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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Tintenstrahldrucker und auf
Verfahren zum Betreiben derartiger Drucker. Diese Erfindung ist
auf eine Frankierdruckvorrichtung anwendbar, die einen Tintenstrahldrucker
mit einer Tintenstrahlpatrone hat, wobei die Frankierdruckvorrichtung
die Tintenstrahlpatrone als Reaktion auf eine Tintenleerstandsbedingung deaktiviert.
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Tintenstrahldrucker
sind in der Technik gut bekannt. Im Allgemeinen enthält ein Tintenstrahldrucker
eine Anordnung von Düsen
oder Öffnungen, eine
Tintenzuführung,
eine Vielzahl von Ausstoßungselementen
(typischerweise entweder Expansionsgasblasenelemente oder piezoelektrische
Transducerelemente) entsprechend der Anordnung von Düsen und
geeignete Ansteuerelektronik zum Steuern der Ausstoßungselemente.
Typischerweise werden die Anordnung von Düsen und die Ausstoßungselemente
zusammen mit ihren zugehörigen
Komponenten als ein Druckkopf bezeichnet. Es ist die Aktivierung
der Ausstoßungselemente,
die veranlasst, dass Tropfen aus Tinte von den Düsen hinausgedrängt werden.
Die Tinte, die auf diese Art und Weise ausgestoßen wird, bildet Tropfen, die
sich entlang eines Flugpfades bewegen, bis sie ein Druckmedium erreichen,
wie etwa ein Blatt Papier, eine Overheadfolie, einen Umschlag oder
dergleichen. Sobald sie das Druckmedium erreichen, trocknen die
Tropfen und bilden gemeinsam eine Druckabbildung. Typischerweise
werden die Ausstoßungselemente
selektiv aktiviert oder angeregt, während eine relative Bewegung
zwischen dem Druckkopf und dem Druckmedium vorgesehen wird, sodass
eine vorbestimmte oder gewünschte
Druckabbildung erreicht wird.
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Im
Allgemeinen sind die Anordnung von Düsen, Zuführung von Tinte, Vielzahl von
Ausstoßungselementen
und Ansteuerelektronik in eine Tintenstrahlpatrone gepackt. Der
Drucker wiederum enthält eine
Wagenbaugruppe zum entfernbaren Montieren der Tintenstrahlpatrone
dazu. Auf diese Art und Weise kann eine neue Tintenstrahlpatrone
installiert werden, wenn die Tintenzuführung der gegenwärtigen Tintenpatrone
aufgebraucht wurde. Einige Tintenstrahldrucker sehen eine Anzeige
für den
Benutzer vor, dass die Tintenversorgung ausläuft, während andere es nicht tun.
In jedem Fall setzt der Drucker fort zu arbeiten, mit dem Ergebnis,
dass der Benutzer erkennen muss, wann die Tintenzuführung erschöpft ist.
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Hersteller
von Tintenstrahldruckern beabsichtigen für die Tintenstrahlpatronen,
dass sie wegwerfbar sind. Das heißt die Hersteller empfehlen, dass
die Patronen aus einer Vielzahl von Gründen nicht wiederverwendet
werden. Ein Grund ist, dass eine Nachfüllung des Tintenbehälters der
Patrone das Risiko birgt, dass Luft in die Tintenversorgung eindringt.
Luftblasen in der Tinte führen
zu Fehlfunktionen des Druckers dadurch, dass die Zuführung von
Tinte zu den Ausstoßungselementen
unterbrochen werden kann, was zu einer Verringerung von Druckqualität ebenso
wie Druckkopffehlzündungen führt. Ein
anderer Grund ist, dass eine erneute Füllung des Tintenbehälters das
Risiko birgt, dass eine nicht kompatible Tinte in die Patrone eingeführt werden
kann. Ob Blasenstrom- (bubble jet) oder piezoelektrische Technologie
für die
Ausstoßungselemente genutzt
wird, die Tintenformierung ist besonders dazu angepasst. Des Weiteren
ist die Tintenformierung insbesondere an jeden Druckkopf eines Herstellers
angepasst, selbst wenn der gleiche Typ einer Ausstoßungselementtechnologie
verwendet wird. Eine inkompatible Tinte, die in die Patrone gefüllt wird,
führt zu
Fehlfunktionen des Druckers dadurch, dass der Druckkopf nicht gestaltet
ist, mit der inkompatiblen Tinte zu arbeiten. Dies führt erneut
zu einer Verschlechterung von Druckqualität.
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Noch
ein anderer Grund, Patronen nicht wiederzuverwenden, die einen Blasenstrom-Druckkopf haben,
ist, dass der Blasenstrom-Druckkopf
gestaltet ist, ersetzt zu werden. Blasenstrom-Druckköpfe arbeiten in einer ätzenden
Umgebung wegen der wiederholten Schaffung, Expansion und Zusammenziehung
der Gasblase. Somit hat der Blasenstrom-Druckkopf nur eine begrenzte
Lebensdauer. Im Allgemeinen gestalten Hersteller dem Druckkopf, nur
solange wie die Tintenversorgung zu halten. Auf diese Art und Weise
sieht ein Austausch der Tintenpatrone eine neue Versorgung von Tinte
und einen neuen Druckkopf vor. Somit kann eine Auffüllung der Tintenpatrone
mit Tinte zu einer Verschlechterung von Druckqualität wegen
der Verschlechterung des Blasenstrom-Druckkopfes führen.
