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FELD DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren zur Reduzierung
der Wärmealterung
in einem Tintenstrahldruckkopf, und insbesondere auf ein Verfahren,
welches vielfache Bereitschaftstemperaturen des Druckkopfes verwendet,
um die Effekte der Wärmealterung
zu reduzieren, ohne die Aufwärmzeiten
erheblich zu vergrößern.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Ein
typischer Farbtintenstrahldruckkopf schließt ein Feld von Tintendüsen ein,
welche voneinander eng beabstandet sind und verwendet werden, Tintentropfen
zu einer Empfangsfläche
auszustoßen.
Der typische Druckkopf schließt
mindestens vier Verteiler zum Empfang von schwarzer, cyanfarbener,
magentafarbener und gelber Tinte ein, zur Verwendung beim monochromem,
plus subtraktivem Farbdrucken. Die Anzahl derartiger Verteiler kann verändert werden,
wenn ein Drucker ausgelegt wird, um ausschließlich schwarze Tinte, Grauton
oder mit weniger als einem vollen Bereich von Farben zu drucken.
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In
einem herkömmlichen
Tintenstrahldruckkopf ist jede Tintenstrahleinrichtung paarweise
mit einem elektromechanischen Wandler, wie etwa einem piezoelektrischen
Wandler (piezoelectric transducer: PZT) angeordnet. Der Wandler
weist typischerweise Metallfilmschichten auf, mit welchen ein elektronischer
Wandlertreiber elektrisch verbunden ist. Wenn über die Metallfilmschichten
des Wandlers eine Spannung angelegt wird, versucht der Wandler,
seine Abmessungen zu ändern.
Weil derselbe fest an ein biegsames Diaphragma angebracht ist, biegt
und deformiert der Wandler das Diaphragma, wodurch ein nach außen gerichteter
Tintenfluss durch die Tintenstrahleinrichtung bewirkt wird.
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Einige
Tintenstrahldruckköpfe
wie etwa Tintenstrahldruckköpfe
für phasenändernde
Tinte, verwenden Tinten, welche einen Schmelzpunkt von 80°C und höher aufweisen.
Bei vielen dieser Tinten tritt optimales Ausstoßen bei erheblich höheren Temperaturen
wie etwa 120 °C
und darüber
auf. Dementsprechend müssen
während
des Druckens die Tintenstrahleinrichtungen und andere Druckkopfkomponenten
oberhalb dieser angehobenen Auswurftemperaturen gehalten werden.
Die Temperatur der Tintenvorratsbehälter, welche flüssige Tinte
zu den Tintenstrahleinrichtungen liefern, müssen ebenso bei oder nahe den
erforderlichen Auswuftemperaturen gehalten werden.
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Langzeitige
Verwendung eines Tintenstrahlkopfes bei erhöhten Temperaturen kann die
Leistungsfähigkeit
des Druckkopfs verändern
und Wärmebelastung
oder Wärmealterung
der Druckkopfkomponenten beschleunigen. Dies kann in Bildverschlechterungen
aufgrund von Leistungsvariationen resultieren. Beispielsweise kann
die Tropfenmasse von ausgestoßenen
Tintentropfen variieren, wenn die Druckkopfkomponenten thermisch über die
Zeit konditioniert werden. Die Positionierung der ausgestoßenen Tintentropfen
auf die empfangende Oberfläche kann
ebenso mit dem thermischen Zustand variieren.
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Um
die Wärmebeanspruchung,
die ein Druckkopf erfährt,
zu verringern und unter Energiespargesichtspunkten ist es wünschenswert,
die gesamte Zeit, in welcher der Druckkopf erhöhte Temperaturen erfährt, zu
minimieren. Bisher wurde dieser Anforderung durch die Verwendung
eines einzigen "Bereitschafts"-Modus begegnet,
in welchem die Temperaturen des Druckkopfs und des Tintenvorratsbehälters erheblich
unter die Betriebstemperatur zu ausgewählten Zeiten verringert wird,
wenn der Drucker nicht in Verwendung ist. In dem Phaser® 360-Farbdrucker
für feste
Tinte, hergestellt durch Tektronix Inc., Anmelder der vorliegenden
Anmeldung, ist die Temperatur des Druckkopfes während des Druckens und in dem "Bereit"-Zustand zwischen Druckaufträgen ungefähr 140 °C. Der Drucker
verbleibt in diesem Bereit-Zustand für ungefähr 4 Stunden und geht nach
dieser Zeitspanne in einen Bereitschaftszustand über. In dem Bereitschaftszustand beträgt die Temperatur
des Druckkopfes ungefähr 102°C und die
Temperatur des Tintenvorratsbehälters
ungefähr
98°C.
