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Diese Anmeldung beruht auf der Priorität der am
8. Januar 1998 eingereichten vorläufigen Anmeldung mit dem Aktenzeichen
60/070,809 und beansprucht diese Priorität.
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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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Die vorliegende Erfindung zielt im
Allgemeinen auf eine neuartige Druckvorrichtung auf Abruf ab, die
fähig ist,
Freistempel wie etwa Strichcodes, Text, Grafiken und dergleichen
auf ein Druckmedium wie etwa Etiketten, Anhänger, Tickets und dergleichen
zu drucken.
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Farbdrucker auf Abruf sind nach dem
Stand der Technik wohlbekannt und werden in vielen Anwendungen verwendet,
um ein fortlaufendes Druckmedium wie etwa Etiketten, Anhänger und
Tickets zu bedrucken. Diese Anwendungen beinhalten Strichcodedrucker,
Ticketdrucker und Bekleidungsanhängerdrucker.
Bei derartigen Druckern wird das Druckmedium durch eine Druckstation
transportiert und wird ein Freistempel darauf gedruckt, während das Druckmedium
einen Druckkopf passiert.
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Ein derartiger Druck kann durch eine
Vielfalt von Drucktechniken wie etwa mechanischen, Tintenstrahl-,
Laser- und Thermo-Druck durchgeführt
werden. Zur Zeit dieser Offenbarung ist der Thermo-Druck die am
verbreitetsten verwendete Drucktechnologie.
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Bei einem Thermo-Druckvorgang ist
ein wärmereaktives
Band zwischen einem Thermo-Druckkopf und dem Druckmedium angeordnet.
Der Thermo-Druckkopf weist mehrere daran befindliche Heizelemente
auf, die auswählend
angeregt werden können.
Wenn das wärmereaktive
Band erhitzt wird, wird Tinte vom Band auf das Druckmedium übertragen und
bildet darauf Freistempel.
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Zum farbigen Drucken sind mehrere
Thermo-Druckstationen miteinander verknüpft, wie in der US-Patentschrift
Nr. 5,675,369 beschrieben ist, wobei jede Thermo-Druckstation einen
stationären Druckkopf
enthält,
der eine Breite aufweist, die mindestens so breit wie das Druckmedium
ist, auf dem gedruckt wird. Jede Thermo-Druckstation kann betätigt werden,
um ein einfarbiges Bild auf das Druckmedium aufzubringen. Das durch
jede Druckstation gedruckte einfarbige Bild kann auf dem Druckmedium entweder
getrennt gehalten oder zusammengemischt werden, was gestattet, dass
eine große
Farbskala auf das Druckmedium gedruckt werden kann.
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Der Tintenstrahldruck benutzt einen
Druckkopf, der mehrere Ausstoßdüsen zum
Ausstoß von Tinte
auf ein Druckmedium aufweist, um darauf Freistempel zu bilden. Ein
von Canon® hergestellter
Bubble-Jet-Drucker nach dem Stand der Technik, der dem in der US-Patentschrift
Nr. 5,675,360 beschriebenen Farbdrucker ähnlich ist, ersetzt jede Thermo-Druckstation
durch eine Tintenstrahl-Druckstation. Jede Tintenstrahl-Druckstation beinhaltet
einen stationären
Druckkopf, der die annähernde
Breite des Druckmediums, das mit Bildern versehen wird, aufweist,
wie auch die zugehörige
Druckkopfwartungshardware und Elektronik.
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Bei jeder der oben angeführten beiden
Technologien gibt es Vorteile und Nachteile.
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Die Thermo-Drucktechnologie liefert
im Allgemeinen ein Bild mit der besten Qualität, insbesondere, wenn maschinenlesbare
Symbologien wie etwa Strichcodes gedruckt werden. Die Thermo-Technologie
liefert auch höchst
haltbare Bilder, druckt sehr schnell und ist strengen industriellen
Druckumgebungen gegenüber
widerstandsfähig.
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Unglücklicherweise geht die Thermo-Technologie äußerst verschwenderisch
mit Bändern
um, ist sie im Betrieb teuer, und ist sie aufgrund der Bandverschwendung
im Hinblick auf die Umwelt mangelhaft, wenn mehrere Farben gedruckt
werden. Bandsparmittel, die in diesen Druckern enthalten sind, helfen
dabei, die Menge des verschwendeten Bands zu verringern, doch können Bandspartechniken
nach dem Stand der Technik je nach dem Format der gedruckten Freistempel
nicht sehr wirksam sein. Zusätzlich
ist das Aufnehmen mehrerer Thermo-Druckstationen in einem Drucker
sehr teuer und macht diese Arten von Druckern ebenfalls viel teurer als
ihre einfarbigen Gegenstücke,
die nur eine Thermo-Druckstation benötigen.
