DE69517087T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Einstellung eines Druckkopfes - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen Typ von Druckern, bei denen sich der Druckkopf und das Druckmedium relativ zueinander bewegen und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zur exakten Positionierung des Druckkopfes in einer ersten Richtung, abhängig von der Bewegung des Druckmediums in einer zweiten Richtung.
• Zahlreiche Drucker für Computer, einige Tintenstrahldrucker mit niedrigem Auflösungsvermögen eingeschlossen, scannen den Druckkopf, bezogen auf das Druckmedium, vor und zurück, um Graphiken und Texte zu drucken. Dadurch, daß das Drucken in der Regel erfolgt, während sich der Druckkopf in beide Richtungen bewegt, wird ein relativ schnelles, bidirektionales Drucken erzielt.
• Bei einem Tintenstrahldrucker werden von dem Druckkopf Tintentropfen auf das Druckmedium ausgestoßen, um ein Druckbild zu erstellen. Druckkopf und Druckmedium sind in der Regel beabstandet voneinander und die Tintentröpfchen werden in einer relativ geringen Geschwindigkeit in Richtung auf das Druckmedium ausgestoßen. Dementsprechend besteht eine Übertragungszeit, während derer sich die Tintentröpfchen von dem Druckkopf auf das Druckmedium ausbreiten. Die Übertragungszeit ist abhängig von der Geschwindigkeit, mit der die Tintentröpfchen von dem Druckkopf ausgestoßen werden, und dem Abstand zwischen Druckkopf und Druckmedium.
• Druckkopf und Druckmedium bewegen sich abhängig voneinander in einer bestimmten Scanngeschwindigkeit. Ein Tintentröpfchen, das von dem sich bewegenden Druckkopf ausgestoßen wird, erfährt eine Scanngeschwindigkeit in die Richtung, in die der Druckkopf sich bewegt. Ein Tintentröpfchen, das in Richtung auf einen Abbildungspunkt auf dem Druckmedium ausgestoßen wird, muß daher von dem Druckkopf zu einem Zeitpunkt ausgestoßen werden, der vor dem Ausrichten des Druckkopfes mit dem Abbildungspunkt liegt. Nominell liegt der Ausstoßzeitpunkt ungefähr um die Übertragungszeit des Tintentröpfchens vor dem Zeitpunkt der Ausrichtung des Druckkopfes mit dem Abbildungspunkt.
• Sofern das Drucken in nur eine Scannrichtung erfolgt, erfahren alle Tintentröpfchen dieselbe Scanngeschwindigkeit. Als Ergebnis ist die Ausrichtung der Tintentröpfchen, die während der aufeinanderfolgenden Scanns ausgestoßen werden, im wesentlichen unabhängig von der Übertragungszeit der Tintentröpfchen.
• Beim bidirektionalen Drucken unterliegen die Tintentröpfchen unterschiedlichen Scanngeschwindigkeiten während der aufeinanderfolgenden Scanns in entgegengesetzte Richtungen. Als Resultat ist die Ausrichtung der Tintentröpfchen, die während der aufeinanderfolgenden Scanns ausgestoßen werden, von der Übertragungszeit der Tintentröpfchen abhängig (d. h. von der Geschwindigkeit, mit der die Tintentröpfchen von dem Druckkopf ausgestoßen werden und dem Abstand zwischen Druckkopf und Druckmedium). Unidirektionales Drucken gewährleistet daher eine erheblich höhere Druckqualität, obgleich ein Verlust der Druckgeschwindigkeit vorliegt.
• Die Geschwindigkeit, mit der die Tintentröpfchen ausgestoßen werden, kann über den Druckkopf geregelt werden. Der Abstand zwischen dem Tintenstrahldruckkopf und dem Druckmedium muß demzufolge exakt eingehalten werden, um eine zufriedenstellende Ausrichtung der Tintentröpfchen, die während der aufeinanderfolgenden Scanns in entgegengesetzte Richtungen ausgestoßen werden, zu gewährleisten.
• Tintenstrahldrucker mit hohem Auflösungsvermögen können Abbildungen fertigen, bei denen die Tintentröpfchen einen Abstand von ungefähr 120 Punkten pro Zentimeter zueinander aufweisen. Um eine solche Auflösung zu gewährleisten ist es erforderlich, daß der Abstand zwischen Druckkopf und Druckmedium mit einer Toleranz von ± 0,05 mm eingehalten wird. Solche Drucker sind jedoch teilweise darauf ausgerichtet, Medien mit einem bezüglich der Materialstärke großen Spielraum zu bedrucken, womit bei dem bidirektionalen Drucken ein Problem hinsichtlich der Ausrichtung der Tintentröpfchen besteht.
• Tintenstrahldrucker mit hohem Auflösungsvermögen setzen ebenfalls eine hohe Positionierungsgenauigkeit und -wiederholbarkeit des Druckkopfes in Bezug auf das Druckmedium voraus. Es sind zahlreiche frühere Vorrichtungen und Verfahren zur Positionierung eines Druckkopfes in Abhängigkeit von dem Druckmedium bekannt. Z. B. ist bei dem Tektronix-Modell 4692, einem Tintenstrahldrucker, der das Druckmedium an einer Rotationstrommel befestigt, wobei der Druckkopf sich bei jeder Umdrehung der Trommel parallel zur Trommelachse um eine Position weiter bewegt. Der Druckkopf enthält für den Druck von Farbbildern mit einer Auflösung von 60 Punkten pro Zentimeter vier Düsen, die in Richtung der Trommeldrehung ausgerichtet sind. Der Druckkopf wird durch einen mittels eines Zahnriemens an den Druckkopf gekoppelten Schrittmotors in Stellung gebracht und benötigt ca. vier Minuten für den Druck einer Abbildung.
• In Fig. 1a ist ein in der US-Patentschrift Nr. 5.227.809 beschriebenes Beispiel für die Positionierung eines sich hin- und herbewegenden Druckkopfes dargestellt, bei dem ein Tintenstrahldrucker 10 zwei Minuten benötigt, um ein Farbbild mit 120 Punkten pro Zentimeter zu drucken. Eine Tintenstrahldruckkopfvorrichtung 12 trägt einen Druckkopf 14 mit 96 Öffnungen, aus denen Tintentröpfchen in Richtung auf das Druckmedium 16, welches auf eine Trommel 20 montiert ist, ausgestoßen werden. Das Druckmedium 16 wird durch zwei Medienzufuhrwalzen 22a und 22b vorgeschoben und durch ein Medienbefestigungssystem 24 sicher an der Trommel 20 befestigt. Das Befestigungssystem 24 enthält eine Medienklammer 26, die das Kopfende des Druckmediums 16 empfängt und an der Trommel 20 befestigt. Die Medienklammer 26 gleitet nach innen und verbleibt dort in einer Vertiefung 28 der Trommel 20.
• Ein Trommelmotor (nicht abgebildet) dreht die Trommel 20 schrittweise in eine Richtung 34 um die Trommelachse 36 und zieht dabei das Druckmedium 16 durch die Medienzufuhrwalzen 22a und 22b unter einem Rückspannblatt 38 hindurch, das durch Federn an die Trommel 20 gespannt ist. Bei Rotation der Trommel 20 wird das Druckmedium 16 vorangeschoben und durch das Rückspannblatt 38 auf die Trommel 20 gedrückt.
• Das Druckkopfpositionierungssystem 50 enthält einen Schlitten 52, der gleitend an einem Paar Führungsschienen 54a und 54b befestigt ist und die Druckkopfvorrichtung 12 trägt. Ein den Schlitten bewegender Riemen 56 ist mit dem Schlitten 52 verbunden und wird über ein Paar Riemenscheiben 58a und 58b unter Spannung gehalten. Ein Schlittenschrittmotor 60 ist mit der Scheibe 58a verbunden und fährt den Schlitten 52 entlang der Führungsschienen 54a und 54b in die Richtungen 62a und 62b. Wenn eine Abbildung auf das Druckmedium 16 gedruckt wird, wird die Trommel 20 durch den Trommelmotor schrittweise um die Achse 36 gedreht, während der Schlitten 52 durch den Schlittenmotor 60 bidirektional entlang der Führungsschienen 54a und 54b bewegt wird und eine Drucksteuerung 70 Drucksteuerungssignale an einen Steuerungseingang 72 des Druckkopfes 14, der Tintentröpfchen in Richtung auf das Druckmedium 16 ausstößt, leitet. Die Drucksteuerungssignale werden an den Druckkopf 14 geleitet, während der Schlitten 52 in beide Richtungen 62a und 62b bewegt wird, wodurch ein bidirektionales Drucken erfolgt, wobei durch die zahlreichen Düsen des Druckkopfes 14 aufeinanderfolgende Gruppen von Abbildungslinien alternativ in die Richtung 62a oder 62b gedruckt werden.
• Der Drucker 10 weist zahlreiche Nachteile, u. a. eine komplexe Handhabung des Druckmediums, Anfälligkeit für eine Fehlkonvergenz der bidirektional erstellten Punkte sowie eine relativ geringe Druckgeschwindigkeit, auf.