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In
letzter Zeit haben die Industrie für Frankiermaschinen und andere
Industrien zum Bedrucken von Umschlägen damit begonnen, Tintenstrahldrucker
einzubeziehen. Eine typische Frankiermaschine (z.B. von einer Frankierdruckvorrichtung)
legt einen Beweis von Porto, gewöhnlich
als ein Freimachungsvermerk bezeichnet, auf einen Umschlag oder
ein anderes Poststück
an und weist den Wert des ausgegebenen Portos nach. Es ist gut bekannt, dass
Frankiermaschinen ein aufsteigendes Register enthalten, das eine
laufende Summe vom gesamten Porto speichert, das durch das Gerät ausgegeben wird,
und ein absteigendes Register, das den verbleibenden Betrag von
Porto, der dem Gerät
gutgeschrieben ist, enthält
und der um den Betrag von Porto, das während einer Transaktion abgegeben
wird, verringert wird. Da US-Postdienstregulierungen erfordern,
dass Porto im Voraus zu bezahlen ist, war es traditionell erforderlich,
dass der Benutzer einer Frankiermaschine das Gerät einem Angestellten des Postdienstes
periodisch für
eine Wiederaufladung vorstellen muss. Seit kurzem ist es jedoch möglich, ein
Gerät entfernt
(remote) unter Verwendung von Telefonkommunikation wiederaufzuladen.
Zum Zeitpunkt einer Wiederaufladung hat der Benutzer dem Postdienst
den Betrag an Porto, der dem Gerät
gutzuschreiben ist, bezahlt und das Gerät wird durch Erhöhung der
Einstellung des absteigenden Registers um den bezahlten Betrag wiederaufgeladen.
Die Frankiermaschine enthält
allgemein auch ein Steuersummenregister, das eine Überprüfung für die absteigenden
und aufsteigenden Register vorsieht. Das Steuersummenregister hat
ein laufendes Konto der gesamten Geldmittel, die in das Gerät hinzugefügt werden.
Das Steuersummenregister muss stets den summierten Ablesungen der
aufsteigenden und absteigenden Register entsprechen. Das Steuersummenregister
ist der gesamte Betrag an Porto, der jemals in die Maschine eingegeben
wurde, und er ist nur änderbar,
wenn dem Gerät
Geldmittel hinzugefügt
werden. Auf diese Art und Weise kann die Abgabe von Postgeldmitteln
akkurat verfolgt und aufgezeichnet werden.
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JP-A-02165954
beschreibt eine Deaktivierung einer Tintenpatrone als Reaktion auf
ein Signal, das Mangel an Tinte anzeigt.
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Mit
der Einbeziehung von Tintenstrahldruck werden nun die Frankierdruckvorrichtungen
mit den gleichen Problemen konfrontiert, die mit der Wiederverwendung
von Tintenstrahlpatronen in Verbindung stehen, wie sie in Tintenstrahldruckern
eines allgemeinen Verwendungszwecks vorgefunden werden. Neue Probleme
entstehen jedoch auch wegen der inhärenten Natur vom Drucken eines
Freimachungsvermerkes von Wert. Falls z.B. einem Tintenstrahldrucker
eines allgemeinen Verwendungszwecks die Tinte ausgeht, während ein
Dokument gedruckt wird, dann installiert der Benutzer lediglich
eine neue Patrone und druckt das Dokument erneut. Falls andererseits
einer Frankierdruckvorrichtung Tinte ausgeht, während ein Postfreimachungsvermerk
gedruckt wird, dann verliert der Benutzer Geld, da die Postgeldmittel,
die mit dem Postfreimachungsvermerk verbunden sind, nicht wiedererlangt
werden können.
Falls einige der Ausstoßungselemente
wegen einer Verschlechterung der Ausstoßungselemente durch Wiederverwendung
der Patrone nicht arbeiten, dann wird der Freimachungsvermerk als
ein anderes Beispiel wegen verringerter Druckqualität leiden,
selbst wenn adäquate
Mengen von Tinte vorhanden sind, was zu einem Verlust einer Lesbarkeit von
optischer Zeichenerkennung (optical character recognition, OCR)
und einem Verlust ausreichender Fluoreszenz, die notwendig ist,
um durch ein Beklebe-/Abschaltgerät als ein gültiger Postfreimachungsvermerk
erfasst zu werden, führt.
Dies wird wahrscheinlich dazu führen,
dass das Poststück
dem Sender durch die Postbehörde
zurückgegeben
wird. Erneut verliert der Benutzer Geld, da die Postgeldmittel, die
mit diesem Postfreimachungsvermerk verbunden sind, nicht wiedererlangt
werden können.
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US-A-5
365 312 beschreibt einen Tintenmosaikdrucker, der gemäß dem Blasenprinzip
arbeitet und mit Tinte von zwei Tintenbehältern über ein Tintenversorgungssystem
versucht wird. Jeder Tintenbehälter
hat eine jeweilige integrierte Schaltung, die mit ihm verbunden
ist. Jede integrierte Schaltung umfasst einen Speicherstreifen,
der Bit für
Bit durch Signale von einer Steuervorrichtung des Druckers belastet
werden kann, und dient dazu, den aktuellen Füllstatus des zugehörigen Tintenbehälters zu
speichern. Wenn der Bitstreifen vollständig abgebucht ist, wird ein
Alarm aktiviert, wonach eine Druckoperation nur für eine gewisse
Zeit mit der minimalen Tintenversorgung, die in dem Behälter verbleibt,
fortgesetzt werden kann.
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Deshalb
gibt es eine Notwendigkeit, eine fortgesetzte Operation zu verhindern,
falls unzureichende Tinte verbleibt, um eine Abbildung zu drucken,
und um nicht autorisierte Wiederverwendung einer Tintenpatrone nach
einer Tintenleerstandsbe dingung zu verhindern. Auf diese Art und
Weise erleidet der Benutzer keinen Verlust an Geldmitteln durch Fortsetzung
einer Operation der Frankierdruckvorrichtung oder durch eine erneute
Verwendung der Tintenpatrone und Duldung einer Verschlechterung an
Druckqualität.