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Die Tintenstrahl-Drucktechnologie
weist den Schlüsselvorteil
der Leistungsfähigkeit
auf. Tintenstrahl-Druckköpfe
verbrauchen weniger Energie als Thermo-Druckköpfe und versprühen Tinte
nur, wo es nötig
ist, wodurch die Erzeugung verschwendeter Bänder und Tinte beseitigt wird.
Die Druckgeschwindigkeiten von Druckern, die stationäre Tinten strahl-Druckköpfe enthalten,
wie etwa der im Vorhergehenden beschriebene Canon®-Drucker,
sind annähernd
die gleichen wie jene von Thermo-Druckern, obwohl die Tintenstrahl-Drucker mindestens
theoretisch mit viel höheren
Geschwindigkeiten drucken können.
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Die Nachteile der Verwendung der
Tintenstrahl-Technologie bei Druckern auf Abruf sind die Verläßlichkeit
der Druckköpfe
und die mangelhafte Druckqualität.
Am bedeutendsten ist, dass die Druckqualität bei Druckern, die stationäre Tintenstrahl-Druckköpfe enthalten,
viel geringer ist, da Abweichungen in der Tintenstrahldüsenrichtung
eine Streifenbildung im gedruckten Bild verursachen. Eine Streifenbildung
kann auch durch verstopfte oder beschädigte Düsen verursacht werden, die
keine Tintentröpfchen
ausstoßen
werden, wenn sie angeregt werden. Nicht betriebsfähige Düsen sind
insbesondere nachteilig, wenn maschinenlesbare Symbologien wie etwa
waagerecht ausgerichtete Strichcodes gedruckt werden, da die Striche
und die Abstandsbreiten unbeabsichtigt verändert werden können.
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Die im Vorhergehenden beschriebenen
Beschränkungen
der Tintenstrahl-Technologie bei Druckern auf Abruf können durch
Verwendung eines Einweg-Abtasttintenstrahl-Druckkopfs und verschachtelter
Algorithmen, die in der Technik wohlbekannt sind und in der US-Patentschrift
Nr. 5,686,944 beschrieben sind, beseitigt werden. Ein derartiger
Einweg-Abtasttintenstrahl-Druckkopf kann in einer bevorzugten Ausführungsform
einen dran befindlichen Tintenspeicher aufweisen. Die Verwendung
eines Einweg-Tintenstrahl-Druckkopfs verringert die Gefahr einer
Druckkopfbeschädigung
und erhöht
die Wider standsfähigkeit
des Druckers, da die Druckköpfe
vor oder direkt nach einer Beschädigung
des Druckkopfs regelmäßig und
billig ausgetauscht werden können.
Ein Nachteil von Abtasttintenstrahl-Druckköpfen ist die sich ergebende
Verringerung der Druckgeschwindigkeit, die ihre Verwendung bei Druckanwendungen
auf Abruf beschränkt.
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Die oben besprochenen Mehrfarbendrucker wurden
von den Konsumenten hauptsächlich
aufgrund der übermäßigen Ausrüstungskosten
bei sowohl Thermo- als auch Tintenstrahl-Druckern, der Verbrauchsmaterialkosten
im Fall von Thermo-Druckern
und der geringen Druckqualität
und Verläßlichkeit
im Fall von stationären
Tintenstrahl-Druckern nicht gut angenommen.
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Aus den obigen Gründen ist eine Farbdruckvorrichtung
auf Abruf nötig,
die bei geringen Kosten hergestellt werden kann; beim Drucken von
maschinenlesbaren Symbologien und anderen kritischen Freistempeln
die Qualität
und die Haltbarkeit des Thermo-Drucks einsetzt; wenn nur ein einfarbiger Thermo-Druck
erforderlich ist, die hohe Druckgeschwindigkeit des Thermo-Drucks
einsetzt; durch Verwendung von Abtasttintenstrahl-Druckköpfen die Druckqualität und die
Verläßlichkeit
des Tintenstrahl-Drucks einsetzt; und die Leistungsfähigkeit und
die Umweltfreundlichkeit der Tintenstrahl-Technologie zum Drucken
mehrfarbiger Freistempel, wenn dies gewünscht ist, auf ein Druckmedium
aufweist, ohne für
die meisten Bildformate eine größere Verringerung
der Druckgeschwindigkeit zu verursachen. Die vorliegende Erfindung
stellt eine derartige neuartige Druckvorrichtung bereit, die diese
Merkmale und Vorteile bietet und die Pro bleme beim Stand der Technik überwindet.
Diese werden beim Lesen der beiliegenden Beschreibung in Verbindung
mit einer Durchsicht der Zeichnungen klar werden.
