DE69411220T2

DE69411220T2 - Luftströmungssystem für Tintenstrahldrucker

Info

Publication number: DE69411220T2
Application number: DE69411220T
Authority: DE
Inventors: Raymond M Cundiff; Richard M Kemplin; Rodd R Medin; Shelley I Moore; Brent W Richtsmeier; Todd L Russell; William H Schwiebert
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 1993-04-30
Filing date: 1994-04-25
Publication date: 1998-10-29
Anticipated expiration: 2014-04-26
Also published as: EP0622243A2; JP3420830B2; US5406316A; DE69411220D1; EP0622243B1; EP0622243A3; JPH0717037A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet von Tintenstrahldruckern.
Mit dem Fortschritt von Computern entstand der Bedarf nach Geräten, die die Ergebnisse eines mittels eines Computers erzeugten Arbeitsprodukts in einer gedruckten Form erzeugen konnten. Frühe Vorrichtungen, die zu diesem Zweck verwendet wurden, waren einfache Modifikationen der damals geläufigen Technologie der elektrischen Schreibmaschinen. Jedoch konnten diese Vorrichtungen weder Graphiken oder mehrfarbige Bilder erzeugen, noch konnten dieselben so schnell wie erwünscht drucken.
Auf diesem Gebiet wurden zahlreiche Fortschritte erzielt. Der Anschlagpunktmatrixdrucker wird noch verbreitet verwendet, ist jedoch nicht so schnell oder so dauerhaft wie es in vielen Anwendungen erforderlich ist, und kann nicht ohne weiteres hochauflösende farbige Ausdrucke erzeugen. Die Entwicklung des thermischen Tintenstrahldruckers hat viele dieser Probleme gelöst. Das U.S.-Patent 4728963 der Anmelderin der vorliegenden Anmeldung, erteilt an S.O. Rasmussen u.a., beschreibt ein Beispiel dieses Druckertechnologietyps.
Thermische Tintenstrahldrucker verwenden eine Mehrzahl von Widerstandselementen, um Tintentröpfchen durch eine zugeordnete Mehrzahl von Düsen auszustoßen. Speziell befindet sich jedes Widerstandselement, das typischerweise eine Fläche eines resistiven Materials einer Größe von etwa 50 um mal 50 um ist, in einer Kammer, die mit Tinte gefüllt ist, welche von einem Tintenreservoir, das eine Tintenstrahlkassette aufweist, zugeführt wird. Eine Düsenplatte, die eine Mehrzahl von Düsen, oder Öffnungen, aufweist, wobei jede Düse einem Widerstandselement zugeordnet ist, definiert einen Teil der Kammer. Auf das Anregen eines speziellen Widerstandselements hin wird ein Tintentröpfchen durch eine Tröpfchenverdampfung durch die Düse zu dem Druckmedium, ob Papier, Gewebe oder dergleichen, hin ausgestoßen. Das Abschießen der Tintentröpfchen erfolgt typischerweise unter der Steuerung eines Mikroprozessors, wobei die Signale desselben durch elektrische Spuren zu den Widerstandselementen übertragen werden.
Die Tintenkassette, die die Düsen enthält, wird wiederholt über die Breite des Mediums, auf dem gedruckt werden soll, bewegt. Bei jedem einer bestimmten Anzahl von Inkrementen dieser Bewegung über das Medium wird gemäß dem Programm, das von dem steuernden Mikroprozessor ausgegeben wird, bewirkt, daß jede der Düsen entweder Tinte ausstößt oder keine Tinte ausstößt. Jede abgeschlossene Bewegung über das Medium kann ein Band drucken, das näherungsweise so breit wie die Anzahl von Düsen, die in einer Spalte auf der Tintenkassette angeordnet sind, multipliziert mit dem Abstand zwischen den Düsenmittelpunkten ist. Nach jeder derartigen abgeschlossenen Bewegung, oder jedem Band, wird das Medium um die Breite des Bands vorwärts bewegt, woraufhin die Tintenkassette das nächste Band beginnt. Durch die ordnungsgemäße Auswahl und Zeitgebung der Signale wird der gewünschte Druck auf dem Medium erhalten.
Um ein mehrfarbiges Drucken zu erhalten, kann eine Mehrzahl von Tintenkassetten, die jeweils eine Kammer aufweisen, die eine bezüglich der anderen Kassetten unterschiedliche Tintenf arbe enthält, auf dem Druckkopf angebracht sein.
Tintenstrahldrucker müssen mit zwei Hauptnachteilen, mit zwei Problemen, beim Drucken von hochauf lösendem Text oder Bildern auf unbeschichtetem Papier kämpfen. Der erste besteht darin, daß das mit Tinte gesättigte Medium in ein unannehmbar welliges oder gekräuseltes Blatt transformiert wird; und das zweite Problem besteht darin, daß benachbarte Farben dazu tendieren, ineinander zu laufen oder zu verlaufen. Die Tinte, die beim thermischen Tintenstrahldrucken verwendet wird, weist eine flüssige Basis, typischerweise eine Wasserbasis, auf. Wenn die flüssige Tinte auf auf Holz basierende Papiere aufgebracht wird, absorbiert dieselbe in die Zellulosefasern und bewirkt, daß die Fasern aufschwellen. Wenn die Zellulosefasern aufschwellen, erzeugen dieselben lokalisierte Ausdehnungen, was wiederum bewirkt, daß sich das Papier in diesen Regionen unsteuerbar deformiert. Dieses Phänomen wird mit Papierkräuseln bezeichnet. Dies kann eine Verschlechterung der Druckqualität aufgrund einer ungesteuerten Papier-zu-Stift-Beabstandung bewirken, und kann ferner bewirken, daß die gedruckte Ausgabe aufgrund des zerknitterten Papiers ein Erscheinungsbild geringer Qualität aufweist. Das Papierkräuseln kann sogar bewirken, daß das Papier während der Druckoperationen den Druckkopf berührt.
Hardwarelösungen für diese Probleme wurden versucht. Heizelemente wurden verwendet, um die Tinte schnell nach dem Drucken derselben zu trocknen. Dies hat jedoch nur dabei geholfen, ein Verschmieren, das nach dem Drucken auftritt, zu reduzieren. Bekannte Heizelemente waren nicht wirksam, um die Probleme einer Tintenwanderung, die während des Druckens und während der ersten wenigen Sekundenbruchteile nach dem Drucken stattfindet.
Weitere Druckertechnologietypen wurden entwickelt, um einen hochauflösenden Druck mit hoher Geschwindigkeit zu erzeugen, wobei dieselben jedoch viel aufwendiger herzustellen und zu betreiben sind, weshalb dieselben preislich außerhalb des Bereichs der meisten Anwendungen liegen, bei denen thermische Tintenstrahldrucker verwendet werden können.
Der Benutzer, der nicht gewillt ist, die schlechte Qualität zu akzeptieren, muß entweder mit einer schmerzlich langsamen Geschwindigkeit drucken oder ein speziell beschichtetes Medium verwenden, das wesentlich mehr kostet als unbeschichtetes Papier oder ein unbeschichtetes Medium. Unter bestimmten Umständen kann eine zufriedenstellende Druckqualität bei Druckauflösungen in der Größenordnung von 180 Punkten pro Inch erreicht werden. Jedoch sind die Probleme, beispielsweise ein Tintenverlaufen, bei höheren Druckauflösungen verschlimmert.
Unter Verwendung der Druckertechnologie einer thermischen Übertragung können hochauflösende Ausdrucke einer guten Qualität bei etwas reduzierten Geschwindigkeiten erhalten werden. Ungünstigerweise kosten diese Drucker aufgrund ihrer Komplexität grob gesprochen zwei- bis dreimal so viel wie thermische Tintenstrahltypen. Ein weiterer Nachteil der thermischen Übertragung ist die Unflexibilität. Tinte oder Farbstoff wird auf einem Film geliefert und thermisch zu dem Druckmedium übertragen. Gegenwärtig wird ungeachtet der Dichte ein Filmblatt für jeden Druck verwendet. Dies macht die Kosten pro Seite für Ausdrucke geringerer Dichte unnötig hoch. Das Problem ist verstärkt, wenn mehrere Farben verwendet werden.
Es ist daher eine Aufgabe dieser Erfindung, einen Farbtintenstrahldrucker zu schaffen, der farbige Bilder mit einer hohen Qualität auf unbeschichtetem Papier druckt und dessen Aufbau vereinfacht ist.
Die EP-A-0568174, eine frühere Veröffentlichung, die unter Art. 54(3) EPÜ fällt, offenbart einen Tintenstrahldrucker, der einen Querflußlüfter, um einen Luftfluß zu der Druckzone zu leiten, und ein Abluft-Lüfter-und-Leitungs-System aufweist, das Luft und Tintenträgerdampf von der Druckzone weg entlüftet. Der Querflußlüfter ist bei einem Ausführungsbeispiel weggelassen.
Die JP-A-62/111749 offenbart einen Drucker, der einen Saugabluftlüfter aufweist, um das Trocknen der Tinte zu beschleunigen.
Die vorliegende Erfindung strebt danach, einen verbesserten Tintenstrahldrucker zu schaffen.
Die vorliegende Erfindung schafft gemäß einem Aspekt einen Tintenstrahldrucker gemäß Anspruch 1.
Der Drucker umfaßt einen Druckkopf zum Ausstoßen von Tintentröpfchen in einer gesteuerten Art und Weise in einem Druckbereich auf ein Druckmedium. Einrichtungen zum Weiterbewegen des Mediums während Druckoperationen durch einen Medienweg, um das Medium relativ zu dem Druckkopf zu positionieren, sind vorgesehen. Ein elektrisch angeregter Heizer ist vorgesehen, um einen Abschnitt eines Druckmediums zu erwärmen. Eine Druckerleistungsversorgung liefert elektrische Leistung zu der Heizereinrichtung und der Medienweiterbewegungseinrichtung. Gemäß der Erfindung weist der Drucker ein einzelnes Lüftungsluftflußsystem auf, das eine Einrichtung zum Evakuieren übermäßiger Tintensprühnebel- und Tintenträger- Dämpfe aus der Nähe des Druckbereichs, eine Einrichtung zum Liefern eines Lüftungsluftflusses an der Leistungsversorgung vorbei und eine Einrichtung zum aktiven Belüften der Heizeinrichtung aufweist.
Der Lüfter ist mit einem Luftleitungssystem gekoppelt. Dieses Luftleitungssystem weist eine erste Leitungseinlaßöffnung auf, die benachbart zu dem Druckbereich angeordnet ist, um übermäßige Tintensprühnebel- und Tintenträger-Dämpfe aus dem Druckbereich zu evakuieren.
Das Luftleitungssystem kann ferner eine Leitung aufweisen, die von einer Leitungsöffnung benachbart zu der Leistungsversorgung zu dem Lüfter führt. Das Luftflußsystem zieht Luft von einem Bereich um die Leistungsversorgung in die Leitungsöffnung, wodurch ein Luftfluß an der Leistungsversorgung vorbei geliefert wird.
Die Heizereinrichtung definiert eine längliche Einhüllung, die sich entlang einer lateralen Abmessung des Druckbereichs erstreckt, wobei die Einhüllung Öffnungen an jedem Ende derselben aufweist. Das Luftleitungssystem weist eine Leitungsöffnung in Verbindung mit einer ersten der Einhüllungsöffnungen und eine eingehüllte Luftleitungseinrichtung, die sich zwischen der Leitungsöffnung und dem Lüfter erstreckt, auf. Dies liefert eine Einrichtung, um die Heizereinhüllung über das Leitungssystem aktiv zu belüften, indem Luft durch eine zweite Heizereinhüllungsöffnung in die Einhüllung gezogen wird.