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Wenn
ein Druckkopf und ein Tintenvorratsbehälter sich im Bereitschaftszustand
befinden, muss der Drucker die Temperatur des Druckkopfes und des
Tintenvorratsbehälters
zurück
zu der Betriebstemperatur erhöhen,
bevor das Drucken beginnen kann. Dies be wirkt eine unerwünschte Verzögerung des
Druckprozesses. Beispielsweise kann der Phaser® 360-Drucker
ungefähr
5 Minuten benötigen, um
die Temperaturen des Druckkopfes und des Tintenvorratsbehälters von
dem Bereitschaftszustand zu dem Betriebszustand zu erhöhen.
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US 5,276,468 beschreibt
ein bekanntes Verfahren und Vorrichtung zur Bereitstellung von phasenändernder
Tinte zu einem Tintenstrahldrucker.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Reduzierung von Wärmealterung
in einem Tintenstrahldruckkopf bereit, während erhebliche Aufwärmzeiten
vermieden werden. Das Verfahren verwendet wählbar eine Vielzahl von Bereitschaftstemperaturen
des Druckkopfes, um die Effekte der Wärmealterung über eine
Zeitdauer die reduzieren und die Aufwärmverzögerungen zu minimieren.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, das Tintenstrahldrucken
in Bezug auf Reduzierung von Wärmebelastung
in einem Tintenstrahldruckkopf zu verbessern. Dieses Ziel wird erreicht
durch Bereitstellen eines Verfahrens zur Reduzierung von Wärmebelastung
in einem Tintenstrahldruckkopf gemäß Anspruch 1. Ausführungsformen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
niedergelegt.
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KURZE BESCHREIBUNG
EINIGER ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Gesamtansicht eines Tintenstrahldruckers, welcher
das Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet.
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2 ist
eine vergrößerte schematische
Ansicht einer bevorzugten, PZT-getriebenen Tintenstrahleinrichtung,
welche für
die Verwendung in dieser Erfindung geeignet ist.
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3 ist
eine schematische Darstellung und zeigt die Druckersteuerung, welche
einen Wandlertreiber steuert, welcher eine Spannung für den PZT
in der Tinten strahlvorrichtung bereitstellt, und die Steuerung in
Kommunikation mit einer NVRAM-Speicherquelle.
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4 ist
eine Darstellung einer Spannungskompensationskurve, wobei die Y-Achse
die Spannung anzeigt, welche dem Wandler zugeführt wird und die X-Achse die
Wärmealterungszeitspanne
des Druckkopfes anzeigt, ausgedrückt
in Zeit (TAGEN) bei einer ausgewählten
Temperatur.
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Nachfolgend
wird eingehend Bezug genommen auf die vorliegende bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung, von der ein Beispiel in den beiliegenden Zeichnungen
veranschaulicht ist.
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EINGEHENDE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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1 ist
eine perspektivische Gesamtansicht einer Tintenstrahlvorrichtung
für phasenändernde
Tinte, allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet, welche
das Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet. Es ist anzumerken,
dass die vorliegende Erfindung ausgeführt werden kann mit und eingebaut
werden kann in verschiedene andere bilderzeugende Vorrichtungen,
welche einen Tintenstrahldruckkopf verwenden, wie etwa Tintenstrahldrucker
für wasserbasierende
Tinte und ähnliches. Dementsprechend
wird die nachfolgende Beschreibung als nur veranschaulichend für eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung angesehen.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung einer einzelnen Tintenstrahleinrichtung 11.
Die Tintenstrahleinrichtung 11 ist Teil eines Tintenstrahldruckkopfes
mit vielfachen Düsen,
welche in dem Drucker 10 vorhanden ist. Die Tintenstrahleinrichtung 11 schließt eine
Tintenverteilung 12 ein, welche geschmolzene oder flüssige Tinte
von einem Vorratsbehälter 15 empfängt. Die
Tinte fließt
von dem Verteiler 12 durch einen Eingangskanal 18 in
eine Tintendruckkammer 22. Die Tinte fließt von der
Druckkammer 22 in einen Ausgangskanal 28 zu der
tropfenbildenden Düse 14,
von welcher ein Tintentropfen 16 auf eine empfangende Fläche 20 ausgestoßen wird. In
einer Ausführungsform
umfasst die empfangende Fläche 20 eine
Zwischenübertragungsoberfläche, wie
etwa eine flüssige
Opferschicht auf einer Trommel. Die Tinte wird auf die flüssige Schicht
ausgesto ßen,
um ein Tintenbild auszubilden. Das Tintenbild wird daraufhin auf
eine endgültige,
empfangende Oberfläche,
wie etwa ein Blatt Papier, übertragen.