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Im Dokument EP-A-0 782 929 ist eine
Druckvorrichtung zum Drucken von Freistempeln auf ein Medium beschrieben,
die ein Gehäuse
aufweist, wobei diese Druckvorrichtung durch eine Thermo-Druckkopfanlage,
die im Gehäuse
montiert ist, um einen einfarbigen Freistempel auf das Medium zu drucken;
und eine Tintenstrahl-Druckkopfanlage, die im Gehäuse montiert
ist, um mindestens einen einfarbigen Freistempel auf das Medium
zu drucken, gekennzeichnet ist. Ein Verfahren zum Drucken von Freistempeln
auf ein Medium unter Verwendung einer Druckvorrichtung ist ebenfalls
beschrieben.
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AUFGABEN UND
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Es ist eine allgemeine Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, eine neuartige und verbesserte Farbdruckvorrichtung
auf Abruf bereitzustellen, die die Nachteile herkömmlicher
Drucker vermeidet, während
sie zusätzliche
bauliche und betriebliche Vorteile bietet.
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Eine andere allgemeine Aufgabe der
vorliegenden Erfindung ist, eine neuartige Druckvorrichtung bereitzustellen,
die unter Verwendung einer Mischung des Thermo-Drucks und des Tintenstrahl-Drucks
Freistempel bei geringen Kosten auf ein Druckmedium druckt.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist, eine neuartige Druckvorrichtung bereitzustellen, die unter
Verwendung ei ner Mischung des Thermo-Drucks und des Tintenstrahl-Drucks
mehrfarbige Freistempel auf ein Druckmedium druckt, ohne übermäßige Mengen
an Band zu verschwenden.
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Eine andere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist, eine neuartige Druckvorrichtung bereitzustellen,
die unter Verwendung nur des Thermo-Drucks, wenn ein Druck von mehrfarbigen
Freistempeln auf das Druckmedium nicht gewünscht ist, einen Hochgeschwindigkeits-Einfarben-Druck
bereitstellt.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine neuartige Druckvorrichtung bereitzustellen, die unter Verwendung
des Thermo-Drucks einfarbige Freistempel auf ein Druckmedium druckt, und
die unter Verwendung des Tintenstrahl-Drucks mehrere einfarbige
Freistempel auf das Druckmedium druckt, ohne für die meisten Bildformate eine
größere Verringerung
der Druckgeschwindigkeit zu verursachen.
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Es ist noch eine weitere Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, eine billige und verläßliche Druckvorrichtung
bereitzustellen, um unter Verwendung einer Thermo-Druckstation und
einer Tintenstrahl-Druckstation in einer zusammenwirkenden Beziehung,
die zusammenwirkend Bilder auf dem Druckmedium ergeben, mehrfarbige
Druckbilder auf Abruf auf einem Druckmedium herzustellen.
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Eine Druckvorrichtung nach einem
Gesichtspunkt der Erfindung ist in Anspruch 1 definiert, wobei bevorzugte
oder wahlweise Merkmale in den beiliegenden Unteransprüchen definiert
sind.
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Ein Verfahren zum Drucken nach einem
anderen Gesichtspunkt der Erfindung ist in Anspruch 13 definiert,
wobei bevorzugte oder wahlweise Merkmale in den beiliegenden Unteransprüchen definiert sind.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die Gestaltung und die Art des Aufbaus
und des Betriebs der Erfindung kann zusammen mit weiteren Aufgaben
und Vorteilen davon am besten unter Bezugnahme auf die nachfolgende
Beschreibung verstanden werden, die in Verbindung mit den beiliegenden
Zeichnungen vorgenommen wird, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche
Elemente kennzeichnen, wobei
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1 eine
teilweise perspektivische Ansicht einer Mehrfarben-Druckvorrichtung
auf Abruf ist, die die Merkmale der vorliegenden Erfindung enthält;
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2 eine
teilweise gezeigte, zum Teil auseinandergezogene perspektivische
Ansicht der in 1 gezeigten
Mehrfarben-Druckvorrichtung auf Abruf ist;
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3 ein
teilweise schematisches und teilweise funktionales Blockdiagramm
einer auf einem Mikroprozessor beruhenden Kontrollvorrichtung für die in 1 gezeigte Mehrfarben-Druckvorrichtung auf
Abruf ist;
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4 eine
seitliche Aufrißansicht
einer Thermo-Druckstation ist, die einen Teil der in 1 gezeigten Druckvorrichtung
bildet;
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5 eine
teilweise gezeigte perspektivische Ansicht der am Druckvorrichtungsgehäuse angebrachten
Thermo-Druckstation ist;
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6 eine
perspektivische Ansicht einer Tintenstrahl-Druckstation ist, die einen Teil der
in 1 gezeigten Druckvorrichtung
bildet;
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7 eine
perspektivische Ansicht einer Abkupplungsstation ist, die einen
Teil der in 1 gezeigten
Druckvorrichtung bildet; und
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8 eine
Draufsicht auf ein Etikett ist, das durch die Mehrfarben-Druckvorrichtung
der vorliegenden Erfindung gedruckt wurde.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER VERANSCHAULICHTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Obwohl die Erfindung für Ausführungsformen
in unterschiedlichen Formen empfänglich
sein kann, wird unter der Voraussetzung, dass die vorliegende Offenbarung
als eine Erläuterung
der Prinzipien der Erfindung betrachtet werden soll und die Erfindung
nicht auf das hierin Veranschaulichte und Beschriebene beschränken soll,
eine besondere Ausführungsform
in den Zeichnungen gezeigt und hierein ausführlich beschrieben werden.