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Die
vorliegende Erfindung sieht eine Vorrichtung zum Verhindern nicht
autorisierter Wiederverwendung einer Tintenpatrone nach einer Tintenleerstandsbedingung
vor. Diese Erfindung kann in eine Vielfalt von Einrichtungen einbezogen
werden, die Tintenstrahldruck einsetzen, wie etwa: eine Portozählerfrankiermaschine,
eine Frankiermaschine, eine Frankierdruckvorrichtung oder ein Tintenstrahldrucker
eines allgemeinen Verwendungszwecks.
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In Übereinstimmung
mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Tintenstrahldrucker nach
Anspruch 1 vorgesehen.
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In Übereinstimmung
mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum
Betreiben des Tintenstrahldruckers nach Anspruch 8 vorgesehen.
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Für ein besseres
Verstehen der Erfindung und um zu zeigen, wie dieselbe zur Wirkung
gebracht werden kann, wird nun auf dem Wege eines Beispiels auf
die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, in denen:
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1 eine
vereinfachte schematische Darstellung einer Vorderaufrissansicht
einer postalischen Zählerfrankiermaschine
ist, die die vorliegende Erfindung einbezieht;
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2 eine
vereinfachte schematische Darstellung einer perspektivischen Ansicht
eines Druckermoduls ist, der eine Druckpatrone in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung enthält;
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3 eine
detailliertere schematische Ansicht der Druckpatrone in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung ist;
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4 ein
Flussdiagramm ist, das die Operation der postalischen Zählerfrankiermaschine
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Wie überall in
den Zeichnungen gezeigt, bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche
oder entsprechende Teile.
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Postalische
Zählerfrankiermaschinen
sind in der Technik gut bekannt. Allgemein sind postalische Zählerfrankiermaschinen
einfach von Herstellern, wie etwa Pitney Bowes Inc. of Stanford,
CT, verfügbar.
Postalische Zählerfrankiermaschinen
enthalten häufig
eine Vielfalt von unterschiedlichen Modulen, die die Prozesse zum
Erzeugen von Poststücken
automatisieren. Die typische postalische Zählerfrankiermaschine enthält eine
Vielfalt von unterschiedlichen Modulen oder Teilsystemen, wobei
jedes Modul eine andere Aufgabe an dem Poststück durchführt, wie etwa: Vereinzeln (Trennen
der Poststücke
eines in einem Zeitpunkt von einem Stapel von Poststücken), Wiegen,
Befeuchten/Versiegeln (Anfeuchten und Verschließen der geleimten Lasche eines
Umschlags), Anbringen eines Beweises von Porto, Abrechnen für verwendetes
Porto und Aufschichten fertiger Poststücke. Die genaue Konfiguration
von jeder postalischen Zählerfrankiermaschine
ist jedoch gemäß den Erfordernissen
des Benutzers besonders. Gewöhnlich
enthält
die postalische Zählerfrankiermaschine
auch eine Transportvorrichtung, die die Poststücke in einem Bewegungspfad
durch die aufeinanderfolgenden Module der postalischen Zählerfrankiermaschine
befördert.
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In
Bezug auf 1 wird ein Beispiel einer postalischen
Zählerfrankiermaschine 10 gezeigt,
in der die vorliegende Erfin dung einbezogen werden kann. Die postalische
Zählerfrankiermaschine 10 enthält ein Druckermodul 100,
eine Beförderungsvorrichtung 200,
ein Mikrosteuersystem 300 und ein Vereinzelungsmodul 400.
Andere Module der postalischen Zählerfrankiermaschine,
wie etwa jene oben beschriebenen, wurden aus Gründen der Klarheit nicht gezeigt.
Das Vereinzelungsmodul 400 empfängt einen Stapel von Umschlägen (nicht
gezeigt) oder anderer Poststücke,
wie etwa Postkarten, Aktenordner und dergleichen und trennt und
führt sie auf
eine Weise nacheinander (eines zu einem Zeitpunkt) in einem Bewegungspfad
zu, wie durch Pfeil A angezeigt. Stromabwärts von dem Bewegungspfad befördert die
Beförderungsvorrichtung 200 die
Umschläge 20 in
dem Bewegungspfad entlang einer Ladefläche 240 vorbei an
dem Druckermodul 100, sodass ein postalischer Freimachungsvermerk
auf jedem Umschlag 20 gedruckt werden kann. Das Vereinzelungsmodul 400 und
das Beförderungsmodul 200 bilden
gemeinsam eine Transportvorrichtung zum Befördern der Umschläge 20 durch
die verschiedenen Module der postalischen Zählerfrankiermaschine 10.
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Das
Vereinzelungsmodul 400 enthält eine Zuführungsbaugruppe 410 und
eine Verzögerungsbaugruppe 420,
die gemeinsam arbeiten, um einen Stapel von Umschlägen (nicht
gezeigt) zu trennen und sie einen zu einem Zeitpunkt einem Paar
von Mitnahmewalzen 450 zuzuführen. Die Zuführungsbaugruppe 410 enthält ein Paar
von Rollen 412 mit einem Endlosriemen 414, der
sich dazwischen erstreckt. Die Zuführungsbaugruppe 410 ist
betriebsmäßig mit
einem Motor 470 durch einen beliebigen geeigneten Antriebszug
verbunden, der den Endlosriemen 414 veranlasst, sich im
Uhrzeigersinn zu drehen, um die Umschläge in der Richtung, die durch Pfeil
A angezeigt wird, zu befördern.