• Die Druckgeschwindigkeit kann durch eine Erhöhung der Zahl der Druckkopfdüsen gesteigert werden, jedoch benötigt der Drucker 10 auch bei einer Anzahl von 124 Düsen trotzdem eine Minute, um eine Abbildung zu drucken.
• Die Druckgeschwindigkeit kann ebenfalls durch Steigerung der Geschwindigkeit, mit der der Schlitten 52 in Rück- und Vorwärtsrichtung 62a und 62b hin- und hergleitet, erhöht werden, jedoch verstärken sich die Probleme der Punktkonvergenz mit steigender Schlittengeschwindigkeit und eine exakte Positionierung (des Druckkopfes) wird durch dynamische Positionierungsprobleme, die sich durch die schnelle Bewegung des relativ massiven Tintenstrahldruckkopfvorrichtung 12 bedingen, erschwert.
• Die in den US-Patentschriften Nr. 4.939.440, Nr. 4.957.014 und Nr. 5.036.266 beschriebenen früheren Arbeiten sind darauf ausgerichtet, die Druckgeschwindigkeit und die Genauigkeit der Hin- und Herbewegung des Druckkopfes zu erhöhen. Leider sind alle Techniken, die die Positionierung von sich hin- und herbewegenden Druckköpfen betreffen, elektromechanisch komplex und kostenintensiv und lösen nicht unbedingt die Probleme bezüglich der Druckgeschwindigkeit, der bidirektionalen Konvergenz oder der komplexen Papierhandhabung.
• Aus vorgenannten Gründen ist ein Druckübertragungsverfahren, ähnlich dem in der US-Patentschrift Nr. 4.538.156 erstrebenswert, das die Druckgeschwindigkeit erhöht, Probleme der bidirektionalen Konvergenz ausräumt und die komplexe Papierhandhabung vereinfacht. Bei einem Übertragungsdrucker wird ein Druckkopf, der sich über die Gesamtbreite der Druckmedien erstreckt und bildbildende Tintentröpfchen direkt auf die Rotationstrommel ausstößt, angegeben. Nachdem die Trommel "bedruckt" wurde, wird ein Druckmedium in rollendem Kontakt mit der Trommel angeordnet, so daß die Abbildung von der Trommel auf das Druckmedium transferiert wird.
• Fig. 2 der US-Patentschrift Nr. 4538156 zeigt, daß der Übertragungsdrucker 80 eine über einen Motor 82 in Pfeilrichtung 84 angetriebene Übertragungstrommel 80 besitzt. Die Druckkopfvorrichtung 86 enthält ein Gestell 88, Führungsstangen 90 und 92, ein Düsenarray 94, einen Schrittmotor 96, einen Riemen 98 und eine laterale Positionierungsvorrichtung. Ein Tintenvorratsgefäß 102 ist mit dem Düsenarray 94 über einen Schlauch 104 verbunden.
• Der Übertragungsdrucker besitzt ebenfalls eine Zufuhrfläche 106 für ein Druckmedium, eine Druckkraftwalze 108 und eine Trommelreinigungsvorrichtung 110. Ein Trommelreinigungstuch 112 und eine Übertragungstrommel 80 wer den über ein Walze 114, die sich in genauer Zeitabfolge mit der Bewegung der Druckkraftwalze 108 in Richtung auf die Übertragungstrommel 80 bewegt, in Kontakt gebracht. Das Reinigungsgewebe 112 bereitet die Oberfläche der Übertragungstrommel 80 für die Aufnahme der Tintentropfen aus dem Düsenarray 94 vor.
• Das Düsenarray 94 ist eine die Breite des Druckmediums überspannende lineare Gruppierung von Düsen, die ungefähr 0,254 Millimeter voneinander beabstandet sind und mit denen in 20 aufeinanderfolgenden Umdrehungen der Übertragungstrommel 80 ein Bild mit einer Auflösung von 79 Punkten pro Zentimeter auf die Übertragungstrommel 80 gedruckt wird. Die Abbildung auf der Übertragungstrommel wird übertragen, sobald das Druckmedium 115 in den Walzenspalt, der sich zwischen der Übertragungstrommel 80 und der Druckkraftwalze 108 befindet, vorgezogen ist.
• Die Übertragungstrommel 80, die Druckkopfvorrichtung 86 und die Trommelreinigungsvorrichtung 110 sind zwischen zwei Rahmenplatten, von denen nur die rechte Platte 116 abgebildet ist, montiert.
• Fig. 3 zeigt eine detaillierte Darstellung der lateralen Positionierungsvorrichtung 100. Der Schrittmotor 96 bewegt die Druckkopfvorrichtung 86 schrittweise, um aufeinanderfolgende Druckbahnen auf der Rotationstrommel 80 zu erhalten. Das Düsenarray 94 wird hierbei seitlich auf Führungsstangen 90 und 92 unter dem Einfluß der seitlichen Bewegungsvorrichtung 100 bewegt. Die Drehung des Schrittmotors 96 wird über einen Riemen 98 und eine Riemenscheibe 122 auf eine Welle 120 übertragen. Gewindegänge 124 auf der Welle 120 greifen in innere Gewindegänge 126 einer Schraubenmutter 128. Schraubenmutter 128 und ein Körper 130 werden über Schiebekeile (nicht abgebildet) und eine Feder 132 in fester Verbindung gehalten.
• Die Druckbahnen auf der Übertragungstrommel 80 werden nacheinander erhalten, indem der Schrittmotor 96 für eine festgelegte Anzahl von Schritten betrieben wird, die ausreicht, um die gewünschte laterale Bewegung der Druckkopfvorrichtung 86 zu erreichen. Nachdem jede einzelne Düse des Düsenarrays 94 alle Spuren einer entsprechenden Abfolge von Spuren gedruckt hat, wird der Schrittmotor 96 umgeschaltet, so daß der Körper 130 und die Druckkopfvorrichtung 94 in die Ausgangsposition zurückfahren. Eine Rückkehrfeder 134 wirkt mit der Feder 132 zusammen, um die exakte Positionierung der Düsenarrays 94 sicherzustellen, indem das Spiel der Gewindegänge 124 auf der Welle 120 mit den inneren Gewindegängen 126 auf der Schraubenmutter 128 aufgehoben wird. Der Körper 130 der seitlichen Bewegungsvorrichtung wird seitlich auf Führungsstangen 136 und 138 bewegt. Die seitliche Bewegung des Körpers 130 ist über einen Bolzen 140 an einen Streifen 142, der mit der Druckkopfvorrichtung 86 in Verbindung steht, gekoppelt.
• Der vorbeschriebene Übertragungsdrucker ist bevorzugt, weil er ein schnelles unidirektionales Drucken, einen konstanten Abstand zwischen Druckkopf und Druckmedien, unproblematisches Bedrucken dicker Druckmaterialien und eine stark vereinfachte Papierhandhabung gewährleistet.
• Die laterale Bewegungsvorrichtung ist jedoch relativ komplex, teuer und nicht in der Lage, eine Druckkopfvorrichtung mit einem Düsenarray, das geeignet ist, Bilder mit 118 Punkten pro Zentimeter zu drucken, einheitlich, exakt und wiederholbar zu positionieren. Dies liegt darin begründet, daß die ein Spiel vermeidenden Federn 132 und 134, der Riemen 198, die Riemenscheibe 122, die Gewindegänge 124 und 126, die Führungsschienen 90, 92, 136 und 138 einen unakzeptablen Reibungsgrad und eine Maßtoleranz bewirken, so daß "Druckstreifen" bei Abbildungen mit hoher Auflösung die Folge sind. Darüberhinaus ist der Schrittmotor und der auf Verstellschraubenspindeln basierende Druckkopfpositionierer nicht einstellbar, um die Reibung und die Toleranz zu kompensieren.
• Die US-A-4 353 262 beschreibt eine Art Drucker, bei dem das Druckmedium 15 in eine erste Richtung gescannt wird und der Druckkopf 11 ein Array von einheitlich voneinander beabstandeten Markierungsmitteln in eine zweite Richtung aufweist, um entsprechend voneinander beabstandete Indizes auf das Druckmedium zu drucken, wobei der Druckkopf 11 bei Betrieb des Druckers durch einen Druckkopfpositionierer (Fig. 3) eine festgelegte Distanz für jede der festgelegten Anzahlen von Druckmediumscanns, in die zweite Richtung bewegt wird, um das Druckmedium zu bedrucken, wobei der Druckkopfpositionierer einen Eingang für einen Bewegungsmittelwert 31 enthält, um ein erstes Maß an Bewegungen für jeden Scann auf das Druckmedium 15 an den Druckkopfpositionierer zu geben. Das Dokument beschreibt ebenfalls ein Verfahren für die Druckkopfpositionierung bei einem Drucker, bei dem das Druckmedium 15 in eine erste Richtung gescannt wird und der Druckkopf 11 eine Gruppe von einheitlich voneinander beabstandeten Markierungsmitteln aufweist, um entsprechend voneinander beabstandete Indizes auf das Druckmedium 15 zu drucken und bei der der Druckkopf 11 für jede festgelegte Zahl an Druckmediumscanns eine festgelegte Distanz in die zweite Richtung bewegt wird, um die Indizes auf das Druckmedium 15 zu drucken.
• Dabei wird ein Postitionierer für eine Druckkopfvorrichtung benötigt, der einfach, einstellbar, nahezu reibungs- und spielfrei ist und geeignet ist, eine betriebssichere Anwendung für ein Drucken mit hoher Auflösung ohne sichtbare Druckstreifen oder andere Druckartifakte zu unterstützen.
