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Die
vorliegende Erfindung betrifft Tintenstrahldrucker und spezieller
Tintenstrahldrucker mit einem oder einer Mehrzahl von seitenbreiten
Druckköpfen,
von denen jeder eine Mehrzahl von Tintenstrahldüsen umfasst, die die Anzahl
von Düsen überschreitet,
die verwendet werden, um die ganze Breite der breitesten Seite zu
bedrucken, die durch die Drucker zu bedrucken ist. Eine Untermenge
der Mehrzahl von Düsen
wird für
jeden seitenbreiten Druckkopf ausgewählt, um Toleranzen Rechnung
zu tragen, die ein Montieren der seitenbreiten Druckköpfe in den
Druckern erleichtern.
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Drucken
wird üblicherweise
in einem Tintenstrahldrucker unter Verwendung eines Druckkopfs ausgeführt, der
vertikale Säulen
von Tintenstrahldüsen
umfasst. Der Druckkopf wird über
einen zu bedruckenden Materialbogen hin und her gescannt, wobei
während
der Scans Tintentropfen aus den Düsen ausgeschleudert werden
und der Bogen zwischen Scans des Druckkopfs senkrecht zum Scanpfad
entlang einem Bogenpfad bewegt wird. Dieser Druckkopfscanbetrieb
erleichtert die Einstellung von horizontaler Punktplatzierung, was
zum Drucken in unterschiedlichen örtlichen Formaten auf unterschiedlichen
Größen von
Bogenmaterial benötigt
wird. Z.B. wird Bogenmaterial von 8-1/2 Inch mal 11 Inch, das normalerweise
einen 1/4-Inch-Seitenrand auf jeder Seite des Bogens aufweist, üblicherweise
in den Vereinigten Staaten verwendet. Jedoch werden andere Bogengrößen mit
anderen Seitenrändern
auch verwendet und sind häufig
in anderen Ländern üblicher. A4-Bogen,
21,0 cm mal 29,7 cm, sind in der ganzen Welt sehr üblich und
verwenden einen kleineren Seitenrand als Bogen von 8-1/2 Inch mal
11-Inch.
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Drucken
in unterschiedlichen örtlichen
Formaten, um sich unterscheidenden Seitenrändern Rechnung zu tragen oder
für andere
Anwendungen, wird unter Verwendung eines Scandruckkopfs leicht ausgeführt. Der
Druckkopf lagert einfach Tinte ab, während er über die benötigten Druckstellen der Bogen
streicht. Scandruckköpfe
vereinfachen auch die Ausrichtung von schwarzer Tinte und Farbtinten, wenn
schwarze Tinte und Farbtinten aus zwei unterschiedlichen Düsensätzen ausgeschleudert
werden, die nicht notwendigerweise mechanisch einwandfrei in Bezug
zueinander ausgerichtet sind. Folglich können die schwarzen Düsen aktiviert
werden, wenn sie über
den geeigneten Bogenstellen sind, und die Farbdüsen können aktiviert werden, wenn
sie über geeigneten
Bogenstellen sind, sobald die tatsächliche mechanische Ausrichtung
zwischen den Schwarz- und Farbdüsen
festgelegt ist und verwendet wird, um die Düsen zu steuern.
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Um
den Durchsatz eines Tintenstrahldruckers zu erhöhen, sind seitenbreite Druckarrays
verwendet worden. Solche Druckarrays erfordern wesentlich mehr Düsen als üblicherweise
verwendete Scandruckköpfe.
Z.B. erfordert ein 8-Inch-breiter 300-dpi-Tintenstrahldrucker 2400
Düsen zum
Drucken von Schwarz (k). Zum Farbdrucken werden separate Druckarrays
für jede
der Farben, d.h. Cyan (c), Magenta (m) und Gelb (y), benötigt.
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Probleme
hinsichtlich der Konstruktion von seitenbreiten Druckarrays sind
im Stand der Technik angegangen worden. Siehe z.B. die US-Patente
No. 5,440,332 und No. 5,469,199, die seitenbreite Druckkopfstrukturen
offenbaren.