Die Verzögerungsbaugruppe 430 enthält ein Paar
von Rollen 432 mit einem Endlosriemen 434, der
sich dazwischen erstreckt. Die Verzögerungsbaugruppe 430 ist
betriebsmäßig mit
einem beliebigen geeigneten Antriebsmittel (nicht gezeigt) verbun den,
das den Endlosriemen 434 veranlasst, sich im Uhrzeigersinn
zu drehen, um zu verhindern, dass die oberen Umschläge in dem
Stapel aus Umschlägen
die Mitnahmewalzen 450 erreichen. Auf diese Art und Weise
rückt nur der
untere Umschlag in dem Stapel aus Umschlägen zu den Mitnahmewalzen 450 vor.
Ein Durchschnittsfachmann wird erkennen, dass die Verzögerungsbaugruppe 430 betriebsmäßig mit
dem gleichen Motor wie die Zuführungsbaugruppe 410 gekoppelt
sein kann.
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Da
die Details des Vereinzelungsmoduls 400 für ein Verstehen
der vorliegenden Erfindung nicht notwendig sind, wird keine weitere
Beschreibung vorgesehen. Ein Beispiel eines Vereinzelungsmoduls, der
für eine
Verwendung in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung geeignet
ist, wird jedoch im US-Patent Nr. 4,7978,114 mit dem Titel REVERSE BELT
SINGULATING APPARATUS beschrieben, dessen Offenlegung hierin durch
Bezugnahme speziell einbezogen wird.
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Die
Mitnahmewalzen 450 befinden sich benachbart zu und stromabwärts in dem
Bewegungspfad von dem Vereinzelungsmodul 400. Die Mitnahmewalzen 450 sind
betriebsmäßig mit
Motor 470 durch einen beliebigen geeigneten Antriebszug
(nicht gezeigt) verbunden. Allgemein wird bevorzugt, den Antriebszug
der Zuführungsbaugruppe
und den Antriebszug der Mitnahmewalzen zu gestalten, sodass die
Mitnahmewalzen 450 bei einer höheren Geschwindigkeit als die
Zuführungsbaugruppe 410 arbeiten.
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Außerdem ist
es auch wünschenswert,
dass die Mitnahmewalzen 450 einen sehr positiven Walzenspalt
aufweisen, sodass sie eine Steuerung über dem Umschlag 20 dominieren.
Konsistent zu diesem Ansatz wird der Walzenspalt zwischen der Zuführungsbaugruppe 410 und
die Verzögerungsbaugruppe 430 geeignet
gestaltet, um ein gewisses Maß an Schlupf
zu gestatten.
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Die
postalische Zählerfrankiermaschine 10 enthält ferner
ein Sensormodul 500, der sich im wesentlichen in Ausrichtung
zu dem Walzenspalt von Mitnahmewalzen 450 zum Erfassen
des Vorhandenseins des Umschlags 20 befindet. Vorzugsweise ist
das Sensormodul 500 von einem beliebigen konventionellen
optischen Typ, der einen Lichtemitter 502 und einen Lichtdetektor 504 enthält. Allgemein befinden
sich der Lichtemitter 502 und der Lichtdetektor 504 in
einer entgegengesetzten Beziehung auf entgegenliegenden Seiten des
Bewegungspfades, sodass der Umschlag 20 dazwischen durchläuft. Durch
Messen der Menge an Licht, die der Lichtdetektor 504 empfängt, kann
das Vorhandensein oder Fehlen des Umschlags 20 bestimmt
werden. Allgemein sieht das Sensormodul 500 durch Erfassen
der voreilenden und nacheilenden Kanten des Umschlags 20 Signale
zu dem Mikrosteuersystem 300 vor, die verwendet werden,
um die Länge
des Umschlags 20 zu bestimmen und die Lücke zwischen aufeinanderfolgenden
Umschlägen 20 zu
messen.
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Die
Beförderungsvorrichtung 200 enthält einen
Endlosriemen 210, der um eine Antriebsrolle 220 und
eine Encoderrolle 222, die sich stromabwärts in dem
Bewegungspfad von der Antriebsrolle 220 und nahe zu dem
Druckermodul 100 befindet, gewunden ist. Die Antriebsrolle 220 und
die Encoderrolle 222 sind im wesentlichen identisch und
sind fixierbar an jeweiligen Wellen (nicht gezeigt) befestigt, die
wiederum drehbar an einem beliebigen geeigneten Aufbau (nicht gezeigt),
wie etwa einem Rahmen, montiert sind. Die Antriebsrolle 220 ist
betriebsmäßig mit einem
Motor 260 durch ein beliebiges konventionelles Mittel,
wie etwa miteinander kämmende
Räder (nicht
gezeigt) oder einen Zahnriemen (nicht gezeigt), verbunden, sodass
wenn sich der Motor 260 als Reaktion auf Signale von dem
Mikrosteuersystem 300 dreht, sich auch die Antriebsrolle 220 dreht,
was wiederum den Endlosriemen 210 veranlasst sich zu drehen
und den Umschlag 20 entlang des Bewegungspfades vorzurücken.
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Die
Beförderungsvorrichtung 200 enthält ferner
eine Vielzahl von Umlenkrollen 222, eine Vielzahl von normalen
Kraftwalzen 234 und eine Spannrolle 230. Die Spannrolle 230 wird
anfangs durch eine Feder vorgespannt und dann an einer Stelle auf
eine beliebigen konventionelle Art und Weise, wie etwa eine Einstellschraube
und eine Klammer (nicht gezeigt) verriegelt. Dies gestattet eine
konstante und gleichförmige
Spannung an dem Endlosriemen 210. Auf diese Art und Weise
wird der Endlosriemen 210 nicht an der Antriebsrolle 220 schlüpfen, wenn
der Motor 260 unter Strom gesetzt und veranlasst wird zu rotieren.
Die Umlenkrollen 232 sind drehbar an einem beliebigen geeigneten
Aufbau (nicht gezeigt) entlang des Bewegungspfades zwischen der
Antriebsrolle 220 und der Encoderrolle 222 befestigt.