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Die Mehrfarben-Druckvorrichtung auf
Abruf 20 der vorliegenden Erfindung ist aus einem Gehäuse 22 gebildet,
das in sich zwei unterschiedliche Druckstationen 24, 26 aufweist.
Die Druckstationen 24, 26 sind betrieblich miteinander
gekoppelt, um Freistempel 28 wie etwa Text, Bilder, Grafiken
und dergleichen auf ein Druckmedium 30 wie etwa ein Etikett,
ein Ticket, einen Anhänger
und dergleichen zu drucken. Die Freistempel 28 können einfarbig oder
mehrfarbig sein. Die Druckstation 24 ist eine Thermo-Druckstation
und die Druckstation 26 eine Tintenstrahl-Druckstation.
Jede der Druckstationen 24, 26 ist durch geeignete
Mittel an das und im Gehäuse
montiert. Es ist zu beachten, dass das Gehäuse 22 in den Zeichnungen
nur teilweise gezeigt ist und ein Durchschnittsfachmann erkennen
würde, dass
die Druckstationen 24, 26 im Inneren des Gehäuses 22 eingeschlossen
sind.
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Die Thermo-Druckstation 24 ist
in 4 und 5 am deutlichsten veranschaulicht. Die
Thermo-Druckstation 24 wird verwendet, um Freistempel mit
einer einzelnen einfarbigen Farbe, beispielsweise der Farbe Schwarz,
auf das Druckmedium 30 zu drucken. Die Thermo-Druckstation 24 beinhaltet
einen Antriebsmechanismus, der aus einer Plattenwalze 32 gebildet
ist, die durch einen Schrittmotor 60 über eine Riemen-und-Scheiben-Antriebsanlage 34, 36, 38 angetrieben
wird, um das Druckmedium 30 auf eine herkömmliche
Weise hindurchzubewegen. Die Thermo-Druckstation 24 beinhaltet
ferner eine Thermo-Druckkopfanlage 40. Die Thermo-Druckkopfanlage 40 beinhaltet
einen herkömmlichen
Thermo-Druckkopf 42, der eine Reihe von Heizelementen 44 aufweist.
Die ser Druckkopf 42 wird durch einen Drehzapfen 46 so
angeordnet, dass die Heizelemente 44 quer zur Bewegung
des Druckmediums 30 ausgerichtet sind. Durch die Wirkung
eines Vorspannmechanismus, der auch einen Teil der Thermo-Druckkopfanlage 40 bildet,
werden die Heizelemente 44 gegen das Druckmedium 30 und
das Druckmedium 30 gegen die Plattenwalze 32 gepreßt.
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3 ist
ein Blockdiagramm einer Kontrollvorrichtung 50 für sowohl
die Thermo-Druckstation 24 als auch die Tintenstrahl-Druckstation 26.
Die Kontrollvorrichtung 50 beinhaltet ein Mikroprozessorsystem 52,
das einen oder mehrere integrierte Schaltkreise umfasst, die einen
internen Programmspeicher, einen Direktzugriffsspeicher, einen seriellen
Anschluss, der auf einen seriellen Dateneingang 54 zum
Empfang von Informationen, die auf das Druckmedium 30 zu
drucken sind, anspricht, und Eingangs- und Ausgangsanschlüsse aufweisen,
die verbunden sind und auf eine in der Technik wohlbekannte Weise
tätig sind.
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Wenn Informationen, die auf das Druckmedium 30 zu
drucken sind, als ein Signal zum seriellen Dateneingang 54 gesendet
werden, und wenn ein Signal durch die Kontrollvorrichtung 50 empfangen wird,
welches verlangt, dass durch die Druckvorrichtung 20 ein
Etikett, ein Anhänger
oder ein Ticket gedruckt wird, beginnt die Kontrollvorrichtung 50,
die Leitung 56 zum Motortreiber 58 mit Impulsen
zu beaufschlagen, um den Schrittmotor 60 vorwärts zu bewegen.