• Wie es anhand der Beschreibung der besonderen Ausführungsform der Erfindung unter Hinweis auf die Abbildungen eingeschätzt werden kann, gibt die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren für eine genaue, wiederholbare und betriebssichere Positionierung einer Druckkopfvorrichtung in Beziehung zu dem Druckmedium an.
• Es ist ferner darauf hinzuweisen, daß die Erfindung nicht nur eine einfache, einstellbare und relativ reibungs- und spielfreie Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Positionierung einer Druckkopfanordnung an ein Druckmedium angibt, sondern auch eine Einrichtung und ein Verfahren zur Positionierung einer Druckkopfanordnung bezüglich eines Printmediums darstellt, durch die/das ein Drucken mit hohem Auflösungsvermögen ohne sichtbare Druckstreifen oder sonstige Druckartifakte gewährleistet wird.
• Im Überblick gibt die vorliegende Erfindung in ihrer bevorzugten Ausführungsform einen Schrittmotor an, der über ein im wesentlichen reibungs- und spielfreies Metallspannband an einen Hebelarm gekoppelt ist, der eine präzise Seitenbewegung auf eine Positionierwelle überträgt, welche fest mit der Druckkopfvorrichtung verbunden ist. Jeder Schritt des Schrittmotors wird von dem Hebelarm in eine einem Pixel (0,085 Millimeter) entsprechende Seitenbewegung der Welle übersetzt. Die exakte Anzahl der Übersetzungen pro Schritt des Schrittmotors ist über eine exzentrisch befestigte Kugel einstellbar, die an dem Hebelarm genau positionierbar ist. Die Kugel koppelt die Winkelbewegung des Hebelarms mit der Seitenbewegung der Welle, so daß die Einstellung der Kugelposition an dem Hebelarm eine variable Normierungsfaktoreinstellung bewirkt, wodurch ein Zuwachs von Toleranzen und ein nicht exakter Zwischenabstand der Druckkopfdüsen kompensiert wird. Die Welle ist durch eine Feder in Richtung auf die Kugel vorgespannt. Die Welle ermöglicht ferner, daß der Druckkopf von einem Druckmedienträger, wie einer Trommel, fortschwingt, um die Durchführung einer Wartung zu ermöglichen.
• Im weiten Sinne gibt die Erfindung einen Drucker des Typs an, bei dem das Druckmedium in eine erste Richtung gescannt wird und ein Druckkopf ein Array einheitlich voneinander beabstandeter Markierungsmittel besitzt, der in eine zweite Richtung entsprechend voneinander beabstandete Indizes druckt, wobei der Druckkopf bei Betrieb des Druckers durch einen Druckkopfpositionierer für jede festgelegte Anzahl von Druckmedimscanns eine festgelegte Distanz in die zweite Richtung bewegt wird, um das Druckmedium zu bedrucken, wobei der Druckkopfpositionierer ein Eingabebewegungsmittel besitzt, durch das dem Druckkopfpositionierer eine erste Bewegungsanzahl für jeden Scann des Druckmediums erteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein einstellbares Normierungsfaktormittel vorhanden ist, das durch ein erstes Verbindungsmittel mit dem Eingabebewegungsmittel gekoppelt ist, und daß ein Ausgabebewegungsmittel vorhanden ist, das durch ein zweites Verbindungsmittel mit dem einstellbaren Normierungsfaktormittel gekoppelt ist, um die festgelegte Entfernung an den Druckkopf zu leiten, wobei das Normierungsfaktormittel so einstellbar ist, daß es die erste Bewegungsmenge exakt in die festgelegte Entfernung umwandelt, so daß die Indizes in der zweiten Richtung auf dem Druckmedium nach der festgelegten Anzahl von Druckmediumscanns gleichmäßig voneinander beabstandet sind.
• In der Praxis handelt es sich bei den Markierungsmitteln in der Regel um Tintenstrahldüsen.
• In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Drucker derart konstruiert und angeordnet, daß bei Betrieb die Indizes nach der bestimmten Anzahl von Druckmediumscans in der zweiten Richtung gleichmäßig voneinander mit einem Abstand von weniger als ca. 0,1 mm beabstandet sind.
• Vorzugsweise handelt es sich bei erster und zweiter Richtung im wesentlichen um Richtungen, die orthogonal zueinander stehen.
• Normalerweise handelt es sich bei dem Eingabebewegungsmittel um einen Schrittmotor mit einem Capstan.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das einstellbare Normierungsmittel ein Hebelarm mit einem Drehgelenk, von dem aus ein erster und ein zweiter Radius gemessen werden, wobei Eingabe- und Ausgabebewegungsmittel mit dem Hebelarm in Abständen zur Drehachse gekoppelt sind, die dem jeweils ersten bzw. zweiten Radius entsprechen. Das Normierungsmittel kann normalerweise durch mechanisches Einstellen einer beliebigen Kombination von erstem und zweitem Radius eingestellt werden. In einer bevorzugten Fassung dieser Ausführungsform umfaßt das Ausgabebewegungsmittel einen Kugelkontakt, der positionierbar mit dem Hebelarm in einem dem zweiten Radius entsprechenden Abstand zur Drehachse verbunden ist. Üblicherweise ist der Kugelkontakt in der Position mit dem Hebelarm verbunden, indem der Kugelkontakt an einem Exzenterantrieb befestigt ist, dessen Drehung die Größe des zweiten Radius verändert. Insbesondere umfaßt das Ausgabebewegungsmittel eine Achswelle, die an ihrem einen Ende eine flache Oberfläche aufweist, die verschiebbar in Richtung auf den Kugelkontakt vorgespannt ist. Der Druckkopf ist bevorzugt an einer Achswelle befestigt, wobei die Achswelle um eine Längsachse dreht, so daß der Druckkopf zur Wartung von dem Druckmedium entfernt werden kann.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das erste Verbindungsmittel ein Metallband, das an dem Capstan und an dem einstellbaren Normierungsmittel befestigt ist.
• Die Erfindung gibt in einer bevorzugten Ausführungsform einen Drucker an, der eine Kombination von bevorzugten Merkmalen, die aus den vorgenannten ausgewählt sind, besitzt und als ein Drucker definiert ist, der eine Trommel zum Halten eines Druckmediums bei Betrieb des Druckers umfaßt, wobei die Trommel so angeordnet ist, daß sie in einer ersten Richtung um eine Längsachse dreht, einen Druckkopf, der eine Anordnung von Tintenstrahldüsen aufweist, die gleichmäßig voneinander beabstandet und parallel zur Längsachse angeordnet sind, um entsprechend voneinander beabstandete Indizes auf das Druckmedium zu drucken, wobei der Druckkopf so ausgebildet ist, daß er durch die Einwirkung eines Druckkopfpositionierers verschoben werden kann, wobei die Verschiebung um eine bestimmte Verschieberstrecke parallel zur Längsachse für jede Drehung der Trommel verläuft, wobei der Druckkopfpositionierer einen Hebelarm mit einem Drehgelenk umfaßt, von dem aus ein erster und ein zweiter Radius gemessen wird, und wobei der Drucker außerdem einen Schrittmotor umfaßt, der mit einem Capstan und einem gespannten Metallband mit einer Stelle auf dem Hebelarm in einer dem ersten Radius entsprechenden Entfernung verbunden ist, ein Kontaktmittel, das mit dem Hebelarm an einer Stelle des Hebelarms in einer dem zweiten Radius entsprechenden Entfernung vom Drehgelenk verbunden ist, eine mit dem Druckkopf verbundene Achswelle, die in Richtung auf das Kontaktmittel verschiebbar vorgespannt ist, und ein einstellbares Normierungsmittel zum Ändern eines Verhältnisses vom ersten zum zweiten Radius, um im Betrieb festgelegte Winkelschritte des Schrittmotors in die bestimmte Verschiebungsweite des Druckkopfes genau umzusetzen, so daß die Indizes gleichmäßig auf dem Druckmedium beabstandet sind, nachdem die Trommel ausreichend oft gedreht wurde, um ein Bild auf das Druckmedium zu drucken. Bevorzugterweise ist das Metallband an dem Capstan und dem Hebelarm befestigt.