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In
Tintenstrahldruckern mit einem oder mehreren seitenbreiten Druckköpfen müssen der
Druckkopf oder die Druckköpfe
in einem Drucker in Bezug zu dem Pfad, dem das Druckmedium folgt,
fixiert sein. Dies wirft ein Problem hinsichtlich einer Präzisionsplatzierung
von einem oder mehreren seitenbreiten Druckköpfen in einem Tintenstrahldrucker
auf. Offensichtlich kann eine Präzisionsplatzierung
von Druckköpfen
in Druckern erzielt werden; jedoch trägt eine solche Präzisionsplatzierung
wesentlich zur Herstellungszeit und zu den Herstellungskosten bei, so
dass Drucker, die eine seitenbreite Präzisionsdruckkopfplatzierung
benötigen,
kommerziell nicht brauchbar sind.
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Die
EP 0677388 offenbart einen
seitenbreiten Druckkopf, der Druckkopfelemente umfasst. Jedes Druckkopfelement
umfasst obere und untere Reihen von Düsen. Jedes Druckkopfelement
enthält zusätzliche
Düsen,
die sich mit Düsen
auf benachbarten Druckkopfelementen auf entgegengesetzten Reihen
von Druckkopfelementen auf dem Druckkopf um ein Maß überlappen,
das eine Aufnahme von thermischer Expansion des Druckkopfs ermöglicht.
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Die
US 5,539,434 offenbart eine
Tintenstrahlschreibvorrichtung mit mehr als einer auf einem Wagen
montierten Schreibkopfeinheit. Der Wagen wird während einer Registrierung horizontal über die Seite
hin und her bewegt. Jede von den Schreibkopfeinheiten weist N Düsen auf,
wobei nur n von ihnen während
eines horizontalen Schreibbetriebs verwendet werden und wobei n
kleiner als oder gleich N ist. n ist die Anzahl von verwendbaren
Druckdüsen, die
zum Kompensieren von jeglichem Ausrichtfehler zwischen den Druckköpfen festgelegt
sind.
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Es
ist erwünscht,
die Kosten einer Herstellung von Tintenstrahldruckern einschließlich seitenbreiten
Druckköpfen
zu verringern, indem die Notwendigkeit zur Präzisionsplatzierung der seitenbreiten
Druckköpfe
in Druckern beseitigt wird. Vorzugsweise würden neue Tintenstrahldrucker,
die einen oder mehrere seitenbreite Druckköpfe verwenden, und Verfahren
zur Herstellung der Drucker wenig wenn überhaupt zusätzliche
Hardware erfordern, um die Präzisionsplatzierung
der seitenbreiten Druckköpfe
zu beseitigen, und spezieller würden
sie keine Hardware benötigen,
sondern verfügbare
Softwarekapazität
der Drucker verwenden.
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Hierin
werden Tintenstrahldrucker einschließlich eines oder mehrerer seitenbreiter
Druckköpfe,
wobei jeder Druckkopf eine Mehrzahl von Tintenstrahldüsen aufweist,
die die Anzahl von Düsen überschreitet,
die verwendet werden, um über
die ganze Seitenbreite des breitesten durch den Drucker zu bedruckenden
Materialbogens zu drucken, und Verfahren zur Herstellung solcher
Tintenstrahldrucker erörtert.
Insbesondere liefert die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur
Herstellung eines Tintenstrahldruckers nach Anspruch 1.
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Aufgrund
der Überzahl
von Düsen
können die
Montagetoleranzen für
die Druckköpfe
im Drucker gelockert werden. Wenn die Druckköpfe unter Verwendung der gelockerten
Toleranzen montiert werden, liegen nur gewisse der Düsen innerhalb
eines maximalen Druckorts zum Bedrucken des breitesten zu bedruckenden
Materialbogens. Durch Auswählen
dieser Düsen
innerhalb des maximalen Druckorts zum Betrieb des Druckers werden
die bogenbreiten Druckköpfe
innerhalb einer viel höheren Präzision,
als die gelockerten Toleranzen erlauben, wirkungsvoll montiert,
so dass Tintenstrahldrucker mit bogenbreiten Druckköpfen wirtschaftlich
hergestellt werden können.