Die Geschwindigkeit, mit der der Schrittmotor 60 mit Impulsen
beaufschlagt wird, hängt
von einer Anzahl von Faktoren ab, die nachstehend beschrieben werden.
Das Mikroprozessorsystem 52 lädt dann Bilddaten, die anzuregende
ausgewählte
Heizelemente 44 darstellen, in den Thermo-Druckkopf 42. Der
Mikroprozessor 52 regt dann die ausgewählten Heizelemente 44 an,
indem er den Thermo-Druckkopf 42 mit Impulsen beaufschlagt,
um eine erste Reihe von Punkten zu drucken. Dann beaufschlagt er die
Leitung 56 zum Motortreiber 58 erneut mit Impulsen,
um den Schrittmotor 60 um eine Punktreihe vorwärts zu bewegen,
wodurch die Plattenwalze 32 veranlasst wird, das Druckmedium 30 auf
eine herkömmliche
Weise vorzuschieben, und wiederholt dann den Druckvorgang. Dieser
Vorgang dauert an, bis alle Informationen, die durch die Thermo-Druckstation 24 auf
das Druckmedium 30 zu drucken sind, vervollständigt wurden,
zu welchem Zeitpunkt die Kontrollvorrichtung 50 den Druck
einstellt und auf die Aufforderung zum Drucken des nächsten Freistempels
wartet.
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Die Tintenstrahl-Druckstation 26 ist
in 6 am deutlichsten
veranschaulicht. Die Tintenstrahl-Druckstation 26 wird
verwendet, um Freistempel mit mehreren einfarbigen Farben oder mit
einer einzelnen einfarbigen Farbe zu drucken. Vorzugsweise unterscheiden
sich die mehreren einfarbigen Farben oder die einzelne einfarbige
Farbe, die durch die Tintenstrahl-Druckstation 26 gedruckt
werden, vom einfarbigen Freistempel, der durch die Thermo-Druckstation 24 gedruckt
wurde. Gelegentlich kann es jedoch nötig sein, dass die Tintenstrahl-Druckstation 26 Freistempel
druckt, die die gleiche einfarbige Farbe wie die durch die Thermo-Druckstation 24 gedruckte
aufweisen. Dies ist normalerweise erforderlich, wenn die Ausrichtung zwischen
zwei unterschiedlich gefärbten
Freistempeln auf dem Druckmedium 30 kritisch ist und wo
die Farbe eines der Freistempel die gleiche Farbe wie die durch
die Thermo-Druckstation 24 gedruckte ist. Diese Tätigkeit
ist erforderlich, da die Positionierung zwischen der Thermo-Druckstation 24 und
der Tintenstrahl-Druckstation 26 nicht exakt ausgerichtet sein
kann und darüber
hinaus die Druckauflösungen der
beiden Druckstationen 24, 26 nicht identisch sein können. Ebenso
kann eine perfekte Ausrichtung der beiden Freistempel, die durch
die beiden Druckstationen 24, 26 gedruckt werden,
sehr schwer erhaltbar sein. In diesem letzteren Fall wird bevorzugt,
dass die Tintenstrahl-Druckstation 26 die unterschiedlich
gefärbten
Freistempel druckt, um eine perfekte Ausrichtung sicherzustellen.
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Ein Schlitten 60, der daran
eine Tintenstrahl-Druckanlage 64 trägt, wird für eine Gleitbewegung in der
axialen Richtung davon auf Führungswellen 66 gehalten.
Die Führungswellen 66 sind
fest an einem Rahmen 68 montiert. Ein Synchronriemen 70 ist
mit dem Schlitten 62 gekoppelt und erstreckt sich zwischen
einem Paar von Riemenscheiben 72, 74, von denen
eine, die Riemenscheibe 74, mit einer Ausgangswelle 76 eines
Schlittenschrittmotors 78 gekoppelt ist. Wie in 3 ersichtlich wird der Schrittmotor 78 durch
einen Motortreiber 80 angetrieben, der durch das Mikroprozessorsystem 52 über eine
Leitung 82 auswählend
mit Impulsen beaufschlagt wird.
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In 6 verursacht
die Drehung des Schlittenschrittmotors 78 durch einen Übertragungsmechanismus,
der durch die Riemenscheiben 72, 74 und den Synchronriemen 70 bereitgestellt
ist, dass der Schlitten 62 auf den Führungswellen 66 umkehrbar
in der Richtung des Pfeils A oder B in 6 über das
Druckmedium 30 gleitet. Jede Bewegung des Schlittens 62 in
der Richtung A oder B wird als eine "Primärabtastung" bezeichnet.