Der Drucker kann ferner ein Filterelement aufweisen, das strömungsmäßig hinter dem Lüfter in dem Leitungssystem angeordnet ist, um Tintenpartikel, die von dem Druckbereich entlüftet werden, zu filtern, und das hinsichtlich der Ebene, in der der Lüfter angeordnet ist, auf einer unterschiedlichen Ebene positioniert ist, wodurch ein Luftweg zwischen dem Lüfter und dem Filterelement verlängert ist, um das Trocknen von Tintenpartikeln zu erleichtern, bevor dieselben das Filterelement erreichen.
Diese und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung eines exemplarischen Ausführungsbeispiels derselben, wie es in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist, offensichtlich. Es zeigen:
Fig. 1 eine isometrische Ansicht eines Farbdruckers, der die vorliegende Erfindung verkörpert, die die Vorderseite des Druckers zeigt.
Fig. 2 eine weitere isometrische Ansicht des Farbdruckers von Fig. 1, die die obere Vorderseitenabdeckung in einer offenen Stellung zeigt.
Fig. 3 eine isometrische Ansicht, die die Rückseite und die Seite des Druckers von Fig. 1 zeigt.
Fig. 4 eine isometrische Ansicht ähnlich zu Fig. 3, wobei jedoch die Rückseitenabdeckung geöffnet ist, um die Zuführungsweg-Einschubkomponente zu zeigen.
Fig. 5A eine isometrische Ansicht ähnlich der Fig. 4, die jedoch die untere Gehäuseabdeckung entfernt zeigt, um einen Zugriff auf elektronische Speicherelemente zu liefern; Fig. 5B und 5B Querschnittansichten entlang jeweiliger Linien 5B-5B und 5C-5C der Fig. 5A und 5B.
Fig. 6A und 6B isometrische Ansichten der unitären Zuführungswegkomponente des Druckers von Fig. 1.
Fig. 7 eine Querschnittansicht entlang eines Abschnitts des Medienzuführungswegs des Druckers von Fig. 1.
Fig. 8 eine Draufsicht des flexiblen Vorheizerelements in einem abgeflachten Zustand.
Fig. 9 eine Seitenansicht des Vorheizerelements von Fig. 8 in einem abgeflachten Zustand.
Fig. 10 eine isometrische Ansicht von Antriebszugelementen, die das Medienantriebssystem des Druckers von Fig. 1 aufweist.
Fig. 11 eine Draufsicht des Druckheizerschirms und von Antriebsrollen, die der Drucker von Fig. 1 aufweist.
Fig. 12 eine Querschnittansicht entlang der Linie 12-12 von Fig. 11.
Fig. 13 eine vereinfachte, isometrische, schematische Ansicht, die den Luftflußweg in dem Drucker von Fig. 1 zeigt.
Fig. 14 eine Querschnittansicht entlang der Linie 14-14 von Fig. 13.
Fig. 15 eine Querschnittansicht entlang der Linie 15-15 von Fig. 14.
Fig. 16 eine teilweise isometrische Ansicht des Druckers von Fig. 1, die die linken und oberen Chassis-Kom ponenten und den Luftflußweg zum Kühlen der Druckerelektronik zeigt.
Fig. 17 eine teilweise isometrische Ansicht, die die rechten und oberen Chassis-Komponenten und den Luftflußweg zur Dampfbeseitigung und zur Heizerbelüftung zeigt.
Fig. 18 eine teilweise isometrische Ansicht, die den Luftfluß aus der Heizereinhüllung in das rechte Chassis zu dem Lüfter zeigt.
Fig. 19 eine schematische Darstellung der Druckerpapierwegkomponenten und der Steuer- und Antriebs-Elemente für dieselben.
Fig. 20A und 20B Flußdiagramme, die den Betrieb des Druckers der Fig. 1 bis 19 darstellen.
Fig. 21 ein Blockdiagramm, das die Heizersteuerschaltung zeigt.
Fig. 22A bis 22C Flußdiagramme, die den Betrieb des Druckheizers des Druckers von Fig. 1 zeigen.
Äußere Merkmale eines Farbdruckers 50, der die Erfindung verkörpert, sind in den isometrischen Ansichten der Fig. 1 bis 3 gezeigt. Der Drucker 50 weist ein Gehäuse 52 auf, das einen Eingabemedienbehälter 54 und einen Ausgabebehälter 56 trägt. Das Druckmedium, beispielsweise Papierblätter, ist in dem Eingabebehälter 54 gestapelt und wird durch einen Aufnahmemechanismus entnommen, wie es in der Technik gut bekannt ist. Obwohl es offensichtlich ist, daß andere Druckmedientypen in dem Drucker 50 verwendet werden können, wird zu Zwecken der Beschreibung das Medium hierin als Papier beschrieben. Das Papier wird durch einen Papierweg getrieben, der nachfolgend detaillierter beschrieben werden soll, der die Richtung des Papiers umkehrt und zu dem Ausgabebehälter 56 führt. Das Papier wird durch ein Vorheizerelement vorgeheizt, das einen Abschnitt des Medienwegs definiert. Der Vorheizer treibt Feuchtigkeit aus dem Papier und erhöht die Papiertemperatur, wodurch das Papier für das Tintenstrahldrucken, das in der Druckerdruckzone stattfindet, konditioniert wird. Der Papierantriebsmechanismus treibt das Papier durch den Druckbereich, welcher einen Druckbereichsheizer aufweist, um das Papier zu erwärmen, um die Tinte sehr schnell zu trocknen, sobald die Tinte das Papier berührt. Ein Luftflußsystem ist vorgesehen, um Luft an der Druckzone vorbeizuziehen, wobei Tintendampf und übermäßige Tintentröpfchen von der Druckzone weg entsorgt werden. Das Luftflußsystem umfaßt ein Leitungswerk, das ferner Luft an elektronischen Komponenten vorbei zieht, um eine Kühlung zu liefern, und um die Heizer aktiv zu belüften, um Bedingungen einer weglaufenden Temperatur zu verhindern.
Dieses exemplarische Ausführungsbeispiel umfaßt vier Tintenkassetten 60, die auf einem Wagen angebracht sind, der entlang einer Wagenachse getrieben wird, die sich senkrecht zu der Richtung der Papierbewegung durch die Druckzone erstreckt. Die Kassetten sind in Fig. 2 sichtbar, bei der die vordere obere Abdeckung 62 des Druckers in einer geöffneten Position gezeigt ist. Bei einer typischen Anwendung enthalten die Kassetten jeweils Tinte einer unterschiedlichenfarbe, beispielsweise Schwarz, Cyan, Magenta und Gelb, was Vollfarb-Druckoperationen ermöglicht. Die Tinten basieren bei diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel auf Wasser.
Das Gehäuse 52 für den Drucker 50 umfaßt ferner eine hintere Abdeckungsklappe 64, die geöffnet werden kann, um einen Zugriff auf die Rückseite des Druckers zu liefern, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Klappe 64 gelenkig an dem unteren hinteren Teil des Gehäuses gelagert. Der Papierweg ist teilweise durch eine Mehrzweck-Papierwegkomponente 70 und das Vorheizerelernent 72 definiert.
Die Komponente 70 weist eine gekrümmte, durch Rippen definierte Kontur 74 auf, die einen primären Medienweg für das Papier definiert, wenn dasselbe aus dem Eingabebehälter aufgenommen wird, welcher das Papier durch eine Richtungsumkehr führt. Die Komponente 70 ist ohne weiteres entfembar und umfaßt Stifte 71, die in jeweilige Schlitze 82, die durch Schienen definiert sind, die in das Gehäuse 52 gegossen sind, gleiten. Der Vorheizer 72 ist ebenfalls in dem Drucker befestigt, um eine gekrümmte Oberfläche zu bieten, die allgemein mit der gekrümmten Kontur 74 der Komponente 70 übereinstimmt, jedoch um einen kleinen Trennungsabstand von der Oberfläche der Komponente 70 beabstandet ist, wodurch ein Schlitz 94, den der Papierweg aufweist, definiert ist.
Die Abdeckungsklappe 64 weist eine gekrümmte Oberfläche 76 auf, die mit einer zweiten gekrümmten Oberfläche 78 der Komponente 70 zusammenwirkt, um einen oberen Einzelblatt-Zuführungspapierweg zu liefern, was ermöglicht, daß der Benutzer des Druckers manuell einzelne Papierblätter durch einen oberen hinteren Eingabeschlitz 80 eingibt. Papier, das über den Einzelblatt-Zuführungsschlitz 80, der zwischen einer Kante der Abdeckung 64 und einer Kante des Gehäuses 52 definiert ist, eingegeben wird, wird durch die gekrümmte Oberfläche 76 der Abdeckungsklappe 64 zu der gekrümmten Oberfläche 78 des Bauglieds 70 geführt. Auf diese Weise wird Papier, das durch den Einzelblatt-Zuführungsschlitz 80 zugeführt wird, direkt zu einem mit dem primären Papierzuführungsweg zusammenlaufenden Ort 95 geleitet.
Die Abdeckungsklappe 64 trägt einen einstellbaren, einen Schlitz definierenden Mechanismus, wie in den Fig. 3 bis 5 gezeigt ist. Der Mechanismus umfaßt eine feste erste Medienkantenführung 81A, die ein Schlitzseitenbauglied ist, das als ein einstückiges Teil der Abdeckungsklappe 64 gebildet ist. Der Einstellmechanismus weist ferner eine verschiebbare zweite Medienkantenführung 81B auf, die ein zweites Schlitzseitenbauglied ist, das eine U-förmige Konfiguration an dem Eingang des Schlitzes 80 definiert. Das Bauglied 81B gleitet über eine Kante 81C der Abdeckungsklappe 64, um eine gleitende Ineingriffnahme zwischen der zweiten Medienkantenführung 81B und der Klappe 64 zu bilden. Der Benutzer des Druckers stellt die Position der zweiten Medienkantenführung für die Breite des Druckmediurns, das manuell eingegeben werden soll, ein. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Breite des Schlitzes 80 einstellbar, um Medien verschiedener Breiten aufzunehmen, beispielsweise von einer Breite von 8,5 Inch bis zu schmalen Umschlagbreiten von 4 Inch oder weniger.
Die verschiebbare Kantenführung 81B ist detaillierter in den Querschnittdiagrammen der Fig. 5B und 5C gezeigt. Wie in Fig. 5B gezeigt ist, verriegelt die Führung 81B entlang der Kante 81C eines Oberflächenbauglieds 76 mit einer Rippe 81D, die von dem Bauglied 76 vorsteht. Feststellpositionen für die verschiebbare Kantenführung 81B sind durch Ausnehmungen 81E definiert, die einen erhöhten Bereich 81F aufnehmen, der von einem Federbauglied 81G der verschiebbaren Kantenführung 81B vorsteht.
Die verschiebbare Kantenführung 81B und das Oberflächenbauglied 76 umfassen ferner Verriegelungsmerkmale 76A und 81H, die eine Fehlausrichtung von Umschlägen zu dem Druckbereich verhindern. Die Merkmale 76A sind Rillen, die in der Oberfläche des Bauglieds 76 gebildet sind. Verriegelungsnasen 81H, die sich von der Kante 81I des verschiebbaren Kantenbauglieds erstrecken, passen in die Rillen 76A. Als ein Ergebnis dieser Verriegelung von Merkmalen wird verhindert, daß Gegenstände, beispielsweise Umschläge, die in den manuellen Zuführungsschlitz 80 zugeführt werden, aufgrund dessen, daß eine Kante des Umschlags zwischen das verschiebbare Kantenbauglied und die Oberfläche 76 gleitet, fehlausgerichtet werden.
Die Verwendung einer entfembaren Komponente 70 ermöglicht ohne weiteres einen Zugriff auf die elektronischen Schaltungsvorrichtungen 84, die auf einer Schaltungsplatine unter einer entfernbaren Metallabdeckungsplatte 86 befestigt sind, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Dieser einfache Zugriff erleichtert eine Reparatur oder eine Aufrüstung, beispielsweise eine Änderung von Druckfonts durch das Ersetzen von Speichervorrichtungen, die die Vorrichtungen 84 aufweisen, ohne eine größere Zerlegung des Druckers zu erfordern. Die Vorrichtungen 84 können sogar ohne den Bedarf nach geschultem Wartungspersonal ausgetauscht werden.