Die normalen Kraftwalzen 234 befinden sich in einer entgegengesetzten
Beziehung und sind zu den Umlenkrollen 232, der Antriebsrolle 220 bzw.
der Encoderrolle 222 vorgespannt.
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Wie
oben beschrieben, arbeiten die normalen Kraftrollen 234,
um den Umschlag 20 nach oben gegen die Ladefläche 240 vorzuspannen.
Dies wird gewöhnlich
als eine Oberflächenregistrierung
bezeichnet, die für
einen Tintenstrahldruck von Vorteil ist. Es wird eine beliebige
Abweichung in einer Dicke des Umschlags 20 durch die Ablenkung
der normalen Kraftwalzen 234 aufgenommen. Somit wird ein konstanter
Raum (der Abstand zwischen dem Druckermodul 100 und der
Ladefläche 240)
zwischen dem Umschlag 20 und dem Druckermodul 100 ungeachtet
der Dicke des Umschlags 20 eingestellt. Der konstante Raum
wird optimal auf einen gewünschten Wert
eingestellt, um einen Qualitätsdruck
zu erreichen. Es ist wichtig zu vermerken, dass die Ladefläche 240 geeignete Öffnungen
(nicht gezeigt) für
den Endlosriemen 210 und die normalen Kraftwalzen 234 enthält.
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Eine
detailliertere Beschreibung der Beförderungsvorrichtung 200 ist
in dem US-Patent Nr. 5,740,728 mit dem Titel MAILING MACHINE zu
finden, deren Offenlegung hierin durch Bezugnahme speziell einbezogen
wird.
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In
Bezug auf 2 enthält das Druckermodul 100 einen
Wagen 120, eine Tintenstrahlpatrone 110, die abnehmbar
an dem Wagen 120 auf eine beliebige konventionelle Weise
befestigt ist, eine Wartungsbaugruppe 130 und eine Baugruppe 140 zum erneuten
Positionieren des Wagens 120 und der Wartungsbaugruppe 130 in
und aus einem betriebsmäßigen Eingriff.
Die Wartungsbaugruppe 130 arbeitet, um die Patrone 110 auf
eine konventionelle Weise abzuwischen und zu bedecken. Das Druckermodul 100 enthält ferner
einen geeigneten Rahmen (nicht gezeigt) zum Stützen der verschiedenen Komponenten
des Druckermoduls 100.
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Das
Druckermodul 100 wird zum Drucken eines Freimachungsvermerks
auf dem Umschlag 20 verwendet, der sich in der Richtung
bewegt, die durch den Pfeil A angezeigt wird. Die Baugruppe für eine erneute
Positionierung 140 enthält
ein Paar von Schienen 142 bzw. 144, auf denen
der Wagen 120 ruht. Eine Gewindespindel 146 wird
durch einen Antriebsmotor 148 angetrieben und greift über ein
Gewinde in eine Buchse 122 ein, die fixierbar an dem Wagen 120 angebracht
ist, um den Wagen 120 vor und zurück entlang der Schienen 142 und 144 umzusetzen,
wie durch den doppelseitigen Pfeil B angezeigt. Ein konventionelles
Encodersystem 150 ist betriebsmäßig mit dem Antriebsmotor 148 zum
Vorsehen von Signalen verbunden, die die Position des Wagens 120 entlang
der Gewindespindel 146 anzeigen. Der Wagen 120 kann
an verschiedenen Positionen entlang der Gewindespindel 146 abhängig davon
gestoppt werden, ob die Patrone 110 druckt oder mit der
Wartungsbaugruppe 130 eingreift.
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Die
Baugruppe für
eine erneute Positionierung 140 enthält ferner einen geeigneten
Aufbau für eine
erneute Positionie rung der Wartungsbaugruppe 130. Die Wartungsbaugruppe 130 bewegt
sich entlang einer Führung 164 mit
einer Nockenoberfläche 162,
wie durch den doppelseitigen Pfeil C angezeigt. Ein Stift 166 greift
in eine Öffnung
(nicht gezeigt) in der Wartungsbaugruppe 130 ein, um die
Wartungsbaugruppe 130 entlang der Führung 164 neu zu positionieren.
Der Stift 166 ist in einem Block 168 gelegen,
der mit einem Gewinde in eine Gewindespindel 170 eingreift,
die wiederum durch einen Antriebsmotor 172 angesteuert
wird. Außerdem
ist ein konventionelles Encodersystem 174 betriebsmäßig mit
dem Antriebsmotor 172 zum Vorsehen von Signalen verbunden,
die die Position der Wartungsbaugruppe 130 entlang der
Gewindespindel 170 anzeigen. Die Wartungsbaugruppe 130 kann
an verschiedenen Positionen entlang der Gewindespindel 170 abhängig davon,
ob die Patrone 110 druckt oder mit der Wartungsbaugruppe 130 eingreift,
gestoppt werden.
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In
Bezug auf 3 wird eine detailliertere Ansicht
der Tintenstrahlpatrone 110 gezeigt. Die Tintenstrahlpatrone 110 enthält eine
Anordnung von Düsen 112,
eine Zuführung
von Tinte 114 und eine Vielzahl von Ausstoßungselementen 116,
die die Anordnung von Düsen 112 jeweils
mit der Tintenzuführung 114 verbinden.