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Eine
eingehendere Beschreibung dieses Typs von Druckvorrichtung ist in
US-Patent 5,389,958 mit dem Titel "IMAGING PROCESS" (das '958-Patent) und US-Patent 5,276,468
mit dem Titel "METHOD
AND APPARATUS FOR PROVIDING PHASE CHANGE INK TO AN INK JET PRINTER" (das '468-Patent) offenbart,
wobei beide Patente dem Einreicher der derzeitigen Anmeldung erteilt wurden.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann ebenso mit anderen
Druckerarchitekturen, wie etwa direkt druckenden Architekturen durchgeführt werden,
in welchen die Tinte unmittelbar auf eine endgültige, empfangende Fläche aufgestrahlt
wird.
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Die
Tintendruckkammer 22 ist auf einer Seite durch ein flexibles
Diaphragma 34 begrenzt. Ein elektromechanischer Wandler 32,
wie etwa ein piezoelektrischer Wandler (piezoelectric transducer:
PZT) ist an dem Diaphragma 34 durch eine geeigneten Kleber
befestigt und bedeckt die Tintendruckkammer 22. Der Wandlermechanismus 32 kann
einen keramischen Wandler umfassen, welcher mit Epoxid auf die Diaphragmaplatte 34 aufgeklebt
ist, wobei der Wandler mittig über
der Tintendruckkammer 22 ausgerichtet ist. Der Wandler
kann im Wesentlichen von rechteckiger Form sein, oder, alternativ
dazu, eine im Wesentlichen kreis- oder scheibenförmig sein. In herkömmlicher
Weise weist der Wandler 32 Metallfilmschichten 36 auf,
wie etwa Gold- oder Nickelschichten, mit welchen ein elektronischer
Wandlertreiber 40 elektrisch verbunden ist.
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Der
mit der bevorzugten Ausführungsform beschriebene
Wandler 32 ist ein Wandler mit Biegemodus. Der Wandler 32 wird
in seinem Biegemodus derartig betrieben, dass der Wandler 32 versucht, seine
Abmessungen zu verändern,
wenn eine Spannung über
die Metallfilmschichten 36 angelegt wird. Weil derselbe
sicher und fest an dem Diaphragma 34 angebracht ist, biegt
und deformiert der Wandler 32 das Diaphragma 34,
wodurch Tinte in der Tintendruckkammer 22 verdrängt wird
und der Ausfluss von Tinte durch den Ausgangskanal 28 zu
der Düse 14 verursacht
wird. Das Wiederauffüllen
der Tintendruckkammer 22, welches dem Ausstoßen eines
Tintentropfens nachfolgt, wird durch ein entgegengesetztes Biegen
des Wandlers 32 und der damit verbundenen Bewegung des
Diaphragma 14 erreicht. Es ist anzumerken, dass andere
Typen und Formen von Wandlern ebenso verwendet werden können, wie
etwa Scherungsmodus, ringförmig
zu sammenziehende, elektrisch zusammenziehende, elektromagnetisch
oder magnetisch zusammenziehende Wandler.
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Die
Tintenstrahleinrichtung 11 kann aus vielfachen geschichteten
Platten oder Blättern
ausgebildet sein, wie etwa Schichten aus rostfreiem Stahl, welche
in einer überlagerten
Beziehung gestapelt sind. Ein Beispiel für eine Tintenstrahleinrichtung
mit vielfachen Platten ist in US-Patent Nr. 5,689,291 mit dem Titel "METHOD AND APPARATUS
FOR PRODUCING DOT SIZE MODULATED INK JET PRINTING" offenbart, welches
dem Einreicher der vorliegenden Anmeldung erteilt wurde. Es ist
anzumerken, dass verschiedene Anzahlen und Kombinationen von Platten
verwendet werden können,
um die Tintenstrahleinrichtung 11 und deren einzelne Komponenten
und Merkmale auszubilden. Der Fachmann wird ebenso erkennen, dass
weitere Abwandlungen und zusätzliche
Merkmale mit diesem Typ der Tintenstrahleinrichtung verwendet werden
können,
um die gewünschte
Leistungsfähigkeit
und/oder Zuverlässigkeit
zu erzielen. Beispielsweise können
akustische Filter in die Tintenstrahleinrichtung eingebaut werden,
um außerordentliche
und möglicherweise schädliche Druckwellen
zu dämpfen.
Die Anordnung der Verteiler, Druckkammern und Eingangs- und Ausgangskanäle in dem
Druckkopf kann ebenso modifiziert werden, um die Leistungsfähigkeit
der Tintenstrahleinrichtung zu kontrollieren.