Die Fig. 6A und 6B sind isometrische Ansichten der Papierwegkomponente 70. Die gekrümmte Kontur 74 ist durch eine Anzahl von ausgerichteten, beabstandeten, gekrümmten Rippen 74A definiert, die von einer gekrümmten Oberfläche 74B vorstehen. Schlitzöffnungen 74C sind zwischen den Rippen 74A in der Oberfläche 74B definiert.
Die Kontur 74 der Komponente 70 definiert einen Abschnitt des primären Papierwegs, der das Papier von dem Eingabebehälter 54 zu dem Druckbereich führt. Sowohl der Eingabeals auch der Ausgabe-Behälter 54 und 56 befinden sich für die Bequemlichkeit des Benutzers an der Vorderseite des Druckers. Folglich muß das Blatt Papier, das bedruckt werden soll, auf seinem Weg zwischen dem Eingabebehälter 54 und dem Ausgabebehälter 56 umgeleitet werden. Die Komponente 70 besitzt die Funktion, einen Abschnitt dieses Papierwegs in dem Drucker zu definieren.
Die Oberfläche 78 der Komponente 70 definiert ferner einen Abschnitt des Manuelleingabe-Papierwegs, auf den der Benutzer durch den Schlitz 80 an der Rückseite des Druckers zugreift.
Das Druckmedium wird eine statische Ladung erzeugen, wenn dasselbe auf einem isolierenden Mäterial, beispielsweise Kunststoff, aus dem die Komponente 70 geformt ist, reibt. Die Verwendung der Rippen 74A beseitigt einen statischen Aufbau durch das Minimieren der Oberflächenberührung zwischen der Komponente 70 und dem Papier. Die Rippen reduzieren ferner die thermische Masse der Komponente und minimieren eine Wärmeleitung von dem Papier weg.
Ein weiterer Vorteil der Komponente 70 resultiert aus den Schlitzen 74C. Da enge Zwischenräume erforderlich sind, um ein Blatt Papier zu bewegen, existiert normalerweise sehr wenig Raum innerhalb des Papierwegs. In einer beheizten Umgebung, wie sie beispielsweise in dem Drucker 50 vorgefunden wird, könnte dies nach der Bewegung zu kühleren Bereichen zu einer Wasserkondensation aus der Feuchtigkeit, die während des Vorheizprozesses aus dem Papier getrieben wird, führen. Die Schlitze 74C ermöglichen einen Abzugweg für Wasserdampf, wodurch das Kondensationsproblem beseitigt wird. Gleichzeitig bewahrt die Komponente 70 noch die enge Papierweggeometrie, die für die Bewegung des Papiers durch den Papierweg benötigt wird.
Ein weiterer Vorteil der Komponente 70 ist eine Folge der einfachen Beseitigung derselben aus dem Drucker. Der Benutzer benötigt einen Zugriff auf den Papierweg, um Papierstaus zu beseitigen, die in dem Drucker auftreten. Die Komponente 70 ist durch das Greifen von Fingern 70A und 70B und das Herausziehen der Komponente 70 ohne weiteres entfernbar, was einen Zugriff direkt auf den Papierweg liefert, so daß der Benutzer ohne weiteres jegliche Staus beseitigen kann.
Die Komponente 70 erreicht diese Vorteile als ein einstückiges Element, das mehrere Funktionen durchführt, die in früheren Druckern typischerweise unter Verwendung einer Mehrzahl von Teilen durchgeführt wurden, wodurch ein höherer Grad einer funktionellen Integration erreicht wird. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Komponente 70 aus einem industriellen Kunststoff als eine einstückige Einheit gegossen.
In Fig. 7 ist ein Hauptabschnitt des Papierwegs durch den Drucker 50 als Querschnitt dargestellt. Das Papier 90 wird aus dem Eingabebehälter 54 aufgenommen und in der Richtung des Pfeils 92 in den Papierweg getrieben. Das Papier 90 be tritt den Schlitz 94, der durch die gekrümmte Oberfläche 74 des Bauglieds 70 und den Vorheizer 72 definiert ist, berührt die gekrümmte Kontur 74, die durch die Rippen 74A definiert ist, und wird in Kontakt mit derselben um die gekrümmte Oberfläche, die durch den Vorheizer 72 definiert ist, geführt. Eine Führung 96 ist oberhalb des Auslasses des Schlitzes 94 befestigt und führt das Papier, um die Richtungsumkehr abzuschließen, derart, daß das Papier bezüglich der Richtung, in die die vordere Kante desselben ausgerichtet war, als dasselbe aus dem Eingabebehälter aufgenommen wurde, um 180º gedreht ausgerichtet ist.
Eine flexible Vorspannungsführung 150 ist oberhalb der oberen Führung 140 und des Vorheizers 72 positioniert, so daß eine Kante in Kontakt mit dem Vorheizer 72 ist, wenn kein Papier vorliegt. Die Vorspannungsführung treibt das Papier zwangsweise gegen den Vorheizer 72, um eine effektive thermische Energieübertragung sicherzustellen. Die vordere Kante des vorgeheizten Papiers 90 wird dann in den Walzenspalt zwischen einer Antriebsrolle 100 und einer Leerlaufrolle 102 geführt. Während das Papier mittels einer Papierbeilage 151 gegen den Heizerschirm 104 getrieben wird, wird das Papier 90 dann an dem Druckbereich 104 vorbei getrieben, indem Strahlungswärme durch einen Reflektor 106 und ein Heizerelement 108, das in dem Heizerhohlraum 110, der durch den Reflektor definiert ist, angeordnet ist, auf die untere Oberfläche des Papiers gerichtet wird. Der Schirm 112 ist über dem Hohlraum 110 angebracht und trägt das Papier, während dasselbe durch die Druckzone 104 geleitet wird, während gleichzeitig eine Strahlungs- und Konvektions-Wärmeübertragung von dem Hohlraum 110 zu dem Papier 90 möglich ist. Die Konvektionswärmeübertragung erfolgt aufgrund einer freien Konvektion, die das Ergebnis davon ist, daß heiße Luft durch den Schirm aufsteigt und kühlere Luft abfällt, und nicht aufgrund irgendeines Lüfters, der Luft durch den Heizerhohlraum treibt. Sobald das Papier während Druckoperationen den Schirm abdeckt, findet die Konvektionsluftbewegung innerhalb des Hohlraums statt.
In dem Druckbereich findet ein Tintenstrahldrucken auf die obere Oberfläche des Papiers statt, indem die Antriebsrollen angehalten werden, indem der Kassettenwagen 61 entlang eines Bands getrieben wird, und indem die Tintenstrahlkassetten 60 betrieben werden, um ein gewünschtes Band entlang der Papieroberfläche zu drucken. Nachdem das Drucken eines speziellen Bandbereichs auf dem Papier abgeschlossen ist, werden die Antriebsrollen 100 und 114 betätigt, woraufhin das Papier um eine Bandlänge vorwärtsgetrieben wird und das Banddrucken erneut beginnt. Nachdem das Papier den Druckbereich 114 durchlaufen hat, trifft dasselbe auf die Ausgaberolle 114, die mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Antriebsrolle 100 betrieben wird und das Papier in den Ausgabebehälter 56 ausgibt.
Ein Merkmal des Druckers 50 ist der Vorheizer 72, der ein flexibles Schaltungsbauglied aufweist, das in Fig. 9 in einer abgeflachten Konfiguration gezeigt ist. Der Vorheizer 72 weist ein flexibles dielektrisches Bauglied 72A auf, das bei diesem Ausführungsbeispiel aus Polyamid hergestellt ist. Eine leitfähige Struktur aus geätztern Kupfer ist auf einer Oberfläche des dielektrischen Bauglieds definiert, wobei eine antistatische Schicht aus einem auf Polyamid basierenden Material die leitfähige Struktur abdeckt, was eine Schichtstruktur einer Dicke von näherungsweise 0,15 mm (0,006 Inch) bildet. Die antistatische Schicht umfaßt eine Schicht aus Polyamid, das mit einem antistatischen Material, beispielsweise Kupfer, imprägniert ist, und ist mittels eines Haftmittels an der Kupferstruktur/Polyamidbasis-Schicht befestigt. Ein Material, das für den Zweck der antistatischen äußeren Schicht geeignet ist, ist als der "Kapton"-Polyamidfilm XC von der E.I. Dupont de Nemoirs Company auf dem Markt. Diese Schicht ist ausreichend leitfähig, um einen Ladungsaufbau zu verhindern. Die geätzte Kupferstruktur definiert relativ breite niederohmige Spuren, die eine Verbindung zu relativ schmalen hochohmigen Spurstrukturen, die bewirken, daß Wärme erzeugt wird, wenn ein Strom durch die selben geleitet wird, herstellen. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel existieren zwei leitfähige Strukturen, um unterschiedliche Wärmepegel in zwei unterschiedlichen Bereichen des Vorheizers 72 zu liefern. Folglich stellt ein niederohmiger Leiter 120 eine Verbindung zu einer resistiven, relativ schmalen Struktur 122 her, die in einem Bereich 124 auf dem dielektrischen Bauglied 74A gebildet sind. Ein niederohmiger Leiter 126 stellt eine Verbindung zu einer restistiven Struktur 128 her, die in einem Bereich 130 auf dem dielektrischen Bauglied gebildet ist. Die zwei resistiven Strukturen 122 und 128 sind bei 132 seriell verbunden. Die jeweiligen Leiter sind mit einer elektrischen Leistungsquelle 204 (Fig. 19) verbunden, die einen Strom liefert, um den Vorheizer 70 zu treiben. Bei diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel gibt der Bereich 130 eine elektrische Leistung von 7,5 Watt ab, während der Bereich 124 21 Watt abgibt, wenn der Vorheizer 72 aktiviert ist. Die Spuren weisen in beiden Bereichen näherungsweise die gleiche Dichte auf, besitzen jedoch in dem Bereich 130, dem Bereich höherer Wärmedichte, eine größere Spurbreite.
Der Vorheizer 70 wird installiert, indem die Kante 72A des Vorheizers an der oberen Führung 140 angebracht wird, derselbe um die Merkmale 142, die in das Druckerchassis gegossen sind, gewickelt wird, und derselbe durch Vorheizerfedern 144 straff gehalten wird. Ein Ende 144A jeder Feder liegt gegen eine vorstehende Nase 142A des Merkmals 144 an, wobei das andere Federende durch eine Öffnung 728, die in dem Vorheizer 72 gebildet ist, eingeführt ist. Die Feder 144 spannt die Federenden voneinander weg vor, wodurch Spannungskräfte auf den Kanten 72C und 72D des Vorheizers plaziert werden.
Der Vorheizer 70 ist an der Kante 72A durch die obere Führung 140 und an der Kante 72E durch die untere Führung 146 gehalten. Die Kante 72A ist durch Paßnasen 141 (Fig. 10), die die Führung 140 aufweist, durch Schlitze 72E, die in dem Vorheizerfilm gebildet sind, befestigt. Die radiale Form wird erreicht, indem nur die Kanten 72C und 72D durch die Chassismerkmale 142 unterstützt werden. Die Merkmale 142 stehen bei diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel um näherungsweise 12 mm von dem Seitenchassis vor. Folglich befindet sich der Großteil der Vorheizeroberfläche an freier Luft, um die thermische Masse des Vorheizers auf ein Minimum zu reduzieren und somit die Aufwärmzeit zu reduzieren.