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Die Bezugsposition des Schlittens 62 wird durch
einen Grundstellungssensor 84 und ein zugehöriges Markierungszeichen 86 festgestellt.
Zusätzlich
ist ein Linearcodiererstreifen 88 mit einem (nicht gezeigten)
Linearcodierersensor gekoppelt, der betrieblich auf dem Schlitten 62 angeordnet
ist, um die Schlittenbewegung durch den Schlittenschrittmotor 78 rückzumelden.
Zur Verarbeitung der Schlittenpositionsinformationen durch die Kontrollvorrichtung 50 wird
wie in 3 gezeigt das
Ausgangssignal des Grundstellungssensors 84 über eine
Leitung 90 in die Kontrollvorrichtung 50 geführt und
das Ausgangssignal des Linearcodierersensors 88 über eine
Leitung 92 in die Kontrollvorrichtung 50 geführt.
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Die Tintenstrahl-Druckkopfanlage 64 kann jede
beliebige Art von verschiedenen Flüssig- oder Feststrahlarten
einschließlich
eines Thermotintenstrahls oder eines piezoelektrischen Tintenstrahls sein.
In der bevorzugten Ausführungsform
ist die Tintenstrahl-Druckkopfanlage 64 eine Einweg-Thermotintenstrahl-Anlage
und besteht sie aus vier getrennten und einzeln austauschbaren Modulen 94, 96, 98 und 100,
die am Schlitten 62 montiert sind. Das Modul 94 ist
mit Cyan-Tinte;
das Modul 96 mit Magenta-Tinte; das Modul 98 mit
gelber Tinte; und das Modul 100 mit schwarzer Tinte gefüllt. Cyan-,
Magenta-, gelbe und schwarze Tinte sind die allgemein verwendeten
Farben, wenn der Druck unter Verwendung subtraktiver Farbdruckalgorithmen
erfolgt, die in der Technik wohlbekannt sind und daher hierin nicht
beschrieben werden.
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Jedes Modul 94, 96, 98, 100 ist
aus mehreren (nicht gezeigten) Düsen
gebildet, um bei einer Anregung je nach der verwendeten Druckkopftechnologie
durch Wärme,
elektrische Ladung oder Schallwellen Tinte auf das Druckmedium 30 auszustoßen. Alle
Düsen in
jedem Modul 94, 96, 98, 100 sind
entlang einer Achse, die quer zur Achse der Primärabtastung verläuft, in
gleichen Abständen
angeordnet. Der Abstand entlang der Querachse zwischen der ersten
Position 102 der Düsen
und der letzten Position 104 der Düsen entlang jedes Druckkopfmoduls 94, 96, 98, 100 ist
nachstehend als die "Sprühweite" des Tintenstrahl-Druckkopfs
bekannt.
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In der Tintenstrahl-Druckstation 26 ist
ein zweiter Schrittmotor 106 durch ein Getriebewerk 110 mit
einer Vorschubwalze 108 gekoppelt. Die Vorschubwalze 108 ist
gegen Vorspannwalzen 112 federbelastet, um das Druckmedium 30 als
Reaktion auf Impulse an einer Leitung 114 vom Mikroprozessorsystem 52,
die eine Drehung des zweiten Schrittmotors 106 unter Verwendung
eines Motortreibers 107 verursachen, hindurchzubefördern. Die
Bewegung des Druckmediums 30 durch die Walzen 108, 112 wird
als eine "sekundäre Abtastung" bezeichnet.
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Während
sich der Schlitten 62 einmal in der Richtung A oder B bewegt,
wird die Tintenstrahl-Druckkopfanlage 64 als Reaktion auf
ein Eingangssignal von einer Leitung 118 vom Mikroprozessorsystem 52 angetrieben,
wodurch ein gefärbter Freistempel 28 auf
das Druckmedium 30 gedruckt wird. In dieser Ausführungsform
muß das
Druckmedium 30 absolut stationär wein, wenn die primäre Abtastung
im Gange ist. Daher können
eine primäre
Abtastung und eine sekundäre
Abtastung nicht gleichzeitig auftreten.
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Nach jeder primären Abtastung findet eine sekundäre Abtastung
statt, um das Druckmedium 30 zur nächsten Druckposition vorwärts zu bewegen. Die
nächste
Druckposition wird durch die gewünschte
Qualität
des Drucks bestimmt. Im Niederqualitätsmodus ist die Bewegungslänge der
sekundären
Abtastung die Sprühweite
der Tintenstrahl-Druckkopfanlage 64. Im Hochqualitätsmodus
wird ein Druck von verschachtelten Punktreihen benutzt, was erfordert,
dass die Bewegungslänge
der sekundären
Abtastung eine Teillänge
der Sprühweite
der Tintenstrahl-Druckkopfanlage 64 ist, wie in der Technik
des Tintenstrahldrucks wohlbekannt ist.