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Die
Tintenstrahleinrichtung 11 ist vorzugsweise für den Betrieb
mit phasenändernder
Tinte ausgelegt. Herkömmliche
phasenändernde
Tinte ist anfänglich
bei Raumtemperatur fest und wird in einen geschmolzenen Zustand
durch die Anwendung von Wärmeenergie übergeführt, um
deren Temperatur auf zwischen ungefähr 85 °C und ungefähr 150 °C zu erhöhen. Für optimales Ausstoßen durch
den Tintenstrahldruckkopf wird die Tinte bei einer Ausstoßtemperatur
von zwischen ungefähr
120 °C und
ungefähr 150 °C gehalten.
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Eine
beispielhafte phasenändernde
Tinte besteht aus einer phasenändernden
Tintenträgerzusammensetzung,
welche einem für
die phasenändernde
Tinte kompatiblen Farbstoff zugemischt ist. Die Zusammensetzung
des phasenändernden
Tintenträgers
umfasst eine Beimischung von (1) mindestens einem Urethanharz; und/oder
(2) mindestens einem gemischten Urethan/Harnstoffharz; und (3) mindestens
einem Monoamid; und (4) mindestens einem Polyethylenwachs. Eine
eingehendere Beschreibung ei ner phasenändernden Tinte wird in der
anhängigen
US-Patentanmeldung Serien-Nr. 09/013,410 ("die '410
Anmeldung") mit
dem Titel „PHASE
CHANGE INK FORMULATION CONTAINING A COMBINATION OF A URETHANE RESIN,
A MIXED URETHA-NE/UREA
RESIN, A MONO-AMIDE AND A POLYETHALENE WAX", eingereicht am 26. Januar 1998 für den Anmelder
der vorliegenden Anmeldung.
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Es
ist anzumerken, dass viele andere Typen von Tinten mit unterschiedlichen
Zusammensetzungen einschließlich,
jedoch nicht beschränkt
auf phasenändernde
und wässrige
Tinten mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Beispiele von
passenden alternativen phasenändernden
Tinten sind in US-Patent Nr. 4,889,560 (das '560 Patent) und 5,372,852 (das '852 Patent) beschrieben.
Die in diesen Patenten offenbarten Tinten bestehen aus einer phasenändernden
Tintenträgerzusammensetzung,
welche ein oder mehrere fette, amidenthaltende Materialien, vorzugsweise
bestehend aus einem Monoamidwachs und einem Tetraamidharz, ein oder mehrere
Haftmittel, ein oder mehrere Weichmacher und ein oder mehrere Antioxidanzien
in Kombination mit kompatiblen Farbmitteln umfassen.
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Wenn
sich der Tintenstrahldrucker 10 in einem Druckzustand oder
Bereitzustand befindet, werden der Druckkopf und die Tintenstrahleinrichtung 11 bei
einer optimalen Strahltemperatur für die verwendete phasenändernde
Tinte gehalten. Wenn der Drucker 10 eine phasenändernde
Tinte, wie in dem '560 und '852 Patent beschriebene
phasenändernde
Tinte verwendet, kann die Tintenstrahleinrichtung 11 bei
einer Tintenstrahl-Betriebstemperatur von zwischen ungefähr 120 °C und ungefähr 150 °C gehalten
werden und besonders vorzugsweise ungefähr 140 °C. Der Vorratsbehälter 15,
welcher flüssige
Tinte zu dem Druckkopf liefert, kann ebenso bei einer Vorratsbehälter-Betriebstemperatur
von zwischen ungefähr 123 °C und 143 °C und besonders
vorzugsweise bei ungefähr
133 °C gehalten
werden.
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Der
Drucker 10 kann ebenso in andere Statusbedingungen versetzt
werden, in welchen der Druckkopf bei einer Temperatur niedriger
als die Tintenstrahl-Betriebstemperatur gehalten wird. Beispielsweise
kann der Drucker 10 einen Druckerbereitschaftszustand annehmen,
nach dem eine vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist, ohne dass
ein Druckkommando oder anderer Betrieb stattgefunden hat. In einer
Ausführungsform
des Druckerbereitschaftszustandes bei der Verwendung einer in den '560 und '852 Patenten beschriebenen
phasenändernden
Tinte, wird der Druckkopf bei einer Tintenstrahl-Bereitschaftstemperatur von zwischen
ungefähr
94 °C und
ungefähr
110 °C und
vorzugsweise ungefähr
104 °C gehalten.
Der Vorratsbehälter
wird bei einer Vorratsbehälter-Bereitschaftstemperatur von
zwischen ungefähr
92 °C und
ungefähr
112 °C und
besonders vorzugsweise ungefähr
102 °C gehalten.