Eine Aktivierung von jedem der Ausstoßungselemente 116 wird
durch geeignete Ansteuerungssignale selektiv gesteuert, die durch
die Druckkopfsteuervorrichtung 320 vorgesehen werden, die
bewirken, dass Tinte 114 aus der Anordnung von Düsen 112 auf
eine vorbestimmte Art und Weise ausgestoßen werden. In der bevorzugten
Ausführungsform
sind die Vielzahl von Ausstoßungselementen 116 Elemente
von einem Blasenstrahl-Typ. Die Tintenstrahlpatrone 110 enthält ferner
Rückkopplungsvorrichtungen
in der Form einer Diode 118 und eines Widerstands 119,
die der Druckkopfsteuervorrichtung 320 Kalibrierungsinformation
bezüglich
der Betriebsbedingungen der Patrone 110 vorsehen. Da die
Diode 118 ein bekanntes Betriebsverhalten in Bezug auf
Temperatur hat, kann die Druck kopfsteuervorrichtung 320 durch
Anlegen einer bekannten Spannung an die Diode 118 und Messen
des entsprechenden Ausgangsstroms die Umgebungstemperatur kalkulieren.
Auf eine ähnliche
Weise kann die Druckkopfsteuerung 320 durch Anlegen einer
bekannten Spannung an den Widerstand 119 und Messen des
entsprechenden Ausgangsstroms die Empfindlichkeit des Widerstands 119 (manchmal
als ein Rangwiderstand bezeichnet) kalkulieren. Sowohl die Umgebungstemperatur
als auch die Widerstandsempfindlichkeit sind Kalibrierungseingaben,
die verwendet werden, um die Ansteuerungssignale zu optimieren,
die den Ausstoßungselementen 116 zugeführt werden,
um Qualitätsdruckabbildungen
zu erzeugen. In der bevorzugten Ausführungsform gibt es eine Diode 118 und
einen Widerstand 119, die direkt an dem Siliziumsubstrat
befestigt sind, welches die Ausstoßelemente 116 umfasst.
Ein Durchschnittsfachmann wird erkennen, dass jedes der Ausstoßungselemente 116 seine
eigene Diode und Widerstand haben könnte oder dass die Ausstoßelemente 116 in
Funktionsblöcke
gruppiert sein könnten,
wobei jeder Block seine eigene Diode und Widerstand hat.
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Jede
Patrone 110 wird anfangs mit einer vorbestimmten Menge
an Tinte 114 gefüllt.
Da Tinte 114 während
Druck- und Wartungsoperationen verwendet wird, wird die Tinte 114 mit
der Zeit allmählich
verbraucht und schließlich
muss eine neue Patrone 110 installiert werden. Um die verfügbare Menge
von Tinte 114 zu verfolgen, schätzt die Druckkopfsteuervorrichtung 320 eine
Menge an Tinte 114, die während des Betriebs verwendet
wird, und subtrahiert diese Menge von der anfänglichen vorbestimmten Menge, um
eine Schätzung
einer verbleibenden Menge an Tinte 114 zu erhalten. Es
kann zum Schätzen
verbrauchter Tinte eine beliebige konventionelle Technik verwendet
werden, wie etwa Zählen
von Tintentropfen. Auf diese Art und Weise kann der Benutzer angewiesen
werden, wann die Patrone 110 ersetzt werden sollte. Als
Alternative kann ein System (nicht gezeigt), wie etwa ein Thermistor
in dem Tin tenbehälter, für eine aktive
Messung der Menge verbleibender Tinte eingesetzt werden.
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In
Bezug auf 1 sind, wie oben beschrieben,
das Vereinzelungsmodul 400, Beförderungsvorrichtung 200 und
das Druckermodul 100 unter der Steuerung des Mikrosteuersystems 300,
das eine beliebige geeignete Kombination aus Mikroprozessoren, Firmware
und Software sein kann. Das Mikrosteuersystem 300 enthält eine
Motorsteuervorrichtung 310, die in betriebsmäßiger Kommunikation
mit den Motoren 260 und 470 ist, eine Druckkopfsteuervorrichtung 320,
die in betriebsmäßiger Kommunikation
mit dem Druckermodul 100 ist, eine Sensorsteuervorrichtung 330,
die in betriebsmäßiger Kommunikation
mit dem Sensormodul 500 ist, und ein Abrechnungsmodul 340 zum
Autorisieren und Abrechnen der Abgabe von postalischen Geldmitteln.
Die Motorsteuervorrichtung 310, die Druckkopfsteuervorrichtung 320,
die Sensorsteuerungsvorrichtung 330, das Abrechnungsmodul 340 und
verschiedene andere Komponenten des Mikrosteuersystems 300 sind übergeeignete
Kommunikationsleitungen alle in betriebsmäßiger Kommunikation miteinander.
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Nachdem
der Aufbau der postalischen Zählerfrankiermaschine 10 wie
oben beschrieben wurde, werden nun Betriebscharakteristika beschrieben.
In Bezug hauptsächlich
auf 4, während
auf den Aufbau von 1, 2 und 3 verwiesen
wird, wird ein Flussdiagramm 600 der Operation der postalischen
Zählerfrankiermaschine 10 in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung gezeigt. In 602 ist die
postalische Zählerfrankiermaschine
in einem betriebsbereiten Zustand, wo sie auf den Benutzer wartet,
um einen Umschlag 20 zuzuführen oder eine gewisse andere
Funktion anzuweisen. In 604 generiert das Mikrosteuersystem 300 einen
Druckbefehl als Reaktion auf das Zuführen des Umschlags 20 oder
Anfordern eines Bandes (nicht gezeigt) durch den Benutzer. In 606 wird
dann eine Bestimmung vorgenommen, ob die Patrone 110 funktionsfähig ist. Dies
in volviert eine Bewertung der Rückkopplungssignale
von der Diode 118 und dem Widerstand 119, um zu
bestimmen, ob beide innerhalb eines akzeptablen Bereiches sind,
und Messen der Impedanz von jedem der Ausstoßungselemente 116 um
zu bestimmen, ob sie betriebsfähig
sind. Falls die Druckkopfsteuervorrichtung 320 erkennt,
dass die Rückkopplungssignale
außerhalb
des akzeptablen Bereiches sind, dann wird die Druckkopfsteuervorrichtung 320 die
Tintenpatrone 110 als nicht funktionsfähig interpretieren und nicht
erlauben, dass irgendein Druck stattfindet. Falls die Druckkopfsteuervorrichtung 320 erkennt,
dass mehr als eine Schwellenzahl der Ausstoßungselemente 116 nicht
betriebsfähig
sind, dann wird die Druckkopfsteuervorrichtung 320 die
Tintenpatrone 110 als nicht funktionsfähig interpretieren und nicht
erlauben, dass irgendein Druck stattfindet. Falls andererseits die
Rückkopplungssignale
innerhalb akzeptabler Bereiche sind und die Zahl von den Ausstoßungselementen 116,
die nicht betriebsfähig sind,
unter der Schwellenzahl ist, dann interpretiert die Druckkopfsteuervorrichtung 320 die
Tintenpatrone 111 nicht funktionsfähig und kalibriert die Ansteuersignale
entsprechend für
eine optimale Druckqualität.