• Als einen zweiten Aspekt gibt die Erfindung ein Verfahren zur Druckkopfpositionierung eines Druckkopfes in einem Drucker an, bei dem ein Druckmedium in einer ersten Richtung scannt und ein Druckkopf ein Array von in einer zweiten Richtung gleichmäßig beabstandeten Markierungsmitteln umfaßt, um entsprechend voneinander beabstandete Indizes auf das Druckmedium zu drucken, und bei dem der Druckkopf für jeden der bestimmten Anzahl von Druckmediumscans zum Drucken der Indizes auf das Druckmedium um eine bestimmte Entfernung in der zweiten Richtung verschoben wird, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch ein einstellbares Normierungsmittel; Weitergeben einer ersten Bewegungsmenge an einen Eingang des Normierungsmittels für jeden Scan des Druckmediums; Einstellen des dem Normierungsmittel zugeordneten Normierungsfaktors, so daß die erste Bewegungsmenge am Ausgang des einstellbaren Normierungsmittels exakt in die bestimmte Entfernung umgewandelt wird; und Ausgabe der bestimmten Entfernung vom Ausgang des einstellbaren Normierungsmittels zum Druckkopf, so daß die Indizes in der zweiten Richtung auf dem Druckmedium nach der festgesetzten Anzahl von Druckmediumscans gleichmäßig beabstandet sind.
• Im folgenden ist anhand von Beispielen eine Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gegeben, wobei Bezug auf die begleitenden Abbildungen genommen ist.
• Fig. 1 stellt eine vereinfachte isometrische Ansicht auf einen bevorzugten Tintenstrahldrucker dar, der eine Druckmediumträgertrommel und ein Druckkopfpositionierungssystem enthält.
• Fig. 2 zeigt eine vereinfachte isometrische Ansicht auf einen Tintenstrahldrucker des bekannten Standes der Technik mit einer Übertragungstrommel, einer über die Gesamtbreite des Druckmediums verlaufende Druckkopfvorrichtung und einem lateralen Druckkopfpositionierungssystem.
• Fig. 3 stellt eine vergrößerte Ansicht auf das Druckkopfpositionierungssystem der Fig. 2 dar, in welcher ein Schrittmotor, ein Riemen, eine Führungsschraube, eine Mutter, der Grundkörper und die Druckkopfvorrichtung mit den daran gekoppelten Details abgebildet sind.
• Fig. 4A und 4B stellen vergrößerte, schematische Abbildungen zweier nebeneinanderliegender Tintenstrahldüsen dar, die sich in genau und ungenau proportionierten Schritten unterschiedlich bewegen, um sich nicht überlappende Tintenbanden auf ein sich bewegendes Druckmedium zu drucken.
• In Fig. 5A und 5B sind vergrößerte, schematische Abbildungen von vier nebeneinanderliegenden Tintenstrahldüsen gezeigt, die sich in genau und ungenau proportionierten Schritten unterschiedlich bewegen, um sich überlappende Tintenbanden auf ein sich bewegendes Druckmedium zu drucken.
• In Fig. 6 ist eine vereinfachte Seitenansicht eines Bildübertragungstintenstrahldruckers dargestellt, der dieser Erfindung entspricht.
• Fig. 7 zeigt ein isometrisches Bilddiagramm eines dieser Erfindung entsprechenden Druckkopfpositionierungsmechanismus.
• Fig. 8 zeigt eine Ansicht auf den Druckkopfpositionierer gemäß Fig. 7 und gibt einen Überblick über die Zusammenarbeit zwischen Schrittmotor, Capstan, Metallspannband, Hebelarm und Welle.
• Fig. 9 stellt eine isometrische Abbildung der Komponenten des Druckkopfpositionierers gemäß Fig. 8 dar und zeigt die Kopplung des Schrittmotors an den Hebelarm über ein gespanntes Metallband.
• Die Notwendigkeit für eine präzise Positionierung der Druckkopfvorrichtung in Bezug auf das Druckmedium wird im nachfolgenden Text mit der Beschreibung der Fig. 4A und 4B erläutert. Ein nebeneinanderliegendes Paar Düsen 150 und 152 stellt einen Teil eines größeren Düsenarrays, wie es in Fig. 2 94 gezeigt ist, dar. Die Düsen 150 und 152 sind mit einer festgelegten Distanz voneinander beabstandet, die in der Regel von der gewünschten Druckauflösung festgelegt wird, jedoch durch die Herstellungsmöglichkeiten des Druckkopfes begrenzt wird. Der Abstand der Düsen ist daher typischerweise ein ganzzahliges Vielfaches der gewünschten Druckauflösung.
• In dem Beispiel der Fig. 4A beträgt der Abstand zwischen den Düsen zehn Pixel Breite. Ein konventionell gescannter Umdruck erfordert das Ausstoßen von Tintentropfen in Richtung auf die Oberfläche einer drehenden Trommel und die Feststellung einer Rotationsindexeinstellung, die benötigt wird, um den Druck auf die Oberfläche der Trommel mit derselben Winkeleinstellung zu starten, wie für die aufeinanderfolgenden Drehungen der Trommel. Während einer ersten Trommelumdrehung drucken die Düsen 150 und 152 jeweils erste Scannlinien 150-1 und 152-1, danach wird die Düsengruppe 94 um genau ein Pixel Breite in die durch den Pfeil 154 angezeigte Richtung bewegt. Alternativ und zu bevorzugen ist, daß das Düsenarray 94 während der Gesamtzeit jeder Trommelumdrehung um ein Pixel Breite gleichmäßig bewegt wird. Während einer zweiten Trommelumdrehung drucken die Düsen 150 und 152 jeweils zweite Scannlinien 150-2 und 152-2, danach wird das Düsenarray 94 erneut um exakt ein Pixel Abstand bewegt. Dieser Vorgang wiederholt sich achtmal, bis während einer zehnten Umdrehung die Düsen 150 und 152 die jeweils zehnten Scannlinien 150-10 und 152-10 drucken, danach wird die Düsengruppe 94 in ihre Ausgangsposition zurückbewegt. Abschließend wird die auf die Übertragungstrommel gedruckte Abbildung auf das Druckmedium übertragen.
• Die von der Düse 150 gedruckten zehn Scannlinien bilden ein erstes Druckband 156, die von der Düse 152 gedruckten zehn Scannlinien bilden ein zweites Druckband 158 gedruckt. Die Druckbänder 156 und 158 sind seitlich gegeneinander versetzt dargestellt, um sie klar voneinander zu unterscheiden. Die seitliche Versetzung ist nicht notwendigerweise ein Hinweis auf tatsächliches Drucken. Wie in der Fig. 4A dargestellt, entspricht der Abstand zwischen den Scannlinien dem Abstand der Druckbänder 156 und 158, wenn das Düsenarray 94 mit jeweils genau einem Pixelschritt bewegt wird, wodurch ein einheitliches Drucken ohne Bandartifakte möglich ist.
• In Fig. 4B ist jedoch gezeigt, was passiert, wenn das Düsenarray 94 mit etwas mehr als einem Pixel pro Trommelumdrehung bewegt wird. Der Fehler bezüglich des Abstandes der Scannlinien akkumuliert sich derart, daß die Scannlinie 150-10 des ersten Druckbandes 156 sich mit der ersten Scannlinie 152-1 des zweiten Druckbandes 158 überlappt. Da die Modulationsübertragungsfunktion des menschlichen Auges sehr empfindlich gegenüber geringer lateraler Fehlanordnungen ist, wird bereits durch einen Band-zu-Band Abstandsfehler von einem Zehntel eines Pixeldurchmessers ein klar sichtbares und zu beanstandendes "Band"-Artifakt wahrgenommen, wie es in Fig. 4B demonstriert ist. Eine derartiges Band-Artifakt wiederholt sich über die Gesamtbreite des Düsenarrays 94 bei jedem benachbarten Paar Druckbänder und ist sichtbar, egal ob der Abstandsfehler über- oder unterlappende Scannlinien betrifft.
• Fig. 5A und 5B zeigen den Effekt sauberer und unsauberer Einstellung des Düsenarrays bei dem Drucken eines verschachtelten Bildes. Verschachteltes Drucken wird üblicherweise bei Tintenstrahldruckern verwendet, um es einem ersten Satz gedruckter Scannlinien zu ermöglichen zu trocknen, bevor ein benachbarter Satz Scannlinien gedruckt wird, wodurch ein Zusammenlaufen der Tinte der nebeneinanderliegenden Scannlinien verhindert wird.
• Bei dem in Fig. 5A dargestellten Beispiel für verschachteltes Drucken beträgt der Zwischenabstand der Düsen zehn Pixel Breite. Während einer ersten Trommelumdrehung drucken die Düsen 160, 162, 164 und 166 jeweils erste Scannlinien 160-1, 162-1, 164-1 und 166-1, danach wird die Düsengruppe 94 um genau zwei Pixel Breite in die durch den Pfeil 154 angezeigte Richtung bewegt. Alternativ und zu bevorzugen ist, daß das Düsenarray 94 während der Gesamtzeit jeder Trommelumdrehung mit zwei Pixel Breite gleichmäßig bewegt wird. Während einer zweiten Trommelumdrehung drucken die Düsen 160, 162, 164 und 166 jeweils zweite Scannlinien 160-2, 162-2, 164-2 und 166-2, danach wird das Düsenarray 94 erneut um exakt zwei Pixel Abstand bewegt. Dieser Vorgang wiederholt sich achtmal, bis während einer zehnten Umdrehung die Düsen 160, 162, 164 und 166 die jeweils zehnten Scannlinien 160-10, 162-10, 164-10 und 166-10 drucken, danach wird die Düsengruppe 94 in ihre Ausgangsposition zurückbewegt.