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Gemäß einem
wesentlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Drucker 10 ebenso
andere Bereitschaftszustände
verwenden, welche den Druckkopf bei einer Temperatur näher bei,
aber immer noch niedriger als die erforderliche Strahltemperatur
halten. Beispielsweise kann der Vorratsbehälter anfänglich bei einer Vorratsbehälter-Bereitschaftstemperatur
und die Tintenstrahleinrichtung bei einer Tintenstrahl-Bereitschaftstemperatur
gehalten werden. Wenn eine Druckanforderung oder ein anderes Kommando
empfangen wird, wird der Vorratsbehälter auf die Vorratsbehälter-Betriebstemperatur
und die Tintenstrahleinrichtung auf die Tintenstrahl-Betriebstemperatur
aufgeheizt, um den Drucker druckfertig zu machen. Nachdem der Vorratsbehälter und die
Tintenstrahleinrichtung bei ihren jeweiligen Betriebstemperaturen
für eine
erste Zeitdauer gehalten werden, wie etwa mindestens 15 Minuten,
während welcher
keine Druckanforderung oder anderes Kommando erhalten wird, kann
der Drucker anfänglich
einen Düsenstapel-Bereitschaftszustand
annehmen. In einer Ausführungsform
des Düsenstapel-Bereitschaftszustandes
wird die Tintenstrahleinrichtung auf eine Düsenstapel-Bereitschaftstemperatur
von zwischen ungefähr
104 °C und
ungefähr
124 °C und
vorzugsweise ungefähr
114 °C abgekühlt, während der Vorratsbehälter bei
der Vorratsbehälter-Betriebstemperatur
gehalten wird.
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Vorzugsweise
reduziert die Verwendung einer Düsenstapel-Bereitschaftstemperatur,
welche niedriger ist als die Tintenstrahl-Betriebstemperatur, die
Wärmebeanspruchung
in dem Druckkopf. Diese Verringerung in der Wärmebeanspruchung vergrößert die
nutzbare Lebensdauer des Druckkopfes. Weil die Düsenstapel-Bereitschaftstemperatur
näher an
der Tintenstrahl-Betriebstemperatur liegt als die Tintenstrahl-Bereitschaftstemperatur,
ist zusätzlich die
erforderliche Zeit, um die Tintenstrahleinrichtung von der Düsenstapel-Bereitschaftstemperatur
zu der Tintenstrahl-Betriebstemperatur aufzuheizen, geringer als
die Zeit, welche erforderlich ist, die Tintenstrahleinrichtung von
der Tintenstrahl-Bereitschaftstemperatur auf die Tintenstrahl-Betriebstemperatur aufzuheizen.
In einer Ausführungsform,
welche eine Düsenstapel-Bereitschaftstemperatur
von unge fähr 114 °C verwendet,
beträgt
die Zeit, welche notwendig ist, um den Druckkopf von der Düsenstapel-Bereitschaftstemperatur
auf die Tintenstrahl-Betriebstemperatur von ungefähr 140 °C aufzuheizen,
ungefähr 110
Sekunden. Weil der Vorratsbehälter
bei der Vorratsbehälter-Betriebstemperatur
gehalten wird, ist weiterhin keine Verzögerung erforderlich, um den Vorratsbehälter auf
dessen Betriebstemperatur aufzuheizen.
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Der
Drucker kann in dem Düsenstapel-Bereitschaftszustand
für eine
zweite Zeitdauer verbleiben, wie etwa zwischen ungefähr 30 Minuten
und ungefähr
240 Minuten. Nach dieser zweiten Zeitdauer kann der Vorratsbehälter auf
dessen Vorratsbehälter-Bereitschaftstemperatur
abgekühlt
werden. Um weiterhin die Wärmebeanspruchung
in dem Druckkopf zu reduzieren, kann die Tintenstrahleinrichtung 11 ebenso
auf ihre Tintenstrahl-Bereitschaftstemperatur abgekühlt werden,
nachdem die zweite Zeitdauer verstrichen ist.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird der Vorratsbehälter anfänglich bei einer Vorratsbehälter-Bereitschaftstemperatur
gehalten und die Tintenstrahleinrichtung bei einer Tintenstrahl-Bereitschaftstemperatur.
Wenn der Drucker ein Kommando empfängt, in einen veränderten Bereitschaftszustand
zu gehen, wird der Vorratsbehälter
auf die Vorratsbehälter-Betriebstemperatur aufgeheizt
und die Tintenstrahleinrichtung auf die Düsenstapel-Bereitschaftstemperatur
aufgeheizt. Der Drucker verbleibt in diesem modifizierten Bereitschaftszustand,
bis ein Druckkommando empfangen wird. Wenn ein Druckkommando empfangen
wird, wird die Temperatur des Düsenstapels
auf die Tintenstrahl-Betriebstemperatur angehoben, um das Drucken
zu ermöglichen.