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Dieser Vorgang dauert an, bis alle
Informationen, die auf das Druckmedium 30 zu drucken sind, vervollständigt wurden,
zu welchem Zeitpunkt die Kontrollvorrichtung 50 den Druck
einstellt und auf die Aufforderung zum Drucken des nächsten Tintenstrahlbilds
wartet.
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Die Kontrollvorrichtung 50 bewegt
den Schlitten 62 periodisch über eine Wartungs- und Abdeckstation 120,
um die Tintenstrahl-Druckkopfanlage 64 zu reinigen und
abzuwischen, um sicherzustellen, dass die Druckkopfdüsen frei
von Fremdpartikeln sind. Wenn die Tintenstrahl-Druckstation 26 nicht druckt,
bewegt die Kontrollvorrichtung 50 den Schlitten 62 zur
Wartungs- und Abdeckstation 120 hinüber, um die Tintenstrahl-Druckkopfanlage 64 abzudecken,
damit verhin dert wird, dass Tinte, die in der Tintenstrahl-Druckkopfanlage 64 gespeichert
ist, trocknet und die Druckkopfdüsen
verstopft.
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Ein wichtiges Merkmal dieser Erfindung
ist, dass Freistempel 28 unter Verwendung sowohl der Thermo-Druckstation 24 als
auch der Tintenstrahl-Druckkopfstation 26 auf das Druckmedium 30 gedruckt
werden. Das Kombinieren beider Arten von Druckstationen 24, 26 ist
in der Technik von Farbdruckern auf Abruf neu und komplex, da die
Vorwärtsbewegungsprofile
des Druckmediums 30 durch jede Art der Druckstation 24, 26 unterschiedlich
sind.
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Um bei einem Thermo-Druck eine optimale Druckqualität zu erzielen,
muß die
Geschwindigkeit des Druckmediums 30 durch die Thermo-Druckstation 24 fortlaufend
sein. Im Gegensatz dazu ist das Geschwindigkeitsprofil des Druckmediums 30 durch die
Tintenstrahl-Druckstation 26 nicht fortlaufend, da das
Druckmedium 30 während
jeder Primärabtastung
stationär
sein muß.
Daher wird ein Problem hervorgerufen, da die Bewegung des Druckmediums 30 zwischen
der Thermo-Druckstation 24 und der Tintenstrahl-Druckstation 26 verändert werden
muß.
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Zur Lösung dieses Problems wird bei
der vorliegenden Erfindung wie am besten in 2 gezeigt unter Verwendung einer Abkupplungsstation 122 eine
Abkupplung der Bewegung zwischen der Thermo-Druckstation 24 und
der Tintenstrahl-Druckstation 26 bereitgestellt. 7 veranschaulicht die Abkupplungsstation 122 in
der bevorzugten Ausführungsform.
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Die Abkupplungsstation 122 ist
aus einem Flanschpaar 124, 126 gebildet, das relativ
zueinander in einem Winkel angeordnet ist. Die Abkupplungsstation 122 ist
vorzugsweise am Gehäuse 22 montiert,
kann jedoch durch geeignete Streben entweder an der Thermo-Druckstation 24 oder
an der Tintenstrahl-Druckstation 26 montiert sein. Eine
Einlassöffnung 128 ist
zwischen den Enden der Flansche 124, 126 gebildet,
die am weitesten voneinander entfernt sind, und eine Ausgangsöffnung ist
zwischen den Enden der Flansche 124, 126 gebildet,
die einander am nächsten
sind. Dies gestattet einen Durchgang des Druckmediums 30.
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Im Betrieb wird das Druckmedium 30 wie oben
beschrieben unter fortlaufender Bewegung durch die Thermo-Druckstation 24 vorwärts bewegt und
durch den Thermo-Druckkopfs 42 mit einer einzelnen einfärbigen Farbe
bedruckt. Die Abkupplungsstation 122 erhält das Druckmedium 30 durch die
Einlassöffnung 128 und
gestattet dem Druckmedium 30 eine Vorwärtsbewegung, bis das Druckmedium 30 die
Abkupplungsstation 122 durch die Ausgangsöffnung 130 verläßt und mit
der Vorschubwalze 108 der Tintenstrahl-Druckstation 26 in
Kontakt tritt. Der Kontakt des Druckmediums 30 mit der
Vorschubwalze 108 wird durch einen Bahnsensor 132 festgestellt.
Ein Ansammlungssensor 134 ist betrieblich in der Abkupplungsstation 122 angeordnet,
um die Menge des in der Abkupplungsstation 122 gesammelten
Druckmediums 30 festzustellen. In der bevorzugten Ausführungsform
ist der Ansammlungssensor 134 ein akustischer Sensor, obwohl
jedoch andere Arten von Sensoren wie etwa optische oder mechanische
Sensoren verwendet werden können.