• Die von den Düsen 160, 162, 164 und 166 gedruckten zehn aufeinanderfolgenden Scannlinien bilden jeweils erste bis vierte Bänder 168, 170, 172 und 174. Wie in dem vorangegangenen Beispiel sind die Bänder seitlich versetzt gezeigt, um sie deutlich voneinander zu unterscheiden. Wie in Fig. 5A dargestellt, ist der Abstand zwischen den verschachtelten Scannlinien auch in den Regionen, in denen sich die Druckbanden überlappen, einheitlich, wenn das Düsenarray 94 genau um jeweils zwei Pixelschritten bewegt wird.
• Jedoch sind in Fig. 5B die Bandartifakte gezeigt, die entstehen, falls das Düsenarray 94 mit etwas weniger als zwei Pixel pro Trommelumdrehung bewegt wird. Der Fehler bezüglich des Abstandes der Scannlinien akkumuliert sich derart, daß die Scannlinien 160-5 und 160 des ersten Druckbandes 168 ungleich von den Scannlinien 162-1 und 162-2 des zweiten Druckbandes 170 beabstandet sind. Weiterhin überlappt die Scannlinie 164-4 des Druckbandes 172 die Scannlinie 162-10 des Druckbandes 170. Auch diese Bandartifakte wiederholen sich über die Breite des Düsenarrays 94.
• Die Fig. 6 betrifft einen Phasenwechsel-Übertragungstintenstrahldrucker 200 (im folgenden "Drucker 200"), der geeignet ist, mit der vorliegenden Erfindung eine Abbildung nach der nachfolgend beschriebenen Folge von Vorgängen zu erstellen.
• Eine Übertragungstrommel 202 dreht um eine Rotationsachse 204 in die durch den Pfeil 206 angezeigte Richtung. Vor dem Druck wird die Trommel 202 durch Transferfluid-Auftragungswalzen 210 und 212 mit einem Übertragungsfluid benetzt, danach wird die Transferfluid-Auftragungswalze 212 in die durch den Pfeil 214 angezeigte Richtung fortbewegt. Das Transferfluid 208 wird vorzugsweise mittels eines beweglichen Dochtes selektiv aufgetragen. Ein Tintenstrahldruckkopf 216 überspannt die Breite der Übertragungstrommel 202 mit vier vertikal voneinander beabstandeten Düsenarrays (generell gezeigt: 218). Die Düsenarrays 218 stoßen jeweils gelbe (Y), magentarote (M), cyanblaue (C), und schwarze (K) Phasenwechsel-Tinte aus. (Sofern es hiernach erforderlich ist, können numerierte Elemente später durch eine Beschriftung, die die Tintenfarbe anzeigt, die das Element trägt, identifiziert werden. Z. B. ist das Düsenarray 218 C eine cyanblaue Tinte ausstoßendes Düsenarray.)
• Die Düsenarrays 218 besitzen jeweils Düsen, die 2,37 Millimeter (28 · 0,0847 Millimeter Pixel-Abstände) voneinander beabstandet sind, um einen Druck mit einer Auflösung von 118 Punkten pro Zentimeter zu gewährleisten. Jedes der Düsenarrays 218 ist parallel mit der Rotationsachse 204 ausgerichtet, die Düsenarrays 218 Y, 218 M und 218 K sind vertikal zueinander ausgerichtet, so daß miteinander korrespondierende Düsen in jedem Array auf derselben Scannlinie drucken. Die Düsenanordnung 218 K ist horizontal zwei Pixel von den miteinander korrespondierenden Düsen der anderen Arrays beabstandet.
• Ein überlappendes Bildmuster auf die Übertragungstrommel 202 zu drucken, wie es vorzuziehen ist, erfordert eine Bewegung des Druckkopfes 216 mit 27 Schritten (ein Schritt während jeder Rotation der Trommel 202). Die 27 Schritte beinhalten 13 zwei-Pixel-Schritte, einen drei-Pixel-Schritt, und 13 weitere zwei- Pixel-Schritte, die den Druckkopf 216 zusammen über eine seitliche Distanz von 55 Pixel (4,656 Millimeter), die zwei Pixel unter dem Zwischenabstand der Düsen liegt, bewegen, um zu verhindern, daß früher gedruckte Scannlinien überdruckt werden. Der Drei-Pixel-Schritt des Druckkopfes 216 ist erforderlich, um eine saubere Überlappung mit dem bevorzugten Düsenabstand in dem Druckkopf 216 zu gewährleisten.
• Ein Positionierungsfehler um ein Zehntel Pixel, von nur acht Mikrometer, verursacht bei dem Drucker 200 sichtbare Bandartifakte. Konventionelle Druckkopfpositionierungsmechanismen, wie der mittels einer Führungsspindel in Fig. 3 dargestellte, gewährleistet nicht die gewünschte Positionierungsgenauigkeit oder -wiederholbarkeit. Darüberhinaus ist es kostenintensiv, falls es nicht sogar unmöglich ist, ein mechanisches Bauteil zu entwerfen und zu bauen, das eine Druckkopfpositionierung gewährleistet, die genauer arbeitet als acht Mikrometer. Es muß daher eine Form einer Einstellung eines Normierungsfaktors für die Druckkopfpositionierung angewendet werden, bei der festgelegte Winkelschritte eines Schrittmotors in justierbar wechselbare seitliche Bewegungen des Druckkopfes umgewandelt werden.
• Die erforderliche seitliche Bewegung wird durch das Befestigen des Druckkopfes 216 (und der mit diesem assoziierten Komponenten) an einer Welle 220 ausgeführt, welche durch einen Druckkopfpositionierer seitlich bewegt wird, wie in Fig. 7, 8 und 9 beschrieben.
• Der Druckkopf 216, vorzugsweise eines Typs, der Phasenwechsel-Tinte ausstößt, ist hierfür an einen Tintenvorratsbehälter 222 befestigt, der, zusammen mit vier Vorschmelzkammern 224 (hiervon ist eine abgebildet), an einer Welle 220 befestigt wird. Der Vorratsbehälter 222 und die Vorschmelzkammern 224 werden durch einen Vorratsbehälterheizapparat 226 erhitzt, der Druckkopf 216 wird durch einen Druckkopfheizapparat 228 separat erhitzt. Vier Farben fester Phasenwechsel-Tinte 230 (eine Farbe abgebildet) werden über vier Trichter 232 (einer abgebildet) der Vorschmelzkammer 224 zugeleitet, in der die festen Tinten 230 durch den Vorratsbehälterheizapparat 226 geschmolzen werden, um dem Druckkopf 216 zugeleitet zu werden.
• Piezoelektrische Überträger, die auf dem Druckkopf 216 positioniert sind, empfangen Bilddaten von Treibern 234, die auf einem flexiblen Schaltkreis 236 angebracht sind. Der Druckkopf 216 stößt in Beantwortung der Bilddaten kontrollierte Muster der cyanblauen, gelben, magentaroten und schwarzen Tinte in Richtung auf die Rotationstrommel 202 aus, wodurch während 27 aufeinanderfolgender Drehungen der Trommel ein komplettes Bild auf der benetzten Oberfläche der Rotationstrommel 202 abgebildet wird.
• Eine Medienvorschubwalze 238 leitet ein Druckmedium 240 an ein Paar Medienvorschubwalzen 242 weiter, welche das Druckmedium 240, wie ebenes Papier oder transparenten Film, an einem Medienheizgerät 244 vorbei in einen Schlitz, der von der Trommel 202 und der Transferwalze 246 gebildet wird, vorschieben. Die Transferwalze wird unter Druckkontakt mit der Trommel 202 in Pfeilrichtung 248 bewegt. Durch die Kombination von Druck in dem Schlitz und Hitze des Druckmediums 240, wird das auf der Transfertrommel 202 abgelegte Bild von dieser übertragen und an dem Druckmedium 240 befestigt. Die Bildübertragungshitze wird ebenfalls durch Erhitzen der Trommel 202 gewährleistet. Das bedruckte Druckmedium 240 wird in einen Ausgangspfad 250 vorgeschoben und von dort aus in einen Ablagekorb 252 geleitet.
• Nachdem der Bildtransfer abgeschlossen ist, bewegt sich die Transferwalze 246 von der Trommel 202 weg, die Transferfluid-Auftragungswalze 212 tritt mit der Trommel 202 in Kontakt und erteilt dieser die Bedingungen zum Empfang eines weiteren Bildes.
• Um die Druckqualität zu erhalten, sollte der Druckkopf 216 periodisch durch eine Druckkopfwartungsstation (nicht abgebildet) gesäubert und entleert werden. Die Druckkopfwartung wird in der Regel nach dem Kaltstart des Druckers 200 ausgeführt und fortschreitend durch die Drehung des Druckkopfes 216 auf der Welle 220 von der Trommel 202 weg in Pfeilrichtung 254 durchgeführt. Sobald der Druckkopf 216 einen ausreichenden Abstand zu der Trommel 202 besitzt, wird die Wartungsstation in eine Stellung neben dem Druckkopf 216 gebracht. Nach der Wartung wird der Druckkopf 216 zurückgedreht und in einen Druckabstand 256 gebracht, der durch einen Stopper 258, an dem der Tintenvorratsbehälter 222 gleitfähig ruht, bestimmt wird.