Vorteilhafterweise hält
in dieser Ausführungsform
der modifizierte Bereitzustand die Tintenstrahleinrichtung bei der
Düsenstapel-Bereitschaftstemperatur
im Gegensatz zu der Tintenstrahl-Betriebstemperatur, bis ein Druckkommando empfangen
wird. Dies reduziert weiterhin die Wärmebeanspruchung auf dem Druckkopf
und vergrößert die
Lebensdauer des Druckkopfes.
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In
einer weiteren Ausführungsform
des Düsenstapel-Bereitschaftszustands
kann die Temperatur des Vorratsbehälters innerhalb eines Bereitschaftsbereiches
des Vorratsbehälters
von zwischen ungefähr
104 °C und
ungefähr
124 °C gehalten
werden, während
die Temperatur der Tintenstrahleinrichtung 11 auf die bevorzugte
Tintenstrahl-Bereitschaftstemperatur von 104 °C abgesenkt wird. Nach einer vorbestimmten
Zeitdauer in diesem Düsenstapel-Bereitschaftszustand,
wie etwa eine Stunde, werden, wenn notwendig, die Temperaturen des
Vorratsbehälters 15 und
der Tintenstrahleinrichtung 11 auf ihre jeweiligen Bereitschaftstemperaturen
abgesenkt.
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Wie
in der 3 veranschaulicht, steuert eine Steuerung 42 in
dem Drucker 10 den Betrieb des Wandlertreibers 40.
Die Steuerung 42 überwacht ebenso
den Druckkopf bei seinen verschiedenen Operationen und Bereitschaftszuständen, um
eine Gesamtzeit mit zu verfolgen, während welcher der Druckkopf
eine Vielzahl von Temperaturen erfährt. Wie vorstehend erwähnt, kann
eine längere
Nutzung eines PZT-getriebenen Tintenstrahldruckkopfes bei erhöhten Temperaturen
die Leistungsfähigkeit
des Wandlers und/oder anderer Tintenstrahlkomponenten verändern. Beispielsweise
kann die Wärmekonditionierung
der Tintenstrahleinrichtung über
die Zeitdauer Änderungen
in der Tropfenmasse der ausgestoßenen Tintentropfen verursachen.
Die Positionierung der ausgestoßenen
Tintentropfen auf der empfangenen Oberfläche kann ebenso bei Wärmealterung
sich verändern.
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Um
Variationen in der Tintentropfenmasse und Tropfenpositionierungsfehler
aufgrund von Wärmekonditionierung
zu reduzieren, überwacht
und berechnet die Steuerung 42 eine Wärmealterungsdauer des Druckkopfes.
Wenn die Wärmealterungsdauer einen
ersten vorbestimmten Wert erreicht, verändert die Steuerung 42 die
an dem Wandler durch den Wandlertreiber 40 angelegte Spannung,
um Tropfenmassenvariationen aufgrund von Wärmekonditionierung auszugleichen.
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In
einer Ausführungsform
wird die Wärmealterungszeitdauer
als eine Zeitdauer festgelegt, während
welcher der Druckkopf mindestens eine ausgewählte Temperatur erfährt. In
dieser Ausführungsform überprüft die Steuerung 42 die
Zeitdauer, in welcher sich der Druckkopf in einem Betriebs- oder Druckmodus
befindet, entsprechend einer ausgewählten Temperatur zwischen ungefähr 120 °C und ungefähr 150 °C und vorzugsweise
ungefähr
140 °C. Mit
nachfolgendem Bezug auf die 4 wird die
aufsummierte Zeit, in welcher der Druckkopf mindestens die ausgewählte Temperatur
erfährt,
auf einer Spannungskompensationskurve 50 aufgezeichnet.
Die Zeitdauer oder die Wärmealterungszeitdauer
entlang der horizontalen Achse wird in Kalendertagen/24 Stundenperioden
(TAGE) gemessen, während
welcher der Druckkopf mindestens die ausgewählte Temperatur erfährt. Die
vertikale Achse legt die Spannung fest, welche dem Wandler 32 zu geführt wird.
Beim Zeitpunkt T0 empfängt der Wandler 32 anfänglich eine
Spannungswellenform mit einer Spitzenspannung entsprechend V0. Die Spitzenspannung verbleibt konstant
bei V0, bis die Zeit bei der ausgewählten Temperatur
(Wärmealterungszeitspanne)
einem ersten Wert T1 gleicht. Vorzugsweise ist
die T1 ungefähr 140 Kalendertage. Es ist
anzumerken, dass der Wert von T1 verändert werden
kann, um zu der Leistungscharakteristik eines bestimmten Druckkopfes
zu passen oder um eine gewünschte Tropfenmassenkonsistenz
zu erhalten.