Falls somit in 606 die Patrone 110 funktionsfähig ist,
dann wird in 608 eine Bestimmung bezüglich dessen vorgenommen, ob
die verbleibende Menge an Tinte 114 ausreichend ist, um
die angeforderte Druckoperation abzuschließen. Da die Ansteuersignale
bekannt sind, die notwendig sind, um eine gewünschte Abbildung zu erzeugen,
ist auch die Menge an Tinte bekannt, die erforderlich ist, um die
gewünschte
Abbildung zu erzeugen. Deshalb wird in 608 die Menge an
Tinte, die erforderlich ist, von der Menge an verbleibender Tinte 114 subtrahiert
um zu bestimmen, ob die neue Menge an verbleibender Tinte 114 ausreichend
ist (noch oberhalb eines Schwellwerts). Falls ja, dann wird in 610 der
Freimachungsvermerk gedruckt und die entsprechende Menge von postalischen
Geldmitteln wird von einem absteigenden Register (nicht gezeigt)
in dem Abrechnungsmodul 340 abgebucht. Dann wird in 612 die
Schätzung der
Menge an verbrauchter Tinte von der Schätzung der Menge an verbleibender
Tinte 114 subtrahiert, bevor die Steuerung zu 602 zurückkehrt.
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Falls
andererseits in 608 die Menge an verbleibender Tinte 114 nicht
ausreichend ist, wird dann in 620 die Patrone 620 gesperrt,
um einen weiteren Druck zu verhindern. Dies kann auf eine Vielfalt
von Wegen bewerkstelligt werden. Zunächst kann die Druckkopfsteuervorrichtung 320 die
Diode 118 übersteuern,
bis ein Fehler auftritt. Dies kann durch Anlegen einer Überlastspannung
(40 Volt) an die Diode 118 für eine angegebene Zeitdauer
(0,5 Sekunden) erreicht werden um sicherzustellen, dass die Diode 118 ausfällt. Alternativ
könnte
eine mäßigere Spannung,
aber bei einem kontinuierlichen Tastverhältnis angelegt werden, um das
gleiche Ergebnis zu erreichen. Zweitens kann der Widerstand 119 auf
eine ähnliche
Art und Weise durch Anlegen einer Überlastspannung an den Widerstand 119 ausgebrannt werden,
bis ein Fehler sichergestellt ist. Beide dieser Techniken sperren
die Patrone 110, da nachdem die Diode 118 oder
je nach dem der Widerstand 119 ausgebrannt ist, die Druckkopfsteuerung 320 fehlerhafte Rückkopplungssignale
empfangen wird, die außerhalb
eines akzeptablen Bereiches von Signalen sind. Somit wird die Druckkopfsteuervorrichtung 320 die Patrone 110 als
nicht funktionsfähig
erkennen und nicht zulassen, dass ein Druck erfolgt. Drittens können auch
die Ausstoßungselemente 116 auf
eine ähnliche
Weise durch ihre Übersteuerung
(Überlaststrom,
kontinuierliches Tastverhältnis
etc.) ausgebrannt werden, bis ein Fehler sichergestellt ist. Durch Messung
der Impedanz der Ausstoßungselemente 116 wird
die Druckkopfsteuervorrichtung 320 erkennen, ob die Ausstoßungselemente 116 funktionsfähig sind.
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Nach
Einsatz einer dieser oben beschriebenen Techniken in 620 wird
der Benutzer angewiesen, die Patrone 110 in 614 zu
ersetzen. Dann wird in 616 eine Bestimmung unter Verwendung
der gleichen Techniken, wie oben in Bezug auf 606 beschrieben, bezüglich dessen
vorgenommen, ob eine neue Patrone 110, die durch den Benutzer
installiert wird, funktionsfähig
ist. Falls ja, dann wird in 618 die Schätzung der Menge an verbleibender
Tinte 114 auf den Anfangsbetrag zurückgesetzt, bevor die Steuerung zu 602 zurückkehrt.
Falls andererseits in 616 die Antwort nein ist, wird dann
der Benutzer in 614 erneut aufgefordert, eine neue Patrone 110 zu
installieren. Falls andererseits in 606 die Patrone als
nicht funktionsfähig
bestimmt wird, dann geht die Steuerung zu 614 über und
die Operation fährt
wie oben beschrieben fort.