Die Identifizierung der Düsen innerhalb
des maximalen Druckorts kann ausgeführt werden, indem Markierungen,
vorzugsweise vertikale Linien, auf einen Materialbogen gedruckt
werden und die gedruckten Markierungen mit einem Zeichen verglichen
werden, das die nominelle Stelle für ein gegebenes Bildelement
(PEL) darstellt. Die entsprechende Markierung legt fest, welche
Düse zum
Drucken dieses PEL ausgewählt
werden sollte. Der Unterschied zwischen der ausgewählten Düse und der nominellen
Stelle des gegebenen PEL legt einen Versatz fest, der auf sämtliche
Düsen des
seitenbreiten Druckkopfs zum Drucken innerhalb des maximalen Druckorts
angewandt werden kann. Alternativ kann eine Transformationsabbildung
zusammengestellt werden, um zu druckende nominelle PEL-Stellen in tatsächliche
Düsen des
seitenbreiten Druckkopfs zu überführen.
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung wird nun nur anhand eines Beispiels und mit Bezug
auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
eine schematische Perspektivansicht eines Tintenstrahldruckers mit
einer Mehrzahl von seitenbreiten Druckköpfen;
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2 ist
eine schematische Veranschaulichung eines seitenbreiten Druckkopfs,
der in Bezug zu drei unterschiedlichen Größen von Bogenmaterial dargestellt
ist, auf das durch den Druckkopf gedruckt werden soll;
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3 veranschaulicht
eine elektronische Ausrichtung von vier seitenbreiten Druckköpfen (Schwarz
- k, Cyan - c, Magenta - m und Gelb - y), wobei die Erfindung der
vorliegenden Anmeldung verwendet wird; und
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4 veranschaulicht
eine Prozedur der vorliegenden Erfindung zur Ausrichtung von vier
seitenbreiten Druckköpfen
eines Tintenstrahldruckers.
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Es
wird nun auf die Zeichnungsfiguren Bezug genommen, wobei 1 in
schematischer Perspektivansicht einen Tinten strahldrucker 10 der
vorliegenden Erfindung mit einer Mehrzahl von Druckköpfen, vorzugsweise
seitenbreiten Druckköpfen,
veranschaulicht. Insbesondere umfasst der Drucker 10 vier seitenbreite
Druckköpfe:
einen Schwarz-k-Druckkopf 12; einen Cyan-c-Druckkopf 14;
einen Magenta-m-Druckkopf 16; und einen Gelb-y-Druckkopf 18. Der
Drucker 10 umfasst ein Gehäuse 20, das durch eine
Papierablage 22, Walzen 24 und andere wohlbekannte
Vorrichtungen (nicht dargestellt) einen Bogenpfad 26 durch
den Drucker 10 festlegt. Materialbogen, wie z.B. Papier 28,
auf die gedruckt werden soll, werden durch eine beliebige einer
Anzahl von wohlbekannten Papierhandhabungstechniken entlang dem
Bogenpfad 26 bewegt. Da eine Papierhandhabungs- und zugeordnete
Vorrichtung im Drucker 10 keinen Teil der vorliegenden
Erfindung bilden, werden sie hierin nicht in Einzelheit beschrieben.
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Die
seitenbreiten Druckköpfe 12-18 sind
benachbart zu einem Teil des Bogenpfads 26 im Druckergehäuse 20 montiert,
um Tintentropfen auf Materialbogen, die sich entlang dem Bogenpfad 26 bewegen,
abzulagern. Jeder von den Druckköpfen 12-18 weist
eine Mehrzahl von Tintenstrahldrüsen
n auf, siehe 3 und 2, wobei
die Düsen
n schematisch durch eine Reihe von *en dargestellt sind. Die Anzahl
von Düsen
in jedem von den Druckköpfen 12-18 überschreitet
die Anzahl von Düsen,
die verwendet werden, um über
den ganzen Materialbogen zu drucken, wobei die breiteste Breite
durch den Drucker 10 aufgenommen wird. Z.B. sind in einem
Drucker 10 mit 300 Punkte-pro-Inch (dpi), damit ein seitenbreiter
Druckkopf auf acht Inch eines Materialbogens druckt, 2400 Düsen erforderlich.