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Wenn
die Wärmealterungszeitspanne
den Wert T1 erreicht, beginnt die Steuerung 42 die
an den Wandler 32 angelegte Spannung in dem Maß zu erhöhen wie
die Wärmealterungszeitspanne
sich vergrößert. In
einer bevorzugten Ausführungsform
vergrößert sich
die Spannung mit einer linearen Rate, welche durch den Steigungsabschnitt 54 der
Kurve 50 angezeigt ist. Vorzugsweise wird die Spannung bei
einer Rate oder Steigung von zwischen ungefähr 0,001 Volt/TAG und ungefähr 0,015
Volt/TAG und besonders vorzugsweise mit ungefähr 0,008 Volt/TAG vergrößert, wobei
TAG = DPT, und DPT ist
festgelegt als Kalendertage, während
deren der Druckkopf mindestens die ausgewählte Temperatur erfährt. Die
lineare Vergrößerung in
der Spannung von dem anfänglichen
Wert V0 wird fortgesetzt, wenn sich die Wärmealterungszeitspanne
vergrößert, bis
eine maximale differenzielle Spannung VDIF zu
der anfänglichen
Spannung V0 zuaddiert wurde. In einer bevorzugten
Ausführungsform
beträgt
die maximale differenzielle Spannung VDIF zwischen
ungefähr
2,0 Volt und ungefähr
4 Volt. Mit Bezug auf den horizontalen Abschnitt 56 der
Kurve 50 verbleibt die Spannung konstant bei einem Wert
VMAX, wenn die Wärmealterungszeitspanne fortschreitet,
nachdem die maximale differenzielle Spannung VDIF zum
Zeitpunkt T2 erreicht worden ist.
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In
einer weiteren Ausführungsform überwacht
die Steuerung 42 die Zeit, in welcher der Druckkopf anderen
Temperaturen ausgesetzt ist, wie etwa wenn der Druckkopf sich in
einem Drucker-Bereitschaftszustand oder einem Düsenstapel-Bereitschaftszustand
befindet. In dieser Ausführungsform wird
die Wärmealterungszeitspanne
als eine Zeitspanne festgelegt, während welcher der Druckkopf die
ausgewählte
Temperatur, die Druckerbereitschaftstemperatur oder die Düsenstapel-Bereitschaftstemperatur
erfährt.
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Um
die Wärmekonditionierung,
welcher der Druckkopf während
des Drucker-Bereitschaftszustands und des Düsenstapel-Bereitschaftszustands ausgesetzt
ist, zu berück sichtigen,
wandelt die Steuerung 42 die Zeit bei diesen niedrigeren
Bereitschaftstemperaturen in eine Zeit bei der ausgewählten oder der
Betriebstemperatur um. Um diese Umwandlung durchzuführen, multipliziert
die Steuerung die Zeit in jedem Bereitschaftsmodus mit einem Skalierungsfaktor.
In der bevorzugten Ausführungsform
wird die Zeit in dem Drucker-Bereitschaftsmodus DPS in
Kalendertagen ausgedrückt,
während
denen der Druckkopf die Drucker-Bereitschaftstemperatur erfahren hat.
Diese Zeit wird zu DPT Kalendertagen bei
der ausgewählten
Temperatur durch Multiplizieren derselben mit einem Skalierungsfaktor
FPS für
die Drucker-Bereitschaft umgewandelt. In ähnlicher Weise wird die Zeit
in dem Düsenstapel-Bereitschaftsmodus
DJS in Kalendertagen ausgedrückt, während denen
der Druckkopf die Düsenstapel-Bereitschaftstemperatur
erfährt.
Dieser Wert wird zu DPT Kalendertagen bei
der ausgewählten
Temperatur umgewandelt durch Multiplizieren von DJS mit
einem Düsenstapel-Bereitschaftsskalenfaktor
FJS. Vorzugsweise weisen beide Skalierungsfaktoren
FPS und FJS einen Wert
von ungefähr
0,145 auf. Mit wiederholtem Bezug auf die 4 und unter
Verwendung dieser Skalierungsfaktoren kann der Wert in TAGEN der
Koordinate entlang der horizontalen Achse ausgedrückt werden
als TAG = DPT + [(DPS) × (FPS)] + [(DJS) × (FJS)].