Der Zweck des Vorheizers 70 besteht darin, das Papier zu erwärmen, um ein Vorschrumpfen des Papiers zu bewirken, um zu verhindern, daß dasselbe in dem Druckbereich 104 schrumpft. Wenn ermöglicht wäre, daß das Papier aufgrund der Wärme, die durch das Heizelement 108 erzeugt wird, in dem Druckbereich schrumpft, würde dies Punkt-zu-Punkt-Verschiebungsfehler und Bandgrenzenfehler bewirken. Obwohl der Drucker, der in der EP-A-0568174 beschrieben ist, einen Vorheizer in der Form einer erwärmten Rolle, die das Papier von dem Papierbehälter zu dem Druckbereich weiterbewegt, aufweist, weist die erwärmte Rolle aufgrund der großen thermischen Masse der Rolle eine relativ lange Aufwärmzeit auf.
Der Vorheizer 72 weist den Vorteil auf, daß, infolge seiner geringen thermischen Masse, zusätzlich zu der Zeit, die erforderlich ist, um das Medium von dem Eingabebehälter zuzuführen, keine zusätzliche Aufwärmzeit erforderlich ist, um das Element 72 vorzuwärmen. Überdies ist die Verwendung eines flexiblen Films als Vorheizer sehr gewichtseffizient.
Fig. 10 zeigt die Anordnung der Papierantriebs- und Heiz- Elemente in einer isometrischen Ansicht. Zu Zwecken der Klarheit ist der Schirm 112 in dieser Ansicht nicht gezeigt. Antriebsrollen 100A und 1008 sind für eine Drehung auf einer Antriebswelle 160 befestigt. Eine Spannungsrolle 114 ist auf einer Spannungswelle 162 befestigt. Jede Welle weist einen relativ kleinen Durchmesser auf, bei dem exemplarischen Ausführungsbeispiel 0,250 Inch. Derartige Wellen, die aus rostfreiem Stahl mit dem relativ kleinen Durchmesser hergestellt sind, sind bei dieser Anordnung relativ unstarr. Um eine Stabilität und die Wellensteifheit, die für einen genauen Betrieb erforderlich ist, zu liefern, ist jede Welle auf drei Lagern befestigt. Somit ist die Welle 160 auf Lagern 161A, 161B und 161C befestigt. Die Welle 162 ist auf Lagern 163A, 163B und 163C befestigt. Die Lager sind auf jeweiligen Verbinderplatten, beispielsweise 165A und 165B, befestigt, so daß die Lager die relativen Positionen der Schieber 160 und 162 selbst ausrichten.
Die Rollen 100A und 100B weisen bei diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel einen wesentlich größeren Durchmesser als die Antriebswelle 160 auf, beispielsweise einen Durchmesser von 0,713 Inch, und sind aus einem wärmeresistenten, gitterabgedeckten Material hergestellt. Wenn die Rollen 100A und 100B einen größeren Durchmesser als die Welle 160 aufweisen, kann der effektive Heizbereich, der durch die Reflektoröffnung definiert ist, maximiert sein, da die Rollen hergestellt sein können, um an den Rändern des Hohlraums 110 in den Freiraum des Hohlraums vorzustehen, jedoch ohne die Fläche der Reflektoröffnung zwischen den Rollen zu reduzieren. Somit sind bei diesem Ausführungsbeispiel Schlitze 106A und 1068 in dem Reflektor 106 gebildet, in dem die Reflektorwand aufgeschnitten und die Fahnen 106C und 106D nach innen gebogen sind. Die Leerlaufrolle 102 weist eine Konfiguration ähnlich der Antriebsrolle 100 auf, d.h. eine Welle kleinen Durchmessers, die zwei Rollen eines größeren Durchmessers trägt. Ein Leerlaufsternrad 115 weist eine Konfiguration ähnlich zu der Spannungsrolle 114 auf. Folglich muß kein Heizbereich, der durch die Heizeranordnung, die den Reflektor 106 aufweist, geliefert wird, geopfert werden, während gleichzeitig der übergabeabstand zwischen den Antriebsund der Spannungs-Rolle 100A, 100B und 114 kleingehalten werden kann. Die Minimierung des Papierübergabeabstands zwischen den Antriebs- und der Spannungs-Rolle trägt zu der Genauigkeit bei der Papierweiterbewegung bei, da dasselbe den Medienbereich minimiert, über den die Antriebs- und die Spannungs-Rolle nicht gleichzeitig wirksam sind. Überdies sind keine zusätzlichen Ausgabe-Rollen oder -Mechanismen außer der Spannungsrolle erforderlich, um das Medium in dem Ausgabebehälter 56 zu stapeln.
Bezugnehmend auf Fig. 7 ist der Bereich des Papierwegs zwischen "A" und "B" der vorgeheizte Abschnitt des Papierwegs. Der Bereich zwischen "B" und "C" ist ein ungeheizter Abschnitt des Papierwegs. Die Druckzone 104A, in der das Tintenstrahldrucken durch die Kassetten 60 stattfindet, ist bei "E" zentriert. Der Bereich 104B zwischen "C" und "D" wird durch das Element 108 erwärmt und stellt eine zusätzliche Vorheizzone benachbart zu der Druckzone bei E dar. Der Bereich 104C zwischen "E" und "F" wird ebenfalls durch das Element 108 erwärmt und ist ein Bereich einer Nach-Druck-Erwärmung des Mediums.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel nehmen die Antriebsrollen 100A und 100B benachbart gegenüberliegender Kanten desselben mit dem Papier Eingriff. Die Rollen weisen bei diesem Beispiel eine Breitenabmessung von 0,365 Inch, was kleiner als die Randbreite ist, auf. Der Druckbereich ist vor den Antriebsrollen 100A und 100B, so daß die Antriebsrollen die Druckoperationen nicht stören.
In Fig. 7 sind ferner Elemente des Leitungssystems gezeigt, das der Drucker 50 aufweist, die eine Leitungseinlaßöffnung 226, die sich entlang der lateralen Abmessung des Druckbereichs erstreckt, definieren, wie ebenfalls in Fig. 17 gezeigt ist. Die obere Kante der Leitungsöffnung ist durch ein Bauglied 281 definiert, das wiederum das obere Chassisbauglied 280 aufweist (Fig. 17). Das Bauglied 281 umfaßt Ausschnittregionen (nicht gezeigt), in die die oberen Bereiche der Leerlaufrollen aufgenommen sind. Die untere Kante der Leitungsöffnung ist durch ein dünnes Beilagebauglied 151 definiert, das mit dem Bauglied 96 verbunden ist und sich von demselben erstreckt. Die Beilage 151 ist aus rostfreiem Stahl hergestellt und erstreckt sich zwischen den Antriebsrollen 100A und 100B. Die Beilage 151 ist in einen Kontakt mit der oberen Oberfläche des Schirms 104 zu einem Ort unterhalb der benachbarten Kante der Druckkassetten 60 vorgespannt. Der Leitungseinlaß 226 ist daher unmittelbar benachbart zu den Kassetten 60 in dem Druckbereich 104 positioniert, bei diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel beispielsweise innerhalb von Millimetern von den Kassetten. Die enge Positionierung der Einlaßleitungsöffnung 226 zu dem Druckbereich 104 ist ein Faktor, der ermöglicht, daß ein Einzellüfter-Luftflußsystem in dem Drucker 50 verwendet wird. Bei einer derart engen Positionierung kann beispielsweise eine Luftflußgeschwindigkeit in der Größenordnung von 100 cfm zu der Einlaßleitungsöffnung 226 durch einen Bereich an einem Druckkopf, der die Kassetten 60 aufweist, erhalten werden, als ein Ergebnis einer Luftflußgeschwindigkeit an der Leitungseinlaßöffnung in der Größenordnung von 300 cfm.
Der Papierantriebsmechanismus des Druckers 50 weist ferner einen Motor 166 auf, der zwei Ritzelzahnräder 168 und 170 unterschiedlicher Größe, die auf der Motorwelle 172 befestigt sind, besitzt. Die Ritzelzahnräder 168 und 170 treiben direkt die jeweiligen Antriebs- und Spannungs-Wellen 160 und 162 durch ein Antriebszahnrad 174 und ein Spannungszahnrad 176. Das Antriebszahnrad ist etwas größer als das Spannungszahnrad; die Größen der Ritzelzahnräder sind zusammen mit den Größen des Antriebs- und des Spannungs-Zahnrads ausgewählt, um im wesentlichen gleiche Antriebs- und Spannungs- Rollen-Rotationsgeschwindigkeiten zu erzeugen. Alle Zahnräder weisen schraubenförmige Zahnradzähne auf, um das Antriebszuggeräusch zu minimieren. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Zahnräder 174 und 176 aus industriellem Kunststoff hergestellt.
Der Motor 166 ist bezüglich der Schaftenden nach innen gerichtet angebracht, um die erforderliche Breitenabmessung entlang der Wagenachse zu reduzieren. Der Motor 166 ist bei diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel ein Permanentmagnet-Schrittmotor.
Eine Antitotgangvorrichtung 202 ist vorgesehen, um eine Totgangbewegung des Getriebezugs zu verhindern, wodurch die Genauigkeit und die Steuerung der Medien-Weiterbewegung und -Positionierung verbessert wird. Die Vorrichtung 202 weist ein erstes Paar von Federf ingern 202A und 202B auf, die das Zahnrad 176 leicht mit einer ausreichenden Greifkraft greifen, um eine Totgangbewegung zu verhindern, jedoch ermöglichen, daß das Zahnrad 176 durch den Motor 166 angetrieben wird. Die Vorrichtung 202 weist ferner Finger 202C und 202D auf, die auf die gleiche Art und Weise das Antriebszahnrad 174 greifen.
Die vorher genannten Merkmale der Papierwegkomponenten des Druckers 50 liefern eine Anzahl von Vorteilen.
1. Die Herstellungskosten des Druckers sind relativ gering.
2. Der Drucker ist relativ kompakt, während er eine hohe Druckqualität liefert.
3. Das Wellenlagersystem ermöglicht die Verwendung von kompakten Antriebsrollenmit geringer Trägheit und geringen Kosten.
4. Die Druckerbreite ist durch das kompakte Antriebs-Zahnrad-und-Motor-System minimiert.
5. Die Papierweiterbeweggenauigkeit ist hoch.
6. Der Drucker ermöglicht eine schnelle Papierweiterbewegung und daher einen guten Druckdurchsatz.
7. Eine zweite Ausgaberolle ist nicht erforderlich, um die Medien in dem Ausgabebehälter zu stapeln.
8. Die schraubenförmigen Zahnräder reduzieren das hörbare Geräusch, das durch den Drucker erzeugt wird.
Das Heizerelement 108 umfaßt eine transparente Quarzröhre 108A, die an jedem Ende derselben zur Luft hin offen ist, sowie ein Heizerdrahtelement 108B, das durch eine Niederspannungsversorgung getrieben wird. Das Drahtelement 108B erzeugt Strahlungswärmeenergie, wenn ein elektrischer Strom durch den Draht geleitet wird, was bewirkt, daß derselbe erwärmt wird, beispielsweise auf die gleiche Weise wie ein elektrischer Toaster Wärme erzeugt. Ein Typ eines Drahtmate rials, das für den Zweck geeignet ist, ist unter der registrierten Handelsmarke "Kanthal" auf dem Markt. Der Heizer 108 ist ein kostengünstigeres Heizerelement als eine Habgenlampe, die in dem Drucker verwendet ist, der in der oben genannten EP-A-0568174 beschrieben ist.