Demgemäß weist,
wenn der Drucker 10 eine Breite von acht Inch (zwanzig
Zentimeter) auf durch den Drucker laufende Materialbogen drucken
soll, jeder von den Druckköpfen 12-18 mehr
als 2400 Düsen
auf. Es wird jedoch angemerkt, dass, obwohl die Druckköpfe 12-18 mehr Düsen als
erforderlich aufweisen, die Druckköpfe 12-18 nicht
dieselbe Anzahl von Düsen
aufweisen müssen.
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Ein
Controller 30 wählt
aus, welche der Tintenstrahldrüsen
n zum Betrieb des Druckers 10 verwendet werden, wobei die
ausgewählten
Tintenstrahldrüsen
n von der Montage der Druckköpfe 12-18 im
Drucker 10 abhängen.
Indem die Düsen
der seiten breiten Druckköpfe 12-18 ausgewählt werden, die
verwendet werden, um die Gesamtheit des breitesten zu bedruckenden
Materialbogens zu bedrucken, können
die Druckköpfe
im Druckergehäuse 20 mit
verringerter Präzision
montiert werden. Die verringerte Montagepräzision ermöglicht verringerte Toleranzen
für die
Druckköpfe 12-18 und
Einbauten 31 im Druckergehäuse 20, wodurch Herstellungszeit und
-kosten verringert werden.
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Bevor
die Auswahl davon beschrieben wird, welche Düsen der seitenbreiten Druckköpfe 12-18 zum
Drucken verwendet werden, wird das allgemeine Konzept einer Düsenauswahl
in einem seitenbreiten Druckkopf mit Bezug auf 2 beschrieben.
In 2 ist ein seitenbreiter Druckkopf 32 so
veranschaulicht, dass er n Düsen
aufweist, die schematisch durch *e veranschaulicht sind, die die
Anzahl von Düsen überschreiten,
die verwendet werden, um auf dem breitesten Materialbogen 34,
der durch den Drucker läuft,
zu drucken. Die zum Drucken verwendeten Düsen liegen innerhalb eines
durch einen Pfeil 36 angezeigten Bereichs von Düsen. Es
ist ersichtlich, dass sich, wie veranschaulicht, Überschussdüsen n' jenseits der linken
Seite des Materialbogens 32 erstrecken und Überschussdüsen n'' jenseits der rechten Seite des Materialbogens 34 erstrecken.
In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung entspricht die minimale Anzahl von Überschussdüsen n'+ n'' den Montagetoleranzen der Druckköpfe 12-18 im
Drucker 10. D.h., wenn die Montagetoleranz für einen
Druckkopf die Position einer Düse
des Druckkopfs um x Düsen
variieren kann, dann können die
Druckköpfe
so wenig wie 2 × Überschussdüsen aufweisen.
Natürlich
können
mehr als 2 × Düsen bereitgestellt
werden, wenn es eine wirtschaftliche Produktion der Druckköpfe erleichtert.
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Wie
in 2 dargestellt, weist ein Bogen 38 von
A4-Papier (21,0 cm mal 29,7 cm) mit einer Druckfläche 40 von
acht Inch einen Seitenrand 42 von etwa 0,13 Inch (3,3 mm)
oder etwa 40 PEL bei 300 dpi auf, während ein Bogen von Papier 44 von 8-1/2
Inch mal 11 Inch oder Briefbogenformat mit einer Druckfläche 46 von
acht Inch (zwanzig Zentimeter) einen Seitenrand 48 von
etwa 0,25 Inch (6,4 mm) oder etwa 75 PELs bei 300 dpi aufweist.
Der fertige Bogen von Papier in 2, der Materialbogen 34,
ist so veranschaulicht, dass er eine Druckfläche 50 aufweist, die
ganz von ihrem linken Rand bis zu ihren rechten Rand bedruckt wird.
Der Materialbogen 34 kann für Telefax- oder eine andere
geeignete Verwendung sein. Während
Telefaxpapier normalerweise eine übliche Papiergröße ist,
ist es so veranschaulicht, dass es breiter als A4- oder Briefbogenformat-Papierbogen
ist, um die Vielseitigkeit der vorliegenden Erfindung, zu veranschaulichen.