• Gemäß den Fig. 7 und 8 bewegt ein Druckkopfpositionierer 260 einen Druckkopf 216 seitlich schrittweise entlang einer Längsachse 262 auf einer Welle 220. Ein Schrittmotor 264 ist über einen Capstan 265 und ein Metallspannband 266 (nachfolgend "Band 266") an einen Hebelarm 268 gekoppelt, der um eine feststehende Drehachse rotiert. Der Hebelarm 268 beinhaltet einen Kugelkontakt 272, der über einen Exzenterantrieb 274 derart montiert ist, daß eine Kugelachse 276 durch Drehung des Exzenterantriebs 274 relativ zu der Längsachse 262 genau positioniert werden kann. Die Dreh-Winkel-Schritte eines Schrittmotors 264 werden umgewandelt in korrespondierende Winkelschritte des Hebelarms 268 und dabei in korrespondierende seitliche translatorische Bewegungen der Welle 220 durch den Kugelkontakt 272. Das an den Hebelarm 268 angrenzende Ende der Welle 220 beinhaltet eine gehärtete Metallscheibe 278, die an den Kugelkontakt 272 stößt. Die Welle 220 gleitet in einem Wellenlager 280, das in einer Montageplatte 282 befestigt ist. Eine Ankerfeder 284 spannt die Welle 220 in Richtung des Kugelkontaktes 272, um den Kontakt damit zu erhalten.
• In Fig. 8 ist gezeigt, auf welche Weise der Druckkopfpositionierer den nachfolgenden bevorzugten Postionierungsanforderungen entspricht:
• ein Schritt des Schrittmotors muß in ein Pixel (0,085 Millimeter) der Längsbewegung der Welle 220 übersetzt werden;
• der exentrische Treiber 275, der Kugelkontakt 272 und die Scheibe 278 müssen einen variablen Normierungsfaktor gewährleisten, der Dimensionsfehler der assoziierten Komponenten und ungenaue Düsenzwischenabstände in den Düsenarrays 218 kompensiert
• und die Welle 220 muß frei drehbar sein, um eine leichte Handhabung des Druckkopfes 216 zu ermöglichen.
• Bei dem Schrittmotor 264 handelt es sich vorzugsweise um einen zwei-Phasen- Hybridschrittmotor, wie das Model PK-224®, hergestellt von der Firma Oriental Motors Co., Takamatsu, Japan, der 200 1,8-Grad-Schritte pro Umdrehung gewährleistet.
• Der Capstan 265 besitzt einen Neigungsradius RCAP von 7,874 Millimeter (0,31 Inch), gemessen vom Mittelpunkt des Capstans 265 bis zur Mitte des 0,050 Millimeter (0,002 Inch) starken Bandes 266 an dem Tangentenpunkt, an dem das Band 266 den Capstan 265 verläßt. Der Hebelarm 268 besitzt einen Neigungsradius R&sub1; von 74,22 Millimeter (2,922 Inch), gemessen von dem Mittelpunkt der feststehenden Drehachse 270 bis zur Mitte des 0,050 Millimeter (0,002 Inch) starken Bandes 266 an dem Tangentenpunkt, an dem das Band 266 das Radiusende 302 des Hebelarms 268 verläßt und einen nominellen Kontaktradius R&sub2; von 25,40 Millimeter (1,000 Inch), gemessen von Mittelpunkt der feststehenden Drehachse 270 bis zur Kugelachse 276. Insgesamt werden die Dimensionen für R&sub1;, RcAP und dem nominellen R&sub2; abhängig von dem Platzangebot und anderen Begrenzungen gewählt. Spezifische Dimensionen für die Hebelarmradien R&sub1; und R&sub2; werden gewählt und R&sub2; wird derart eingestellt, daß ein Zunahmeschritt des Schrittmotors 264 einem Pixel Abstand entspricht. Der Capstan 265 wird gegen die Welle des Schrittmotors 264 gedrückt und so eingestellt, daß eine Abweichung in Bezug auf die Rotationsachse des Schrittmotors 264 minimiert wird und wird durch eine Verbindung, wie Loctite®, gesichert.
• Sofern die vorgenannten Größenordnungen gewählt werden, berechnet sich die Dimension der seitlichen Bewegung der Welle 220 für jeden Winkelschritt (2π/200 im Bogenmaß) des Schrittmotors 264 wie folgt:
• (2π/200) (7,874) (25,4/74,22) = 0,085 Millimeter,
• entspricht einem 118 Punkte pro Zentimeter Pixel
• oder in Inches
• (2π/200) (0,31) (1,000/2,922) = 0,003333 Inch,
• entspricht einem 300 Punkte pro Inch Pixel.
• Der Normierungsfaktor ist durch Drehung des Exzenterantrieb 274 an dem Hebelarm 268 einstellbar, um die Einstellung der Kugelachse 276 zu variieren, wobei der Quotient von R&sub1; zu R&sub2; geändert wird. Der bevorzugte maximale Versatz der Kugelachse 276 von der Längsachse 262 beträgt in jede Richtung 0,635 Millimeter (0,025 Inch).
• Die Fig. 9 stellt dar, in welcher Art das Band 266 den Capstan 265 an den Hebelarm 268 koppelt. Im Jahre 1979 wurde erstmals ein Metallspannband verwendet, um einen Schrittmotor an einen magnetischen Lese-/Schreibkopf Spurselektor mit einem "Mayflower®"- Plattenantrieb, hergestellt von MFE, Inc., Salem, Massachusetts, zu koppeln. Dies wurde zu einer allgemeinen Anwendungstechnik im Bereich des Floppy-Disk-Antriebs. Bandkopplung stellt sehr geringe Reibung, hohe Positionierungsgenauigkeit und -wiederholbarkeit und nahezu "Null" Spielraum sicher. Das Band 266 ist aus 0,050 Millimeter (0,002 Inch) dickem rostfreiem Stahl 11R51® hergestellt, vertrieben von der Firma Sandvik Steel Corp., Benton Harbor, Michigan. 11R51®-Stahl wird aufgrund seiner hohen Ermüdungsfestigkeit bevorzugt.
• Das Band 266 ist aus einem Blatt 11R51®-Stahl in einer länglichen Gestalt gestanzt mit einem ersten Arm 290, einem Mittelstück 292 und einem zweiten Arm 294 mit einem Schlitz 296, durch den der erste Arm 290 frei passieren kann.
• Das Band 266 ist mit dem Capstan 265 durch ein Befestigungselement 298 fest verbunden und der zweite Arm 294 ist um den Capstan 265 mit einer halben Umdrehung im Uhrzeigersinn (von oben betrachtet) gewickelt, um das erste Ende 300 des radialen Endes 302 des Hebelarms 268 herum geleitet und durch einen Stift 304 an einem Bandspannarm 306 befestigt. Der erste Arm 290 ist mit einer halben Umdrehung gegen den Uhrzeigersinn (von oben betrachtet) um den Capstan 265 gewickelt, durch den Schlitz 296 geleitet und durch ein Befestigungselement 308 sicher an dem zweiten Ende des radialen Endes 302 des Hebelarms 268 befestigt. Der Abstand zwischen dem Capstan 265 und dem radialen Ende 302 ist unwesentlich größer als die lichte Weite des Bandes 266 es erfordert.
• Ebenso in Fig. 8 dargestellt ist eine Bandspannfeder 312, die durch Drehung des Bandspannarms 306 um eine Welle 314 eingestellt wird, bis das Band 266 eine Spannung von 1,82 Kilogramm besitzt. Der Bandspannarm 306 wird dann durch ein Befestigungselement 316 an dem Hebelarm 268 befestigt, um die Feder 312 von dem dynamischen Bewegungssystem des Druckkopfpositionierer 260 zu entfernen.
• Der Druckkopfpositionierer 260 ist in seiner nominellen Mittelposition gezeigt. Ein Druckzyklus beginnt in der Regel damit, daß die Welle 200 durch den Hebelarm 268 zum Startpunkt ihres Laufs, der mit einer Indexposition assoziiert ist, bewegt wird. Die Indexposition kann durch zahlreiche konventionelle Methoden, wie einem Mikroschalter oder einem elektronisch-optischem Sensor, gekoppelt an den Schrittmotor 264, den Hebelarm 268, die Welle 220 oder den Druckkopf 216, bestimmt werden.
• Erfahrene Anwender werden erkennen, daß Teile dieser Erfindung alternative Ausführungsformen haben können. Z. B. kann ein anderer Normierungsfaktor gewählt werden, um eine individuelle Anwendung zu ermöglichen, die gewählten Radien können für individuelle Normierungsfaktoren unterschiedlich sein und die Normierungsfaktoreinstellung kann durch die Bewegung des gesamten Druckkopfpositionierers 260 relativ zu der Welle 220 erreicht sein. Ebenso können "Nichtschritt"-Positionierer, wie Servomotoren, Schwingspulen oder Linearmotoren verwendet werden und der Druckkopf 216 kann auf einer Biegung befestigt werden, statt auf einer Welle 220. Eine Kopplung des Motors an den Hebelarm 268 kann durch die Verwendung einer Nocke, eines Schneckenantriebes, eines Reibantriebes oder eines Getriebes erreicht werden, obgleich dies mit einer unerwünschten Menge an Reibung, Spiel und Abnutzung verbunden wäre.