Das Drahtheizerelement 108 wird von einem 35-vDC-Signal von einer Versorgung 202 (Fig. 19) mit Leistung versorgt, das durch einen 31-KHz-Pulsbreitenmodulator moduliert ist, um ein Rechtecksignal einer variablen Pulsbreite zu liefern, wodurch die unterschiedlichen Leistungseinstellungen möglich sind, die für den Betrieb des Heizers 108 notwendig sind. Ein Thermistor 107 (Fig. 19) ist verwendet, um die Heizertemperatur zu erfassen. Eine Konstantleistungs-Steuerschaltung 204 mit geschlossener Schleife, die die Pulsbreitenmodulator-Steuerfunktionen, variable Frequenz steuerfunktionen und Durchschnittstrommessungs- und Spannungsmessungs-Funktionen umfaßt, steuert die Leistung, die dem Heizerelement zugeführt wird. Ein Thermistor 107 stellt die anfänglichen Bedingungen für das Aufwärmen des Heizers ein.
Ansprechend auf einen anfänglichen Druckbefehl wird der Heizer 108 bei diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel für ein Minimum von 26 Sekunden bei 110 W betrieben, um den Heizer rampenmäßig so schnell wie möglich bis zu der Betriebstemperatur zu erhöhen. Die Heizerleistung wird dann für das Drucken auf unbeschichtetem Papier auf 73 W reduziert, oder für das Drucken auf transparenten Polyestermedien auf 63 W, oder für Glanzpolyestermedien auf 28 W. Sobald der Drucker die gewünschte Druckausgabe abgeschlossen hat und keine weitere Ausgabe angefordert wird, wird die Leistung des Heizerelements 108 für einen warmen Leerlauf zustand auf 20 W reduziert.
Der Druckbereichschirm 112 bei diesem Ausführungsbeispiel ist ferner in den Fig. 11 und 12 dargestellt und führt mehrere Funktionen durch. Derselbe trägt das Papier in dem Druckbereich 104 und über dem Heizerreflektor 106. Der Schirm ist stark genug, um zu verhindern, daß Benutzer das Heizerelement 108 berühren. Der Schirm läßt Strahlungs- und Konvektions-Wärmeenergie zu dem Druckmedium durch, während derselbe wenig, wenn überhaupt, Leitungswärrneenergie durchläßt, was aufgrund einer nicht-gleichmäßigen Wärmeübertragung Druckanomalitäten bewirken würde. Der Schirm 112 ist derart entworfen, daß das Druckmedium keine Oberfläche des Schirms einfängt, während dasselbe durch den Druckbereich getrieben wird.
Der Schirm 112 führt diese Funktionen durch, indem ein Netzwerk von dünnen primären und sekundären Stegen mit einer nominellen Breite von 0,032 Inch (0,75 mm) plaziert sind, die relativ große Schirmöffnungen umreißen. Exemplarische der primären und sekundären Stege sind als jeweilige Elemente 190 und 192 in Fig. 11 gezeigt; exemplarische Schirmöffnungen sind bei 194 gezeigt. Die sekundären Stege 192 liefern dem Stegnetzwerk eine zusätzliche Stärke.
Der Schirm 112 besteht vorzugsweise aus einem Material hoher Festigkeit, bei diesem Ausführungsbeispiel beispielsweise rostfreiem Stahl einer Dicke von etwa 0,010 Inch. Die Öffnungen 194 können durch Stanz- oder Ätz-Prozesse gebildet sein. Der Schirm wird verarbeitet, um jegliche Merkmale, die das Medium einfangen könnten, zu beseitigen.
Fig. 12 zeigt eine Querschnittansicht des einstückigen Bauglieds, das den Schirm 112 definiert, das an einer Kante gebogen ist, um einen Flansch 112A zu definieren, und an der anderen Kante gebogen ist, um einen Flansch 112B zu definieren. Das Stegnetzwerk ist derart um die Kante 112C gewickelt, daß dasselbe nicht nur auf der horizontalen Oberfläche 112D des Schirms definiert ist, sondern auch auf dem Flansch 112A, hinunter bis zu der Linie 112E. Dies ermöglicht, daß Strahlungswärme durch die Flanschöffnungen entkommt, ebenso wie durch die Öffnungen, die in der horizontalen Oberfläche 112D definiert sind, wodurch der Nach-Druck-Heizbereich erweitert wird.
Typische Abmessungen für den Schirm umfassen eine Schirmöffnungsstrukturbreite (d.h. die Abmessung in der Richtung der Medienbewegung) von 0,562 Inch (14,28 mm) und Breiten- und Längen-Abmessungen der Öffnung 194 von 0,194 Inch (4,92 mm) bzw. 0,777 Inch (19,74 mm). Die Druckbereichsbreite (in der Richtung der Medienbewegung) für den exemplarischen Druckkopf, der die Kassette 60 dieses Ausführungsbeispiels aufweist, beträgt 0,340 Inch (8,64 mm), die die Region abdeckt, die jeder der ausgerichteten Druckköpfe auf den vier Druckkassetten gegenüberliegt Die Druckkassetten sind bei diesem Ausführungsbeispiel ausgerichtet; die Kassetten könnten alternativ gestaffelt sein.
Wiederum bezugnehmend auf Fig. 11 ist die Schirmgitterstruktur im wesentlichen ein Spiegelbild um die Mittelachse 196. Betrachtet von der Kante an dem Flansch 112B des Schirms 112, die anfänglich durch das Druckmedium überquert wird, verlaufen die primären Stege 190 in einem ersten stumpfen Winkel A, bei diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel 135º. Die sekundären Stege 192 verlaufen in einem zweiten schrägen Winkel B relativ zu dieser Kante, welcher bei diesem Ausführungsbeispiel 1350 beträgt. Diese Winkel sind ausgewählt, um ein Stegnetzwerk zu liefern, das die erforderliche Festigkeit aufweist, um zu verhindern, daß Benutzer das Heizerelement 108 berühren, und das dennoch die reibungslose Übertragung von Strahlungs- und Konvektions-Wärmeenergie von dem Radiatorhohlraum zu dem Druckmedium ermöglicht.
Der Winkel A der primären Stege 190 ist durch mehrere Faktoren bestimmt. Die Stegwinkel müssen zuerst die Anforderung erfüllen, daß die vordere Kante des Mediums sich nicht auf den Stegen fängt, während das Medium weiterbewegt wird. Die Stegwinkel sind ferner abhängig von dem Mediumweiterbewegungsabstand zwischen benachbarten Druckbändern ausgewählt. Dieser Abstand ist durch die Anzahl von Druckdüsen und die Druckart bestimmt. Bei diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel weist der Druckkopf zwei Reihen von jeweils 52 Druckdüsen auf, die über einen Abstand von 0,340 Inch (8,64 mm) beabstandet sind. Folglich beträgt die Gesamtbreite des Bereichs, dem der Druckkopf gegenüberliegt, bei diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel 0,340 Inch (8,64 mm). Für einen Einzeldurchlaufmodus beträgt der Medienweiterbewegungsabstand für jedes aufeinanderfolgende Band 0,32 Inch, d.h. die Breite des Bereichs, dem die Druckdüse einer einzelnen der Druckkassetten gegenüberliegt. Für einen Dreidurchlaufmodus beträgt der Abstand ein Drittel der Einzeldurchlaufabstände oder 0,107 Inch. Für den Sechsdurchlaufmodus beträgt der Abstand 0,053 Inch, d.h. ein Sechstel des Medienweiterbewegungsabstands für den Einzeldurchlaufmodus.
Die Breite der Schirmöffnungsstruktur wird für dieses exemplarische Druckerausführungsbeispiel auf die folgende Art und Weise bestimmt. Die Öffnungsstrukturbreite kann als drei Regionen aufweisend betrachtet werden. Die erste Region 104 zwischen "C" und "D" in Fig. 7 ist eine Vorheizregion zum Vorheizen des sich weiterbewegenden Mediums, bevor dasselbe die aktive Druckzone erreicht. Die zweite Region 104A bei E ist die aktive Druckzone, d.h. der Bereich, dem die Druckdüsen, die der Druckkopf aufweist, gegenüberliegen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist dieser, Bereich durch die Düsenabdeckung der Druckkassetten definiert. Die dritte Region 104C zwischen "E" und "F" ist eine Nach-Druck-Heizregion, die das Medium erreicht, nachdem es durch die aktive Druckzone weiterbewegt wurde. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Vorheizregion-Breite gleich fünf Dreidurchlauf-Medienweiterbewegungsabständen, oder etwa 0,54 Inch. Die aktive Druckzonenregion, die bei "E" zentriert ist, weist eine Breite von 0,340 Inch auf, wie oben beschrieben wurde. Die Nach-Druck-Heizregion weist eine Breite auf, die gleich zwei Drei-Durchlaufmodus-Inkrementabständen ist, oder 0,22 Inch. Die drei Regionen ergeben bei diesem Ausführungsbeispiel zusammen näherungsweise 1,1 Inch.
Die Stegwinkel sind ausgewählt, um nicht fortgesetzt den gleichen Bereich auf dem Druckmedium von der Strahlungswärmeenergie abzuschirmen. Das Problem ist offensichtlich, wenn man die Verwendung vertikaler Stege betrachtet, d.h. von Stegen, die parallel zu der Weiterbewegungsrichtung des Mediums verlaufen, welche offensichtlich das Medium nicht einfangen würden, während dasselbe weiterbewegt wird. Jedoch werden die gleichen Bereiche des Mediums, diejenigen, die über den Stegen angeordnet sind, von dem Druckhohlraum abgeschirmt, während das Medium weiterbewegt wird, wobei dieser Bereich hinsichtlich der nicht-abgeschirmten Bereiche unterschiedlich trocknen wird, was das vertikale Stegmuster zeigt.
Beispielsweise verwendet das bevorzugte Ausführungsbeispiel mit einem primären Stegwinkel von 135º einen vertikalen Beabstandungsabstand D zwischen benachbarten primären Stegen 190 von näherungsweise 8,13 mm (0,32 Inch), wobei ein Dreidurchlauf-Medienweiterbewegungsabstand 2,7 mm (0,107 Inch) beträgt.
Die Fig. 13 bis 18 zeigen das Luftleitungs- und Evakuierungs-System, das der Drucker 50 aufweist. Ein einzelner Lüfter 220 ist verwendet, um Luft für eine Evakuierung aus dem Gehäuse 52 durch verschiedene Einlaßöffnungen in das Leitungssystem zu ziehen. Eine solche Gruppe von Einlaßöffnungen ist in der Vorderseite des Druckergehäuses, unterhalb des Eingabebehälters, definiert. Diese Öffnungen 222 (Fig. 16) ermöglichen, daß Luft an den elektronischen Modulen auf der Schaltungsplatine 224, die allgemein in Fig. 13 gezeigt ist, vorbeigezogen wird. Eine weitere Einlaßöffnung ist eine längliche Öffnung 226, die gerade über dem Druckbereich 104 angeordnet ist, und sich entlang der lateralen Abmessung des Druckbereichs erstreckt. Luft, überschüssige Tintentröpfchen und Tintenträgerdampf werden durch die Wirkung des Lüfters 220 in die Einlaßöffnung und von dem Druckbereich weg gezogen. Ferner wird Luft an der Region des Motors 166, des Heizers 108 und des Vorheizers 72 durch Gehäuseöffnungen 228 und 230, die auf gegenüberliegenden Enden des Heizerelements 108 und des Reflektors 106 angeordnet sind, vorbeigezogen.
Fig. 14 ist eine Querschnittansicht, die die Positionierung des Lüfters 220 in der Leitung 240, die der Drucker 50 aufweist, zeigt. Durch das Positionieren des Lüfters mit einem diagonalen Versatz bezüglich der Leitungsöffnung kann ein größerer Lüfter in die Leitung aufgenommen werden. Fig. 15 ist eine weitere Querschnittansicht, die die Positionierung eines Filterelements 242, des Lüfters 220 und der Abluftöffnung 244, die in dem Leitungswerk gebildet ist, zeigt. Die Abluftöf fnung 244 ist in einer Ebene unterhalb der Lüftungsebene in dem Druckergehäuse plaziert. Der Luftfluß von dem Lüfter 220, der durch Pfeile 248 gezeigt ist, trifft im wesentlichen auf die Wand 246, die die Leitung 240 aufweist, und wird abwärts in einen Leitungskanal 250 abgelenkt, der eine Wand 247 aufweist, die zu dem Filterelement 242 und der Leitungsabluftöffnung 244 führt.