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Vor
der vorliegenden Erfindung bestand ein Problem mit seitenbreiten
Druckköpfen
darin, dass sie sehr präzise
in einem Drucker montiert werden mussten, so dass vordefinierte
Düsen der
Druckköpfe
mit Stellen auf der zu bedruckenden Fläche ausgerichtet sind. Folglich
würde man
einen anstelle des Druckkopfs 32 montierten herkömmlichen
Druckkopf so montiert haben müssen,
dass seine 40te Düse präzise bei
0,13 Inch (3,3 mm) von einer festen Papierführung 52 ausgerichtet
ist und seine 75te Düse auch
bei 0,25 Inch (6,4 mm) von der Papierführung 52 präzise ausgerichtet
sein würde.
Eine solche Präzisionsmontage
trägt zu
Kosten eines Tintenstrahldruckers einschließlich des Druckkopfs bei.
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Die
Druckköpfe 12-18 der
vorliegenden Erfindung sind im Druckergehäuse 20 mit einer gelockerten
Präzision
fest montiert, so dass die 40ten Düsen der Druckköpfe nicht
bei 0,13 Inch (3,3 mm) von der Papierführung 52 ausgerichtet
sein mögen
und es wahrscheinlich nicht sind, und die 75ten Düsen nicht
bei 0,25 Inch (6,4 mm) von der Papierführung 52 ausgerichtet
sein mögen
und es wahrscheinlich nicht sind. Außerdem können die Druckköpfe 12-18 einzeln
montiert sein, so dass sie nicht in Ausrichtung miteinander sein
mögen und
es wahrscheinlich nicht sind. Jedoch werden in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung, indem Düsen über die
Anzahl hinaus bereitgestellt werden, die zum Drucken des breitesten
zu bedruckenden Materialbogens benötigt werden, einige Düsen nicht
verwendet, und nur diejenigen Düsen,
die einer für
den Drucker 10 zu bedruckenden Fläche entsprechen, werden zum
Gebrauch durch den Controller 30 ausgewählt.
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Ein
Beispiel für
die Düsenauswahlen
für einen
Farbtinten strahldrucker mit vier seitenbreiten Druckköpfen 12, 14, 16, 18 (k,
c, m, y) ist in 3 veranschaulicht. Die Auswahl
von Düsen
durch den in 3 dargestellten Controller 30 besteht
darin, eine gegebene der Düsen
in jedem Druckkopf als die erste Düse im Bereich von Düsen von
1 bis Z zuzuweisen, wobei Z gleich der Anzahl von zu bedruckenden
Inch, multipliziert mit der Anzahl von Punkten pro Inch (dpi) oder
PEL pro Inch, ist. Demgemäß wird Düse #3 als
die erste Düse
im k-Druckkopf 12 zugewiesen; Düse #1 wird als die erste Düse im c-Druckkopf 14 zugewiesen;
Düse #7
wird als die erste Düse im
m-Druckkopf 16 zugewiesen; und Düse #2 wird als die erste Düse im y-Druckkopf 18 zugewiesen. Folglich
gibt es einen Versatz von 2 für
den k-Druckkopf 12; und einen Versatz von 0 für den c-Druckkopf 14;
und einen Versatz von 6 für
den m-Druckkopf 16 und einen Versatz von 1 für den y-Druckkopf 18.
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Der
Controller 30 wendet dann die Versätze an, um einzelne von den
Düsen in
den Druckköpfen 12-18 zu
identifizieren, die nominellen Tintenstrahldüsen entsprechen, und die identifizierten
oder versetzten Düsen
werden zum Drucken verwendet. Der Controller 30 kann auch
einen Bereich von Düsen festlegen,
die eingetragen werden, so dass die geeigneten der Düsen zum
Drucken verwendet werden. Der Controller 30 umfasst Speicher,
in dem die Versätze
oder Bereiche zum Betrieb des Druckers 10 geladen sind.
Der Speicher kann nichtflüchtiger
Direktzugriffsspeicher 54 sein, oder es können Schalter 56 von
Hand gesetzt werden, um die Versätze
oder Bereiche von Düsen,
die zu verwenden sind, festzulegen.