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Es
ist wichtig zu vermerken, dass jeweils die Genauigkeit des Druckermoduls 100 oder
der Druckkopfsteuervorrichtung 320 bei einer Schätzung der Menge
an verbleibender Tinte 114 die Bestimmung bezüglich dessen
beeinflusst, ob die Menge an verbleibender Tinte 114 ausreichend
ist oder nicht, um die Druckoperation abzuschließen. Da ein Druck deaktiviert
werden muss, bevor die Tinte 114 tatsächlich ausgeht, um den Verlust
von postalischen Geldmitteln zu verhindern, sollte ein gewisser
Sicherheitsfaktor festgesetzt werden. D.h. falls empirisches Testen
oder andere Messungen zeigen, das Schätzungen der Menge an verbleibender
Tinte 114 nur so genau sind, um innerhalb von ±10% der
Anfangsmenge an Tinte 114 zu liegen, die ursprünglich bei
der Herstellung zugeführt
wurde, dann würde
eine passende Tintenleerstandsbedingung eintreten, wenn 85% der Anfangsmenge
von Tinte 114, die ursprünglich bei der Herstellung
zugeführt
wurde, verbraucht wurde. Dies würde
einen Sicherheitsspielraum von 5% darstellen. D.h. unter Bedingungen
des schlechtesten Falls würden
noch 5% der Anfangs menge von Tinte 114, die ursprünglich bei
der Herstellung zugeführt wurde,
vorhanden sein, wenn die Tintenleerstandsbedingung festgestellt
wird. Abhängig
von der Genauigkeit der Schätzungen
der Menge an verbleibender Tinte 114 und der Größe des Risikos,
die bei unterschiedlichen Sicherheitsfak toren als angemessen erachtet
werden, kann eine breite Vielfalt von Schwellwerten für eine Tintenleerstandsbedingung festgesetzt
werden. In jedem Fall wird der Schwellwert, bei dem die Tintenpatrone 110 gesperrt
wird, auf eine Menge an Tinte eingestellt, die kleiner als die Menge
an Tinte ist, die der Patrone 110 bei der Herstellung zugeführt wurde.
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Basierend
auf der obigen Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen sollte nun
offensichtlich sein, dass die vorliegende Erfindung sicherstellt: Aufrechterhaltung
einer hohen Druckqualität
und OCR-Lesbarkeit; Verhinderung eines Verlusts von postalischen
Geldmitteln und Verhinderung nichtautorisierter Wiederverwendung
von Patronen.
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Viele
Merkmale der bevorzugten Ausführungsform
stellen Entwurfsauswahlmöglichkeiten dar,
die ausgewählt
werden, um das erfinderische Konzept am besten auszunutzen, wie
in einer postalischen Zählerfrankiermaschine
implementiert. Ein Durchschnittsfachmann wird jedoch erkennen, dass innerhalb
des Bereichs der angefügten
Ansprüche zahlreiche
Modifikationen vorgenommen werden können. Z.B. werden die bevorzugten
Ausführungsformen
in Bezug auf Blasenstrahl-Technologie beschrieben; ein Durchschnittsfachmann
wird jedoch leicht in der Lage sein, die erfinderischen Konzepte auf
piezoelektrische Technologie anzupassen.
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Als
ein anderes Beispiel werden die bevorzugten Ausführungsformen in Bezug auf eine
Patrone beschrieben, die eine Tintenzuführung und den Druckkopf (Ausstoßungselemente
und Düsen)
zusammen mit anderen zugehörigen
Komponenten enthält.
Ein Durchschnittsfachmann wird jedoch erkennen, dass die erfinderischen
Konzepte der vorliegenden Erfindung auf andere Konfigurationen der Tintenzuführung und
des Druckkopfes angepasst werden können. Eine Konfiguration involviert
eine Tintenzuführung,
die innerhalb einer austauschbaren Patrone ent halten ist, während der
Druckkopf von der austauschbaren Patrone physikalisch getrennt ist. Somit
ist es in dieser Konfiguration die austauschbare Patrone, die ersetzt
werden muss, nicht notwendigerweise der Druckkopf.
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Als
noch ein anderes Beispiel wird ein Durchschnittsfachmann auf der
Basis von beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen leicht in der
Lage sein, die erfinderischen Konzepte anzupassen, um andere Bedingungen
zu überwachen
und auf sie zu reagieren, die eine Sperre der Patrone garantieren können, wie
etwa: Verlust eines Betriebs einer vorbestimmten Anzahl von Ausstoßungselementen.
Verschiedene Postbehörden
in der ganzen Welt betrachten ein Erfordernis von OCR-Lesbarkeit
des postalischen Freimachungsvermerks oder von Barcodes, die innerhalb
des postalischen Freimachungsvermerks platziert sind, sodass die
Postbehörden
Authentifizierungsinformation zum Zweck einer Erfassung von betrügerischen
Postfreimachungsvermerken lesen können. Noch eine andere Anforderung von
verschiedenen Postbehörden
ist, dass der Postfreimachungsvermerk mit fluoreszierender Tinte
zu drucken ist, sodass sie durch eine Beklebe-/Abschaltausrüstung erfasst
werden kann. Somit könnte ein
Verlust eines Betriebs von Ausstoßungselementen auch zu einem
Verlust von postalischen Geldmitteln wegen einem Verlust von OCR-
oder Barcode-Lesbarkeit und einer Beklebe-/Abschalterfassung führen, falls
die Zahl von fehlerhaften Ausstoßungselementen in Bezug auf
die Gesamtzahl von Ausstoßelementen
zu hoch wird.
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Es
ist wichtig zu vermerken, dass die OCR- und Barcode-Lesbarkeit des
Postfreimachungsvermerks und Fluoreszenzerfassung von der Tintenformierung
und der Dichte (Tropfen pro Zoll) der gedruckten Postfreimachungsvermerke
abhängt.
Da die Anforderungen von OCR- und Barcode-Lesbarkeit in der Technik
gut bekannt sind, wurden die speziellen Details von OCR- und Barcode-Lesbarkeit
nur auf das begrenzt, was für
ein Verstehen der vorliegenden Erfindung notwendig ist.