zwei Bewegungen garantiert, wobei der Mechanismus
die Fächer,
die auf ungenau hergestellten Käfigen
gespeichert sind, präzise
auf der Druckplatte absetzt, wenn sie geladen werden.
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Die
Sequenz der Tabelle von 4 druckt 4 (n + 1) Fächer von
Trägern.
Wenn die Anzahl der Fächer,
die gedruckt werden soll, gerade aber nicht durch vier teilbar ist,
zum Beispiel 4n + 2, kann die Sequenz in der Tabelle von 5 genutzt
werden. Diese Sequenz scheint ein wenig effizienter als die in der
Tabelle in der 4 zu sein, da eine Stufe weniger
beim Anlauf und am Ende benötigt
wird. Jedoch ist, wie oben beschrieben, es in hohem Maße wünschenswert,
zu garantieren, dass einzelne Fächer
jeweils mit einer Druckkopfbewegung in der gleichen Richtung gedruckt
werden. Die Sequenz der 5 wird eine extra Überquerung
des Druckkopfes am Ausgangsort und am Ende benötigen, damit die Druckkopfbewegung
konsistent ist.
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Es
ist möglich,
diese Schemata dazu aufzuweiten, eine ungerade Anzahl von Fächern zu
bearbeiten oder Situationen zu bearbeiten, wo das letzte Fach nicht
mit Trägern
gefüllt
ist. Dadurch kann jede beliebige Anzahl von Trägern bearbeitet werden, nicht
nur ein Vielfaches von fünfzig.
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Andere
Schemen sind möglich,
die beinhalten, dass die Käfige
mehr als ein Fach zur gleichen Zeit auf die Druckplatte laden, unter
Benutzung von zwei oder mehr als vier Käfigen oder unter Benutzung
von Käfigen,
um sowohl gedruckte wie ungedruckte Fächer zu speichern.
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Ein
praktischer Vorteil des vorgeschlagenen Vier-Käfigsystems besteht darin, dass
am Beginn zwei Käfige,
die am engsten der Vorderseite der Maschine benachbart sind, mit
Fächern
beladen werden können,
und die Druckplatte, die zum Übertrag
der Inhalte eines von diesem genutzt wird, am rückseitigen Ende der Maschine
angeordnet ist, wie es benötigt
wird, um die Sequenz der 4 zu starten.
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Die
vorliegende Erfindung schafft effiziente Mittel zum Drucken einer
großen
Anzahl von Substraten in dem schnelle Mittel zum Speichern, Heranholen,
Drucken und Zurückspeichern
der Träger
geschaffen werden.
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Die
Anordnung reduziert die Notwendigkeit zum erneuten Laden des Druckkopfes
mit verschiedenen Flüssigkeiten.
Die Flüssigkeiten
sind wertvoll und nur in kleinen Mengen erhältlich. Das Laden von Flüssigkeiten
in den Druckkopf bedeutet unabweisbar einen Abfall, da nur ein Anteil
jeder Flüssigkeit nutzbringend
gedruckt werden kann. Tintenjet-Druckköpfe produzieren sehr kleine
Tröpfchen,
so dass, wenn einmal Flüssigkeiten
in den Druckkopf eingefüllt
werden, dieser eine sehr große
Anzahl von Punkten drucken kann. Die vorliegende Erfindung nutzt dieses
Charakteristikum der Druckköpfe
effektiv.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung kommt von der Hin- und Herbewegung
des Druckkopfes, die einen eindimensionalen Bewegungsmechanismus nutzt,
und dem Bewegen einer Vielzahl von Fächern auf eine Druckplatte,
die dazu in der Lage ist, sich rechtwinklig zur Druckkopfbewegung
zu bewegen. Der Druckkopf überquert
um zu drucken das Fach, das sich in der entsprechenden Position
der (unbeweglichen) Druckplatte befindet. Dann bewegt sich die Druckplatte
zur Seite, während
der Druckkopf seine Bewegungsrichtung am Ende der Bewegung ändert, wodurch
ein anderes Fach von Trägern
in eine Position unterhalb der Achse der Druckkopfbewegung gebracht
wird. Zum Zeitpunkt, bei der die nächste Bewegung des Druckkopfes
stattfindet, ist die Druckplatte wiederum fest. Eine akkurate Positionierung
der Punkte wird in Richtung der Bewegung des Druckkopfes durch Zeitgebung
der Tropfenaussprühung
erreicht, wie dies in der Patentanmeldung
WO 02/11889 offenbart ist, und in
rechtwinkliger Richtung dazu durch präzises Positionieren auf der Druckplatte.
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Die
Erfindung minimiert daher die Zeit, während der der Druckkopf nicht
druckt.
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Ein
zusätzlicher
Vorteil des Vorgangs ist es, dass größere Anzahl von Fächern gedruckt
werden können
als die, die auf die Druckplatte passen. Ein oder mehr Käfige können genutzt
werden, um die Fächer
zu speichern, wenn diese nicht gedruckt werden, um sie auf die Druckplatte
aufzuführen
zum Drucken und sie von dieser zu entfernen, nachdem sie stattgefunden
hat. Eine Anzahl von Fächern
kann oberhalb voneinander auf Regalen in jedem Käfig abgelegt werden. Ein oder
mehr Käfige
können
vertikal nach unten bewegt werden, um die Fächer wiederum auf der Druckplatte
zur Vorbereitung des Druckens abzulegen. Ein oder mehr Käfige können vertikal nach
oben bewegt werden, um diese nachher zu entfernen. Die Käfige können diese
Funktionen durchführen,
während
die Druckplatte während
der Druckbewegung des Druckkopfes stationär verbleibt. Dadurch ist das
Laden der Fächer
auf die Druckplatte und das Entladen von ihr nicht mit zusätzlicher
Zeit beladen, die dazu benutzt wird, die Gesamtanzahl von Trägern in
der Maschine zu bedrucken. Dieses Schema ist in der Geschwindigkeit äquivalent
zu einem System, das eine umpraktikabel große Platte nutzen würde, um
alle Fächer
zu halten.
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Ein
anderer Vorteil dieses Vorschlages ist, dass die Käfige und
deren Bewegung nicht präzise sein
müssen.
Wenn die Fächer
mit Ausrichtungsmerkmalen versehen sind, die mit entsprechenden Merkmalen
auf der Platte in Kontakt treten, kann der Vorgang des Ladens jedes
Faches auf der Druckplatte die akkurate Positionierung in Bezug
auf die Druckplatte sicherstellen. Die einzigen Parameter, die akkurat
sein müssen,
sind die Befestigung des Druckkopfes, seine Bewegung und die Druckkopfausrichtungsmerkmale
und ihre Bewegung. Beide dieser Bewegungen sind eindimensional.
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Es
wird für
den fachmännischen
Leser ersichtlich sein, dass verschiedene Änderungen an den oben beschriebenen
Ausführungsbeispielen
innerhalb der beanspruchten Erfindung gemacht werden können. Zum
Beispiel kann eine andere Anzahl von Lade- und Entladekäfigen benutzt
werden. Zusätzlich kann
ein Käfig
Fächer
entladen und die gleichen Fächer
wieder neu laden von der Druckplatte nach dem Drucken. Eine weitere
Anordnung kann zwei Käfige nutzen,
die gleichzeitig zwei Fächer
an verschiedenen Positionen der Druckplatte laden oder entladen.