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Mit
nachfolgendem Bezug auf die 3 wird eine
nicht-flüchtige
Speicherquelle 44 (non-volatile memory source: NVRAM) verwendet,
um Information der Wärmealterungszeitspanne
zu speichern, welche der Zeitdauer entspricht, während der der Druckkopf sich
in den verschiedenen Moden des Betriebes und der Bereitschaft befindet.
Diese Information zur Zeitspanne der Wärmealterung wird erneuert,
wann immer der Drucker die Statuszustände ändert, wie etwa wenn ein Druckkommando
empfangen wird, oder wenn der Drucker in einen der Bereitschaftsmoden übergeht.
In der bevorzugten Ausführungsform
wird die Information zur Zeitspanne der Wärmealterung in dem NVRAM 44 ebenso
mindestens alle 5 Minuten erneuert, wenn sich der Statuszustand
des Druckers nicht geändert
hat.
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In
einer weiteren Ausführungsform
können vielfache
Betriebs- oder Druckmoden für
das Ausstoßen
unterschiedlicher Tropfenmassen verwendet werden. Die Spannungskompensationskurve 50 kann
dann für
jeden Modus angepasst werden, um die Spannungskompensation für jeden
Modus zu optimieren. Beispielsweise kann der Drucker 10 erste, zweite
und dritte Druckmoden verwenden, welche Tintentropfen mit drei unterschiedlichen
Tropfenmassen ausstoßen.
Für jeden
der drei Druckmoden verbleibt die ausge wählte Temperatur bei ungefähr 140°C und die
Zeit T1 ist ungefähr 140 TAGE. Für den ersten
Druckmodus beträgt
die maximale differenzielle Spannung VDIF ungefähr 3 Volt
und die Steigerung des ansteigenden Abschnitts 54 der Spannungskompensationskurve 50 beträgt ungefähr 0,008
Volt/TAG. Für
den zweiten und den dritten Druckmodus beträgt eine maximale differenzielle Spannung
VDIF ungefähr 2,5 Volt und die Steigerung des
ansteigenden Abschnitts 54 der Kurve 50 beträgt ungefähr 0,007
Volt/TAG.
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Ein
Tintenstrahldrucker gemäß der vorliegenden
Erfindung schließt
einen Druckkopf mit einer Vielzahl von Tintendüseneinrichtungen 11,
wie vorstehend beschrieben, ein. Beispiele eines Tintenstrahldruckkopfes
und einer Tintenstrahldruckerarchitektur sind in US-Patent 5,677,718
mit dem Titel "DROP-ON-DEMAND
INK JET PRINT HEAD HAVING IMPROVED PURGING PERFORMANCE (das '718 Patent) und in
dem vorstehend erwähnten '958 Patent offenbart,
wobei beide Patente dem Einreicher der vorliegenden Anmeldung erteilt
sind. Es ist anzumerken, dass andere Konstruktionen von Tintenstrahldruckköpfen und
andere Tintenstrahldruckarchitekturen verwendet werden können zum
Ausführen
der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung
kann ebenso ausgeführt werden,
um verschiedene Flüssigkeitstypen
auszustoßen,
eingeschlossen, aber nicht beschränkt auf wässrige und phasenändernde
Tinten von verschiedenen Farben.
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Die
vorstehende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wurde
zum Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung vorgelegt. Es
ist nicht beabsichtigt, erschöpfend
zu sein oder die Erfindung auf die genaue Form, wie offenbart, zu
beschränken.
Die Begriffe und Ausdrücke,
welche in der vorstehenden Beschreibung angewandt wurden, werden
in derselben zum Zwecke der Beschreibung und nicht der Beschränkung verwendet.
Die Verwendung von derartigen Begriffen und Ausdrücken soll Äquivalente
der gezeigten und beschriebenen Merkmale oder Teile derselben nicht ausschließen. Vielfache Änderungen,
Modifikationen und Abwandlungen in Materialien und Anordnung der Teile
können
durchgeführt
werden und die Erfindung kann auf vielfache unterschiedliche Druckvorrichtungen
angewandt werden anders als Offsetdrucker mit Festtinte, alles ohne
von dem hier offenbarten erfinderischen Konzept abzuweichen.
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Die
bevorzugte Ausführungsform
wurde gewählt
und beschrieben, um die günstigste
Veranschaulichung der Prinzipien der Erfindung und ihrer praktischen
Anwendung be reitzustellen, um hierdurch den Fachmann in die Lage
zu versetzen, die Erfindung in unterschiedlichen Ausführungsformen und
mit verschiedenen Modifikationen, wie sie für eine bestimmte Verwendung
vorgesehen werden, zu verwenden. Der Schutzumfang der Erfindung
wird durch die beiliegenden Ansprüche bestimmt.