Claims (22)

1. Drucker (200), bei dessen Verwendung ein Druckmedium in einer ersten Richtung scannt und ein Druckkopf (216) eine Anordnung (218) von Markierungsmitteln aufweist, die in einer zweiten Richtung gleichmäßig voneinander beabstandet sind, um entsprechend voneinander beabstandete Indizes auf das Druckmedium (202) zu drucken, wobei der Druckkopf (216) bei Betrieb des Druckers für jeden einer bestimmten Anzahl von Druckmediumscans zum Drucken auf das Druckmediums durch einen Druckkopfpositionierer (260) um eine bestimmte Entfernung in der zweiten Richtung verschoben wird, wobei der Druckkopfpositionierer (260) ein Eingabebewegungsmittel (264) umfaßt, das für jeden Scan des Druckmediums (202) eine erste Bewegungsmenge an den Druckkopfpositionierer (260) gibt; dadurch gekennzeichnet, daß ein einstellbares Normierungsfaktormittel (268) vorhanden ist, das durch ein erstes Verbindungsmittel (266) mit dem Eingabebewegunsgmittel (264) verbunden ist, und daß ein Ausgabebewegungsmittel (220) durch ein zweites Verbindungsmittel (272) mit dem einstellbaren Normierungsfaktormittel (268) verbunden ist, um die bestimmte Entfernung an den Druckkopf (216) zu geben, wobei das Normierungsfaktormittel so einstellbar ist, daß es die erste Bewegungsmenge exakt in die bestimmte Entfernung umwandelt, so daß die Indizes in der zweiten Richtung auf dem Druckmedium (202) nach der festgesetzten Anzahl von Printmediumscans gleichmäßig beabstandet sind.