Folglich ist ein einzelner Lüfter mit einem Leitungssystem verwendet, das in dem Gehäuse 52 definiert ist, um ein Luftflußsystem zu besitzen, das mehrere Funktionen durchführt, das Kühlen der elektronischen Bausteine, die der Drucker 50 aufweist, das Entfernen eines Dampfs und eines überschüssigen Tintensprühnebels aus der Druckregion und das Verhindem, daß die Temperaturen in dem Heizer 108, dem Vorheizer 72 und dem Bereich des Schrittgebermotors 166 weglaufen. Dieses Luftflußsystem liefert einen gleichmäßig verteilten Luftfluß durch den Druckbereich. Der Lüfter 220 ist an der Seite des Druckbereichs angebracht, was dazu führt, daß ein Gradient über dem Druckbereich erzeugt wird, dahingehend, daß der Luftfluß benachbart zu der Kante 232 der Einlaßöffnung 226 höher ist als der benachbart zu der Kante 234. Um den Luftfluß über der Öffnung 226 auszugleichen, ist das Volumen der Leitung in dem Bereich 200A hinter dem Abschnitt des Druckbereichs benachbart zu dem Lüfter vergrößert, relativ zu dem Abschnitt 280B des Druckbereichs, und der Elektronik-Kühlungsluftfluß wird durch diese Leitung hinter der Öffnung 226 geleitet. Dies erzeugt einen relativ gleichmäßig verteilten Luftfluß in die Öffnung 226, solange die Öffnungshöhenabmessung ausreichend klein gehalten ist, beispielsweise 0,2.5 Inch bei diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel.
Das Luftflußsystem liefert Filterfunktionen. Eine Funktion besteht darin, so viele Tintentröpfchen wie möglich herauszufiltern, bevor dieselben über eine perforierten Bereich 53 (Fig. 3) aus dem Gehäuse entlüftet werden. Eine weitere Funktion besteht darin, die Tintenpartikel, die aus dem Druckergehäuse entweichen, so trocken wie möglich zu machen. Diese Funktionen müssen mit einem Minimum an Luftflußbeschränkungen erreicht werden. Eine Verlängerung des Luftwegs sowie das Bewirken, daß derselbe auf zwei Leitungswände 246 und 247 auftrifft, hilft dabei, die Tintenpartikel herauszutrennen und zu trocknen.
Ein weiterer Vorteil der Befestigung des Lüfters 166 strömungsmäßig oberhalb der Abluftöffnung von dem Gehäuse 52 besteht darin, daß eine Reduzierung des akustischen Geräusches existiert.
Bei einer bevorzugten Implementierung umfaßt das Luftflußgehäuse für den Drucker 50 linke, rechte und obere Chassis-Anordnungen 260, 270, 280, die in den Fig. 16 bis 18 gezeigt sind. Bei einer bevorzugten Implementierung sind diese Chassis-Bauteile einspritzgegossene Teile, die aus industriellem Kunststoff hergestellt sind. Jedes Chassis-Bauteil ist gegossen, um Leitungseinhüllungen zu definieren, die Luftkanäle definieren, durch die durch die Lüfteroperation Luft gezogen wird. Fig. 16 zeigt in einer vereinfachten Form das linke Chassis 260, das an dem unteren Chassis-Bauglied 262, das die elektronischen Komponenten, die der Drucker 50 aufweist, einhüllt, und dem oberen Chassis 280 befestigt ist. Wie durch Pfeile 264, 266 angezeigt ist, verläuft der Luftfluß, der eine Folge des Lüfterbetriebs ist, durch die Einlaßöffnungen 222, die in dem unteren Chassis-Bauglied 262 gebildet ist, an dem Bereich der Druckerleistungsversorgung 224 vorbei und durch in Verbindung stehende Leitungsöffnungen hinauf in das obere Chassis 280. Der Luftfluß setzt sich durch den Lüfter 220 und dann hinab in die untere Ebene fort, wobei derselbe die Öffnung 53 durch das Filterelement 242 verläßt.
Fig. 17 zeigt die Dampfbeseitigungs- und Heizerbelüftungs- Funktionen, die durch das Luftflußsystem geliefert werden. Hier sind das rechte Chassis 270 und das obere Chassis 280 gezeigt, wobei das linke Chassis 260 aus Gründen der Klarheit entfernt ist. Luft wird durch die längliche Leitungsöffnung 226 benachbart zu dem Druckbereich in die Leitung, die durch das obere Chassis 280 definiert ist, gezogen. Dieser Luftfluß ist durch einen Pfeil 282 dargestellt. Luft, die durch einen Pfeil 274 dargestellt ist, wird ferner von einer Öffnung, die in dem linken Chassis 260 gebildet ist, durch den Raum 272, der durch den Vorheizer 72, den Reflektor 106 und die untere Führung 146 definiert ist, und in eine Öffnung 276, die in dem rechten Chassis 270 gebildet ist, gezogen. Dieser Luftfluß ist deutlicher in Fig. 18 gezeigt. Dieser Luftfluß durch das rechte Chassis setzt sich hoch zu der Leitung, die in dem oberen Gehäuse 280 definiert ist, und in den Lüfter 220 fort. Fig. 18 zeigt ferner ein exernplarisches der Seitenmerkmale 144, die eine Kante des Vorheizers 72 halten.
Fig. 19 ist ein schematisches Blockdiagramm, das die Steuerelemente, die dem Papierweg durch den Drucker 50 zugeordnet sind, zeigt. Hier sind in schematischer Form die Papierbehälter 54 und 56, die Aufnahmerolle 290, die Blätter von dem Eingabebehälter aufnimmt und das Blatt zwischen dem Vorheizer 72 und der Komponente 70 und hinauf in den Walzenspalt zwischen der Antriebsrolle 100 und der Leerlaufrolle 102 liefert, gezeigt. Die Aufnahmerolle 290 wird durch einen Aufnahmemotor 292 angetrieben. Eine exemplarische Tintenstrahlkassette 60 ist über dem Druckbereich angeordnet. Das Heizerelement 108 mit dem Reflektor 106 ist unterhalb des Druckbereichs angeordnet. Ein Temperaturerfassungswiderstand 107 ist auf einer Schaltungsplatine 109 angeordnet, die be nachbart zu einer Öffnung 111 (Fig. 10) in dem unteren Abschnitt des Reflektors 106 angeordnet ist, und erfaßt die Temperatur in dem Reflektorhohlraum 110.
Ebenso sind in schematischer Form die elektronischen Komponenten in Fig. 19 gezeigt. Eine Druckersteuerung 200 ist schnittstellenmäßig mit einem Hostcomputer 210, beispielsweise einem Personalcomputer oder einer Workstation, der Druckbefehle und Druckdaten liefert, verbunden. Der Drucker 50 weist ferner Medienauswahlschalter und andere Benutzersteuerschalter 208 auf, die eine Einrichtung für den Benutzer liefern, um den speziellen Medientyp, der in den Drucker geladen werden soll, beispielsweise unbeschichtetes Papier, glanzbeschichtetes Papier oder Transparentfolien, anzuzeigen. Alternativ können die Hostcomputersignale den speziellen Medientyp, für den der Drucker eingestellt werden soll, spezifizieren. Wie oben beschrieben ist, wird das Heizerelement 108 durch eine Konstantleistungs-Rückkopplungsschaltung gesteuert, wobei eine Heizerstromerfassung und eine Spannungserfassung verwendet wird, um die Heizerelement-Antriebssignale, die durch die Treiberschaltung 206 aus der Gleichstromleistung, die durch die Druckerleistungsversorgung 202 geliefert wird, erzeugt wird, einzustellen. Die Treiberschaltung 206 wird wiederum durch die Steuerung 200 gesteuert. Der Vorheizer 72 wird durch die Vorheizertreiberschaltung von der 35-VDC-Leistung, die durch die Leistungsversorgung 202 geliefert wird, getrieben, und wird ferner in einer offenschleifigen Weise durch die Steuerung 200 gesteuert. Der Betrieb des Lüfters 220 wird durch die Steuerung 200 gesteuert. Die Steuerung 200 greift auf Daten zu, die in den Speichervorrichtungen 84 gespeichert sind, die beispielsweise Fonts und andere Parameter des Druckers definieren können.
Der Manuellzuführungs-Schlitz und -Weg können auf die folgende Art und Weise verwendet werden. Wenn der Drucker 50 in einem Bereit-Zustand ist, wird ein einzelnes Blatt oder ein Umschlag manuell in den manuellen Zuführungsschlitz 80 ein geführt. Ein Sensor 81 in dem Manuellzufuhr-Papierweg wird durch das manuell zugeführte Papier aktiviert, wobei eine Drehung der Antriebsrolle als ein Ergebnis begonnen wird. Das Blatt oder der Umschlag wird vorwärts geführt und die vordere Kante wird durch einen Wagensensor 63 erkannt. Das Wagensensorsignal wird durch die Steuerung 200 verwendet, um das Papier relativ zu dem Druckbereich genau zu positionieren und um Druckoperationen zu beginnen.
Die Fig. 20A und 20B zeigen ein vereinfachtes Flußdiagramm des Betriebs der Papierweg- und Medienhandhabungs-Systeme, die der Drucker 50 aufweist. In einem Schritt 300 werden Ausdruckbefehle durch die Druckersteuerung 200 empfangen, typischerweise von dem Hostcomputer 210. Falls der Drucker gerade hochgefahren wurde, oder in dem Fall einer Langzeitverzögerung seit der letzten Druckaufgabe, die durch den Drucker ausgeführt wurde, initiiert die Steuerung 200 eine Aufwärmprozedur (Schritt 302), um den Hauptheizer 108 für ein Aufwärmintervall mit einem höheren Leistungspegel aufzuwärmen, bei diesem Ausführungsbeispiel beispielsweise 26 Sekunden. Nach dem Ablauf des Aufwärmintervalls wird der Hauptheizer ausgeschaltet (Schritt 304), und die Blattzufuhroperation wird begonnen, indem die Aufnahmerolle 290 betätigt und der Vorheizer 72 eingeschaltet wird. Ein Sensor 63, der auf dem Wagen 61 angeordnet ist, wirkt als ein Vorderkantensensor, um das Vorliegen der vorderen Kante des Blatts in dem Druckbereich zu erfassen. Sobald die vordere Kante die Druckzone erreicht hat, wird der Hauptheizer mit dem ordnungsgemäßen Leistungspegel für den Medientyp, der in den Drucker geladen ist, eingeschaltet (Schritt 312). Unbeschichtetes Papier wird höheren Temperaturen widerstehen als transparente, auf Polyester basierende Medien, wie beispielsweise ausführlicher in der EP-A-0568174 beschrieben ist.