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Eine
Festlegung der Versätze
oder Bereiche für
die seitenbreiten Druckköpfe 12-18 kann
in der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden, indem Positionen
von Tropfen festgestellt werden, die durch einzelne Düsen der
Druckköpfe 12-18 auf
einer bedruckbaren Fläche
des Druckers 10 abgelagert werden. Die Düsenversätze oder
Bereiche von Düsen, die
die Teile der Druckköpfe 12-18 festlegen,
die zum Drucken zu verwenden sind, werden dann auf Grundlage von
festgestellten Tropfenpositionen ausgewählt. Insbesondere werden einzelne
Düsen betrieben,
um Markierungen um eine Stelle über
dem bedruckbaren Bereich zu drucken. Z.B. kann die Seitenrandstelle
für A4-Papier
als die Stelle oder Zielfläche ausgewählt werden.
Die Markierungen, die durch die einzelnen Düsen gemacht werden, werden
dann mit einem Zeichen der Stelle verglichen, so dass geeignete
der Düsen
von jedem der Druckköpfe 12-18 zum Drucken
dieser Stelle ausgewählt
werden können.
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Wie
in 4 veranschaulicht, ist die Zielfläche oder
Stelle, die ausgewählt
ist, die nominelle Seitenrandstelle für A4-Papier, d.h. die 40te
nominelle Düse.
In der Veranschaulichung von 4 ist eine Druckkopfmontagetoleranz
von 3 Düsenstellen
dargestellt, obwohl jegliche angemessene und annehmbare Druckmontagetoleranz
ausgewählt
werden kann, um eine Produktionsfreundlichkeit des Druckers zu fördern. Auf
jeden Fall werden die 40te Düse und
die drei Düsen
auf jeder Seite der 40ten Düse, d.h.
die Düsen 37-43,
betrieben, um entsprechende Markierungen auf einem Bezugsmaterialbogen 58 zu erzeugen.
Die Markierungen sind zur leichten Veranschaulichung in einem übertriebenen
Maßstab
dargestellt; jedoch sind die Markierungen leicht voneinander unterscheidbar.
Die entsprechenden Düsenanzahlen
werden vorzugsweise entweder in der entsprechenden Druckkopffarbe
oder in Schwarz ausgedruckt, was bevorzugt wird, um eine genaue
Identifizierung der Düsenmarkierungen
zu erleichtern.
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Die
durch die einzelnen Düsen 37-43 gedruckten
Markierungen werden dann mit einem Zeichen 60 der 40ten
nominellen Düse
verglichen, so dass die nächstgelegene
der gedruckten Markierungen als die Düse ausgewählt werden kann, die als die 40te
Düse zum
Drucken durch die Druckköpfe
verwendet werden soll. Folglich wird für den Schwarz-k-Druckkopf 12 die
39te Düse
(Versatz –1) als
die 40te Düse
ausgewählt;
für den
Cyanc-Druckkopf 14 wird die 41te Düse (Versatz +1) als die 40te Düse ausgewählt; für den Magenta-m-Druckkopf 16 wird
die 39te Düse
(Versatz –1)
für die
40te Düse ausgewählt; und
für den
Gelb-y-Druckkopf 18 wird die 42te Düse (Versatz +2) als die 40te
Düse ausgewählt. Geeignete
Bereiche werden durch Addieren der Versätze zu den nominellen Bereichen
festgelegt.
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Das
Zeichen 60 kann auf die Bogen gedruckt werden, auf denen
die Markierungen gedruckt werden, oder es kann auf einer transparenten
Schablone vorgesehen sein, die mit einem bedruckten Bogen ausgerichtet
sein kann, um die Versätze/Bereiche von
Düsen,
die zu verwenden sind, festzustellen. Wie veranschaulicht und augenblicklich
bevorzugt, sind die durch die Düsen
gedruckten Markierungen vertikale Linien, ebenso wie das Zeichen;
jedoch können andere
Formen von Markierungen in der vorliegenden Erfindung verwendet
werden. Ferner können
andere Stellen auf der bedruckbaren Fläche verwendet werden, um festzulegen,
welche der Düsen
der Druckköpfe 12-18 zum
Drucken zu verwenden sind.
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Nachdem
folglich die Erfindung der vorliegenden Anmeldung in Einzelheit
und durch Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen derselben beschrieben
ist, ist es ersichtlich, dass Modifikationen und Variationen möglich sind,
ohne dass man vom Bereich der Erfindung, die in den angefügten Ansprüchen definiert
ist, abweicht.