2. Drucker nach Anspruch 1, bei dem die Markierungsmittel (218) Tintenstrahlendüsen sind.

3. Drucker nach Anspruch 1 oder 2, der so aufgebaut und angeordnet ist, daß im Betrieb die Indizes nach der bestimmten Anzahl von Printmediumscans in der zweiten Richtung gleichmäßig voneinander beabstandet sind, mit einem Abstand von weniger als ca. 0,1 mm.

4. Drucker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die erste und die zweite Richtung im wesentlichen orthogonal zueinander sind.

5. Drucker nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Eingabebewegungsmittel (264) ein Schrittmotor (264) mit einem Rollenantrieb (265) ist.

6. Drucker nach Anspruch 1, bei dem das einstellbare Normierungsfaktormittel (268) ein Hebelarm (268) mit einem Drehgelenk (270) ist, von dem aus ein erster und ein zweiter Radius gemessen werden, wobei das Eingabe- und das Ausgabebewegungsmittel (264, 220) mit dem Hebelarm (268) in Abständen zur Drehachse (270) verbunden werden, die dem jeweils ersten bzw. zweiten Radius entsprechen.

7. Drucker nach Anspruch 6, bei dem das Normierungsfaktormittel durch mechanisches Einstellen einer beliebigen Kombination von erstem und zweitem Radius einstellbar ist.

8. Drucker nach Anspruch 6 oder 7, dessen Ausgabebewegungsmittel (220) einen Kugelkontakt (272) umfaßt, der positionierbar mit dem Hebelarm (268) in einem dem zweiten Radius entsprechenden Abstand zur Drehachse (270) verbunden ist.

9. Drucker nach Anspruch 8, bei dem der Kugelkontakt (272) in der Lage mit dem Hebelarm (268) verbunden ist, indem der Kugelkontakt (272) an einem Exzenterantrieb (274) befestigt ist, dessen Drehung die Größe des zweiten Radius verändert.

10. Drucker nach Anspruch 8 oder 9, bei dem das Ausgabebewegungsmittel (220) eine Achswelle (220) umfaßt, die an ihrem einen Ende eine flache Oberfläche (278) aufweist, die verschiebbar in Richtung auf den Kugelkontakt (272) vorgespannt ist.

11. Drucker nach Anspruch 10, bei dem der Druckkopf (216) an der Achswelle (220) befestigt ist, und die Achswelle (220) um eine Längsachse dreht, so daß der Druckkopf (216) zur Wartung von dem Druckmedium (202) entfernt werden kann.

12. Drucker nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das erste Verbindungsmittel (266) ein Metallband (266) ist, das an dem Rollenantrieb (265) und an dem einstellbaren Normierungsfaktormittel (268) befestigt ist.

13. Drucker nach einem der Ansprüche 1 bis 11, der eine Walze (202) zum Halten eines Druckmediums bei Betrieb des Druckers umfaßt, wobei die Walze so angeordnet ist, daß sie in einer ersten Richtung um eine Längsachse dreht, einen Druckkopf (216), der eine Anordnung (218) von Tintenstrahldüsen aufweist, die gleichmäßig voneinander beabstandet und parallel zur Längsachse angeordnet sind, um entsprechend voneinander beabstandete Indizes auf das Druckmedium (240) zu drucken, wobei der Druckkopf (216) so ausgebildet ist, daß er durch die Einwirkung eines Druckkopfpositionierers (260) verschoben werden kann, wobei die Verschiebung um eine bestimmte Verschiebungsentfernung parallel zur Längsachse für jede Drehung der Walze (202) ist, wobei der Druckkopfpositionierer (260) einen Hebelarm (268) mit einem Drehgelenk (270) umfaßt, von dem aus ein erster und ein zweiter Radius gemessen wird, und wobei der Drucker außerdem einen Schrittmotor (264) umfaßt, der über einen Rollenantrieb (265) und ein gespanntes Metallband (266) mit einer Stelle auf dem Hebelarm (268) in einer dem ersten Radius entsprechenden Entfernung verbunden ist, ein Kontaktmittel (272), das mit dem Hebelarm (268) an einer Stelle des Hebelarms (268) in einer dem zweiten Radius entsprechenden Entfernung vom Drehgelenk (270) verbunden ist, eine mit dem Druckkopf (216) verbundene Achsweile (220), die in Richtung auf das Kontaktmittel verschiebbar vorgespannt ist, und ein einstellbares Normierungsfaktormittel (268) zum Ändern des Verhältnisses vom ersten zum zweiten Radius, um so im Betrieb festgelegte Winkelschritte des Schrittmotors (264) in die bestimmte Verschiebungsentfernung des Druckkopfes (216) so umzusetzen, daß die Indizes gleichmäßig auf dem Druckmedium (240) beabstandet sind, nachdem die Walze (202) ausreichend oft gedreht wurde, um ein Bild auf das Druckmedium (240) zu drucken.

14. Drucker nach Anspruch 13, bei dem das Metallband (266) an dem Rollenantrieb (265) und an dem Hebelarm (268) befestigt ist.

15. Verfahren zum Positionieren eines Druckkopfes in einem Drucker, bei dem ein Druckmedium (202) in einer ersten Richtung scannt und ein Druckkopf (216) eine Anordnung (218) von in einer zweiten Richtung gleichmäßig beabstandeten Markierungsmitteln umfaßt, um entsprechend voneinander beabstandete Indizes auf das Druckmedium (202) zu drucken, und bei dem der Druckkopf (216) für jeden der bestimmten Anzahl von Druckmediumscans zum Drucken der Indizes auf das Druckmedium (202) um eine bestimmte Entfernung in der zweiten Richtung verschoben wird, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch ein einstellbares Normierungsfaktormittel (268); Weitergeben einer ersten Bewegungsmenge an einen Eingang (264) des Normierungsfaktormittels (268) für jeden Scan des Druckmediums (202); Einstellen des dem Normierungsfaktormittel (268) zugeordneten Normierungsfaktors, so daß die erste Bewegungsmenge am Ausgang (220) des einstellbaren Normierungsfaktormittels (268) exakt in die bestimmte Entfernung umgewandelt wird; und Ausgabe der bestimmten Entfernung vom Ausgang (220) des einstellbaren Normierungsfaktormittels (268) zum Druckkopf (216), so daß die Indizes in der zweiten Richtung auf dem Druckmedium (202) nach der festgesetzten Anzahl von Printmediumscans gleichmäßig beabstandet sind.

16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem der Schritt des Ausgebens einer ersten Bewegungsmenge durch einen Schrittmotor (264) durchgeführt wird, der mit dem Eingang des Normierungsfaktormittels (268) durch einen Rollenantrieb (265) und ein gespanntes Metallband (266) verbunden ist.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, bei dem das Normierungsfaktormittel (268) einen Hebelarm (268) umfaßt der ein Drehgelenk (270) aufweist, von dem aus ein erster und ein zweiter Radius gemessen werden, wobei der Eingang und der Ausgang (264, 220) mit dem Hebelarm (268) in Abständen von dem Drehgelenk (270) verbunden sind, die dem ersten bzw. zweiten Radius entsprechen.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, bei dem der Einstellschritt das Variieren einer jeglichen Kombination des ersten und zweiten Radius umfaßt.

19. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem der Abwandlungsschritt durch einen Kugelkontakt (272) ausgeführt wird, der positionierbar mit dem Hebelarm (268) in einer dem zweiten Radius entsprechenden Entfernung vom Drehgelenk (272) verbunden ist.

20. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem der Abwandlungsschritt das Befestigen des Kugelkontakts (272) an einem Exzenterantrieb (274) umfaßt sowie Drehen des Exzenterantriebs (274) zum Verändern des zweiten Radius.

21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, bei dem die Ausgabe von dem Ausgabebewegungsschritt das Anbringen des Druckkopfes (216) an einer Achswelle (220) umfaßt, die an einem Ende eine flache Oberfläche (278) aufweist, und Vorspannen der Achswelle (220) in Richtung auf den Kugelkontakt.

22. Verfahren nach Anspruch 21, das das Drehen des Druckkopfes (216) um eine Längsachse der Achswelle (220) umfaßt, um Zutritt zu der Anordnung (218) von Markierungsmitteln zu gewähren und die Wartung des Druckkopfes (216) zu ermöglichen.