Bezugnehmend nun auf Fig. 20B umgeht ein Schritt 314 unter bestimmten Umständen Schritte 316 und 318. Die Schritte 316 und 318 werden nur ausgeführt, wenn ein Drucken für das spezielle Band, das durch den Drucker durchgeführt werden soll, in dem oberen Ein-Inch-Rand des Blatts unter Verwendung eines Dreidurchlauf-Druckmodus durchgeführt werden soll. In einem solchen Dreidurchlauf-Druckmodus sind drei Durchläufe der Kassette erforderlich, um das Drucken des Bands abzuschließen. Dieser Druckmodus ist sinnvoll, um Text oder Graphiken einer sehr hohen Qualität mit reduzierten Papierkräusel- und Verlauf-Effekten zu drucken, wie ausführlicher in der oben genannten EP-A-0568174 beschrieben ist. Da in einem solchen Fall aufgrund der Abschirmung zwischen "B" und "C" (Fig. 7) von der Schirmkante ein relativ kaltes Papierband an dem oberen Rand existieren kann, würde ein nachteiliger Effekt auf die Druckqualität in diesem Band die Folge sein. Um dieses Problem zu beseitigen, werden die Schritte 316 und 318 durchgeführt. Der obere Papierrand wird über den Hauptheizer 108 in dem Druckbereich weiterbewegt und verbleibt dort für ein Aufwärmintervall, beispielsweise 7 Sekunden. Danach wird in einem Schritt 318 das Blatt zu dem benachbarten Bereich 130 des Vorheizers 72 zurückgezogen, um das relativ kalte Band für ein weiteres Intervall, beispielsweise 6 Sekunden, aufzuwärmen. In einem Schritt 320 wird das Blatt in die Druckzone weiterbewegt, und die Druckoperationen setzen sich fort. Nachdem das Drucken abgeschlossen ist, wird das Blatt in den Ausgabebehälter ausgeworfen, woraufhin der Hauptheizer und der Vorheizer für eine Minute "eingeschaltet" belassen werden (Schritt 322). Wenn eine weitere Seite gedruckt werden soll (Schritt 324), werden die Ausdruckbefehle für diese Seite von dem Hostcomputer erhalten (Schritt 326), und der Betrieb verzweigt sich zu einem Schritt 306. Wenn keine weiteren Seiten innerhalb einer Minute gedruckt werden sollen, wird die Leistung in dem Hauptheizer 108 auf den Leerlaufzustand gesetzt, der Vorheizer 72 wird ausgeschaltet und die vorliegenden Operationen werden abgeschlossen.
Fig. 21 ist ein Blockdiagramm von Aspekten der Heizertreiberschaltung 206. Die Steuerungs- und Verarbeitungs-Funktionen werden bei diesem Ausführungsbeispiel durch die Steuerung 200 durchgeführt. Das Heizerelement 108 wird durch ein Pulsbreitenmodulations-Konstantleistungs-Steuersystem 206 mit variabler Frequenz gesteuert. Der Hostcomputer 210 oder die Druckermedien-Auswahlschalter 208 bestimmen, welche Medienheizer-Leistungseinstellung erforderlich ist, d.h. eine Leistungseinstellung von 28 Watt wird für Glanzmedien verwendet, eine Leistungseinstellung von 63 Watt wird für Transparente verwendet, und eine Leistungseinstellung von 73 Watt wird für Papier verwendet, wobei Steuersignale, die die erforderliche nominelle Leistungseinstellung anzeigen, durch die Steuerung 200 ausgewählt werden. Diese Steuersignale der nominellen Leistungseinstellung werden zu einem Subtraktionsknoten 302 geleitet, bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel tatsächlich eine Funktion, die durch die Steuerung 200 ausgeführt wird, an dem das Fehlersignal, das durch die Rückkopplungssteuerschleife entwickelt wird, subtrahiert wird. Das Knotenausgangssignal ist das korrigierte Steuersignal, das zu dem Heizertreiberelement 306 geleitet wird, wenn der Verriegelungsschalter 304 geschlossen ist. Der Schalter 304 ist geöffnet, wenn die Druckergehäuseabdeckung 62 geöffnet ist, und ist geschlossen, wenn die Abdeckung geschlossen ist. Der Zweck des Verriegelungsschalters besteht darin, die Leistung zu dem Heizer zu unterbrechen, wenn die Abdeckung offen ist, um die Möglichkeit einer Verletzung für den Druckerbenutzer zu reduzieren. Wenn der Schalter geschlossen ist, steuern die korrigierten Steuersignale das Heizertreiberpegel-Umwandlungselement, bei diesem Ausführungsbeispiel einen N-Kanal-MOSFET 306, um das pulsbreitenmodulierte Heizertreibersignal zu erzeugen. Das Heizertreibersignal wird durch ein Tiefpaßfilter 308 geleitet, um zu verhindern, daß das Heizerelement oszilliert, wobei der pulsbreitenmodulierte 35V-3Ampere-Schaltstrom in ein Durchschnitt-Gleichstromsignal geändert wird, das zu dem Heizerelement 108 geleitet wird. Der Strom, der durch das Heizerelement 108 gezogen wird, wird durch eine Stromerfassungsschaltung 310 erfaßt, und die Spannung über dem Element 108 wird durch eine Spannungserfassungsschaltung 312 erfaßt. Die erfaßten Strom- und Spannungs-Pegel werden durch einen Analog/Digital-Wandler 314 in digitale Signale umgewandelt, wobei die resultierenden digitalisierten Signale zu der Steuerung 200 geleitet werden. Die Steuerung multipliziert den Durchschnittsstrom und die Heizerspannung, um die Durchschnittsleistung zu berechnen. Die Steuerung 200 stellt die Pulsbreite ein, um eine konstante Leistung beizubehalten.
Die Steuerung 200 empfängt ferner das Temperaturerfassungssignal von einer Temperaturerfassungsschaltung 103, die einen Thermistor 107 und einen 3,8kohm-Widerstand, der seriell mit einer +5V-Versorgungsebene verbunden ist, um eine Spannungsteilerschaltung zu bilden, aufweist. Der Thermistor ist auf einer Heizer-Druckerschaltungsplatine benachbart zu einem Loch in dem Heizerreflektor plaziert. Der Thermistor weist bei diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel einen Widerstand von 1.000 Ohm bei 100ºC auf, und besitzt einen Temperaturkoeffizienten von 0,62% pro ºC. Die Steuerung 200 liest den Therrnistor über den Analog/Digital-Wandler 314 und bestimmt den Temperaturzustand des Heizerelements. Mit diesen Informationen bestimmt die Steuerung die ilowatt-Übersteuerungs-Leistungszeit (für Papier oder Transparentmedien) oder die Abkühlzeit (für glänzende Medien) für das Heizerelement.
Nach dem Bestimmen der Heizertemperatur, wenn das Medium ein Transparentmedium oder Papier ist, wird die Steuerung 200 das Element 108 auf 110 Watt übersteuern, wie durch die Strom- und die Spannungs-Erfassungsschaltung gemessen wird. Die Steuerung stellt das Heizerelement alle 5 Sekunden ein, während das Heizerelement auf 110 Watt ist. Das Heizerelement bleibt bei diesem Ausführungsbeispiel für ein Minimum von 26 Sekunden auf 110 Watt, oder für die Zeit, die durch den Zustand des Thermistors 107 bestimmt wird. Das Übersteuern des Heizerelements 108 wird enden, wenn eine Temperatur über 85ºC für Papier oder 80ºC für ein Transparentmedium angezeigt wird. Dies dient dazu, zu verhindern, daß das Heizerelement überhitzt. Nach der 110-Watt-Aufwärmphase wird die Heizerelementleistung auf die Mediendruckleistung für den ausgewählten Medientyp eingestellt, d.h. 73 Watt für Papier und 63 Watt für ein Transparentmedium. Die tatsächliche Druckleistung wird einmal pro Seite neu berechnet. Wenn das Medium glänzend ist und der vorherige Zustand des Heizerelements 108 der Leerlaufzustand war (20 Watt), wird die Steuerung die Leistungseinstellung des Heizerelements 108 auf 28 Watt einstellen. Wenn das Heizerelement vorher in einem höheren Leistungszustand war (63 Watt für Transparentmedien oder 73 Watt für Papier), wird die Steuerung das Heizerelement ausschalten (0 Watt) und den Thermistor alle fünf Sekunden für bis zu einer Minute überwachen. Sobald das Heizerelement abgekühlt ist, wird die Steuerung die Leistungseinstellung des Heizerelements auf 28 Watt einstellen. Die Steuerung berechnet die Heizerelementleistung einmal pro Seite neu. Wenn der Drucker für eine Minute keine Druckaufgaben besitzt, stellt die Steuerung den Leistungspegel des Heizerelements auf 20 Watt, den Leerlaufzustand, ein.
Die Steuerung des Heizers 108 ist detaillierter in den Fig. 22A bis 22C gezeigt. In einem Schritt 350 wird der Medientyp spezifiziert, entweder durch den Hostcomputer oder die Druckerschalter 208, die Druckaufgabe wird begonnen und der Verriegelungsschalter 304 wird überprüft. Wenn derselbe nicht geschlossen ist, wird der Drucker off-line gesetzt, und die Eingabe/Ausgabe-Operationen werden gestoppt. Wenn der Schalter geschlossen ist, verzweigt der Betrieb zu A, wenn der Medientyp glänzend ist, zu B, wenn ein ein Transparentmedium vorliegt, oder zu Schritt 358, wenn Papier vorliegt. Bei 358 wird die Thermistorauslesung überprüft und die vorliegende Heizertemperatur wird bestimmt. Wenn die berechnete Temperatur gleich oder größer als 85ºC ist (Schritt 360), wird der Heizer auf eine nominelle Leistung von 73 Watt eingestellt, woraufhin der Drucker die Druckoperationen beginnt. Wenn der Heizer nicht auf 85ºC ist, wird der Heizerantrieb auf den 110watt-Übersteuerungszustand eingestellt (Schritt 364), entweder für ein Übersteuerintervall von 26 Sekunden beim Fehlen eines Drucker-Eingabe/Ausgabe- Signals (I/O), oder bis die Temperatur gleich oder größer als 85ºC ist. Das Heizerelement kann für ein Maximum von 90 Sekunden übersteuert werden. Die Heizerleistung wird dann auf 73 Watt reduziert, und die Druckoperationen beginnen (Schritt 368 oder 372).
Der Knoten A ist in Fig. 22B gezeigt, die den Betrieb für Glanzmedien darstellt. Die Heizertemperatur wird unter Verwendung des Thermistors 107 in einem Schritt 374 bestimmt. Wenn der Heizer 107 für Glanzmedien nicht zu heiß ist (Schritt 376), wird die nominelle Leistungssteuerung des Heizers 107 auf 28 Watt eingestellt und die Druckoperationen werden begonnen. Wenn das Heizerelement zu heiß ist, wird das Heizerelement 108 ausgeschaltet (Schritt 380) und der Therrnistor wird erneut gelesen. Wenn das Auslesen des Thermistors eine Heizertemperatur von 60ºC oder weniger anzeigt, oder wenn die Ausschaltzeit des Heizers gleich oder größer als 60 Sekunden ist (Schritt 382), wird der Heizer auf 28 Watt eingestellt und die Druckoperationen beginnen (Schritt 384). Andernfalls wird der Heizer für bis zu 60 Sekunden ausgeschaltet gehalten (Schritt 386) und die Druckoperationen werden begonnen.
Fig. 22C zeigt den Heizerbetrieb für Transparentmedien. In einem Schritt 390 wird die Heizertemperatur bestimmt. Wenn die Temperatur gleich oder größer 80ºC ist, wird der Heizer auf 63 Watt eingestellt und das Drucken beginnt. Wenn die Temperatur unter dieser Schwelle ist, wird der Heizer auf den Übersteuerungszustand von 110 Watt eingestellt (Schritt 396). Sobald der Heizer für 26 Sekunden ohne Druck-I/O in diesem Modus war, oder bis die Temperatur 80ºC überschreitet, wird die Heizerleistung auf 63 Watt reduziert und das Drucken beginnt (Schritte 398, 400). Der Heizer wird für bis zu 90 Sekunden in diesem Übersteuerungszustand betrieben, oder bis die Temperatur gleich oder größer 80ºC ist (Schritt 402), wobei zu diesem Zeitpunkt der Heizerleistungspegel auf 63 Watt reduziert wird und das Drucken beginnt.
-Es ist offensichtlich, daß die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele nur darstellend für mögliche spezifische Ausführungsbeispiele, die die Grundsätze der vorliegenden Erfindung darstellen können, sind. Weitere Anordnungen können von Fachleuten ohne weiteres gemäß diesen Grundsätzen abgeleitet werden, ohne von dem Umfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen.

Claims

1. Ein Tintenstrahldrucker (50) mit einem Druckkopf zum Ausstoßen von Tintentröpfchen auf ein Druckmedium (90) in einer gesteuerten Art und Weise in einem Druckbereich (104), wobei der Drucker einen elektrisch angeregten Heizer zum Heizen eines Abschnitts des Druckmediums, eine Vorrichtung zum Weiterbewegen des Mediums während Druckoperationen durch einen Medienweg, um das Medium relativ zu dem Druckkopf zu positionieren, eine Vorrichtung zum Bewegen des Druckkopfs entlang einer Querrichtung quer zu der Weiterbewegungsrichtung, wobei sich der Druckbereich entlang einer lateralen Abmessung entlang der Querrichtung erstreckt, wobei das Druckmedium zwischen dem Druckkopf und dem Heizer in dem Druckbereich angeordnet ist, und ein Einzellüfter-Luftflußsystem aufweist, das einen Einzellüfter (220) und ein Luftleitungssystem, das mit demselben gekoppelt ist, aufweist, wobei das Leitungssystem eine längliche Leitungseinlaßöffnung (226) aufweist, die unmittelbar benachbart zu dem Druckkopf angeordnet ist und sich entlang zumindest eines Abschnitts der lateralen Abmessung erstreckt, und wobei der Heizer eine längliche Einhüllung aufweist, die sich entlang einer lateralen Abmessung des Druckbereichs erstreckt, um einen Einhüllungsraum (272) zu definieren, wobei die Einhüllung Öffnungen an jedem Ende derselben aufweist, wobei die längliche Leitungseinlaßöffnung und die längliche Einhüllung relativ zu einem Druckerkörper befestigt sind, wobei das Leitungssystem eine Leitungsöffnung in Verbindung mit einer ersten der Einhüllungsöffnungen und eine Luftleitung aufweist, die sich zwischen der Leitungsöffnung und dem Lüfter erstreckt, wobei das Luftflußsystem zum Evakuieren eines überschüssigen Tintensprühnebels und von Tintenträgerdämpfen von dem Druckbereich durch das Leiten eines Stroms von Luft durch den Druckbereich und zum aktiven Entlüften des Heizers dient.

2. Ein Drucker gemäß Anspruch 1, bei dem die längliche Leitungsöffnung (226) in einer ersten Luftleitung, die das Leitungssystem aufweist, gebildet ist, und bei dem der einzelne Lüfter (220) in Verbindung mit der ersten Luftleitung angeordnet ist, um den übermäßigen Tintensprühnebel und die Tintenträgerdämpfe durch die längliche Leitungsöffnung und in die erste Leitung zu ziehen.

3. Ein Drucker gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem der Lüfter (220) benachbart zu einer ersten Seite des Druckers und versetzt von dem Medienweg angeordnet ist, und bei dem die längliche Leitungsöffnung (226) in einem oberen Chassis (280), das die erste Leitung definiert und sich entlang der lateralen Abmessung des Druckbereichs (104) erstreckt, definiert ist.

4. Ein Drucker gemäß einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, bei dem das Luftflußsystem einen im wesentlichen gleichmäßig verteilten Luftfluß über den Abschnitt der lateralen Abmessung des Druckbereichs (104) liefert.

5. Ein Drucker gemäß Anspruch 4, bei dem die erste Leitung einen Querschnittbereich aufweist, der von einem ersten Bereich (280A) benachbart zu der ersten Druckerseite zu einem zweiten Bereich (280B) benachbart zu einem gegenüberliegenden Ende des Druckbereichs (104) abnimmt, um dadurch den gleichmäßig verteilten Luftfluß über den Druckbereich zu erreichen.

6. Ein Drucker gemäß einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, bei dem der Heizer ein Druckbereichsheizer (108) ist.

7. Ein Drucker gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Heizer ein Druckmedien-Vorheizer (72) ist, der eine gekrümmte Heizoberfläche aufweist, die einen Abschnitt des Einhüllungsraums (272) bildet.

8. Ein Drucker gemäß einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, der einen Filter (242) aufweist, das in dem Leitungssystem strömungsmäßig hinter dem Lüfter (220) angeordnet ist, um Tintenpartikel, die von dem Druckbereich (104) abgesaugt werden, zu filtern.

9. Ein Drucker gemäß Anspruch 8, bei dem der Filter ein Filterelement (242) aufweist, das auf einer von einer Ebene, in der der Lüfter (220) angeordnet ist, unterschiedlichen Ebene angeordnet ist, wodurch ein Luftweg zwischen dem Lüfter und dem Filterelement verlängert ist, um ein Trocknen der Tintenpartikel zu erleichtern.

10. Ein Drucker gemäß einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, der eine Leistungsversorgung (224) aufweist, die in einem Druckergehäuse (52) angeordnet ist, und bei dem das Luftflußsystem ferner eine Einrichtung zum Liefern eines Kühlungsluftflusses an der Leistungsversorgung vorbei aufweist.

11. Ein Drucker gemäß Anspruch 10, bei dem das Leitungssystem eine Leitung aufweist, die von einer Leitungsöffnung (222) benachbart zu der Leistungsversorgung (224) zu dem Lüfter (220) führt, und bei dem das Luftflußsystem Luft von einem Bereich um die Leistungsversorgung in die Leitungsöffnung zieht, wodurch der Kühlungsluftfluß geliefert wird.

12. Ein Drucker gemäß Anspruch 10 oder 11, der ein Druckerchassis zum Halten der Druckmedienweiterbewegungsvorrichtung, des Heizers und der Leistungsversorgung (224) aufweist; wobei das Luftflußsystem ein Mehrleitungssystem aufweist, das mit dem Lüfter (220) verbunden ist, und das wirksam ist, um überschüssige Tintentröpfchen und Tintenträgerdämpfe aus dem Druckbereich zu evakuieren, um einen Kühlungsluftfluß an der Leistungsversorgung vorbei zu liefern und um den Heizer aktiv zu belüften.

13. Ein Drucker gemäß Anspruch 12, bei dem das Chassis ein erstes Seitenchassis-Bauglied (260) und ein zweites Seitenchassis-Bauglied (270), die auf gegenüberliegenden Seiten des Druckbereichs angeordnet sind, wobei der Heizer zwischen dem ersten und dem zweiten Chassis-Bauglied angeordnet ist, und ein oberes Chassis-Bauglied (280) aufweist, das sich zwischen dem ersten und dem zweiten Chassis-Bauglied erstreckt und in einer Ebene über dem Druckbereich (104) angeordnet ist, wobei das Leitungssystem eine Mehrzahl von Leitungen aufweist, die in dem ersten, dem zweiten und dem oberen Chassis- Bauglied definiert sind.

14. Ein Drucker gemäß Anspruch 13, bei dem der Lüfter (220) durch das zweite Seitenchassis-Bauglied (270) in einer ersten Leitung (240), die das Leitungssystem aufweist, gehalten ist.