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Die Thermo-Druckstation 24 fährt mit
der Vorwärtsbewegung
des Druckmediums 30 fort, bis sich wie durch den Ansammlungssensor 134 festgestellt
mindestens eine Tintenstrahl-Druckkopf-Sprühweitenbreite
plus der Entfernung zwischen der Ausgangsöffnung 130 der Abkupplungsstation 122 und der
letzten Position 104 der Tintenstrahl-Druckkopfdüsen in der
Abkupplungsstation 122 angesammelt hat. Das Druckmedium 30 sammelt
sich zwischen den Flanschen 124, 126 an. Wenn
in der Abkupplungsstation 122 eine ausreichende Ansammlung auftritt,
führt die
Tintenstrahl-Druckstation 26 eine sekundäre Abtastung
von einer Länge
durch, die zur Anordnung des Druckmediums 30 unter der
Tintenstrahl-Druckkopfanlage 64 ausreichend ist, wo eine primäre Abtastung
durchgeführt
wird und der Druck beginnt. Während
der Vorgang durchgeführt
wird, fährt
die Thermo-Druckstation 24 damit fort, das Druckmedium 30 in
die Abkupplungsstation 122 vorwärts zu bewegen.
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Wenn die primäre Abtastung vollständig ist, beginnt
die Tintenstrahl-Druckstation 26 eine andere sekundäre Abtastung,
um das Druckmedium 30 unter der Tintenstrahl-Druckkopfanlage 64 neu
anzuordnen, doch erst, nachdem sich mindestens eine Tintenstrahl-Druckkopf-Sprühweite des
Druckmediums 30 in der Abkupplungsstation 122 angesammelt hat,
um zu verhindern, dass die Tintenstrahl-Druckstation 26 eine
Spannung auf das Druckmedium 30 ausübt, die eine Fehlerfassung
des Druckmediums 30 in der Thermo-Druckstation 24 verursachen
könnte.
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Dieser Vorgang dauert an, bis die
gesamten Thermo-Freistempel durch die Thermo-Druckstation 24 auf
das Druckmedium 30 gedruckt sind. Wenn dies passiert, beendet
die Tintenstrahl-Druckstation 26 das Drucken der entsprechenden
Freistempel 28 auf das Druckmedium 30. Zum Abschluß des Druckvorgangs
fährt die
Thermo-Druckstation 24 wie oben beschrieben mit der Vorwärtsbewegung
des Druckmediums 30 durch die Abkupplungsstation 122 fort, ohne
darauf zu drucken, bis das gesamte Druckmedium 30 durch
die Druckvorrichtung 20 verlaufen ist und durch die Tintenstrahl-Druckstation 26 bedruckt wurde.
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Die Geschwindigkeit des Druckmediums 30, das
die Thermo-Druckstation 24 verläßt, wird
unter Verwendung der Menge der Ansammlung des Druckmediums 30 in
der Abkupplungsstation 122 als ein Eingangssignal und die
Winkelgeschwindigkeit des Schrittmotors 60 der Thermo-Druckstation 24 als
ein Ausgangssignal durch ein (nicht gezeigtes) Kontrollsystem in
der Kontrollvorrichtung 50 reguliert. In der bevorzugten
Ausführungsform
ist die Winkelgeschwindigkeit des Schrittmotors 60 umgekehrt
proportional zum Grad der Druckmediumansammlung in der Abkupplungsstation 122,
so dass sich die Winkelgeschwindigkeit des Schrittmotors 60 der
Thermo-Druckstation bei einem Höchstwert
befindet, wenn eine Mindestmenge des Druckmediums 30 in der
Abkupplungsstation 122 gespeichert ist, und umgekehrt.
Dieses Kontrollsystem wirkt, um die Abkupplungsstation 122 mit
dem. Druckmedium 30 gefüllt
zu halten, so dass die Tintenstrahl-Druckstation 26 mit
Höchstgeschwindigkeit
laufen kann. Es versteht sich, dass alternativ andere Kontrollsysteme außerhalb
der Kontrollvorrichtung 50 wie etwa unter anderem ein PID-Kontrollmittel
verwendet werden können,
um die Vor wärtsbewegungsgeschwindigkeit des
Druckmediums 30 in die Abkupplungsstation 122 zu
kontrollieren.
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Nachdem das Druckmedium 30 sowohl
die Thermo-Druckstation 24 als auch die Tintenstrahl-Druckstation 26 durchquert
hat, kann das Druckmedium 30 durch ein (nicht gezeigtes)
Schneidemodul, das stromabwärts
von der Tintenstrahl-Druckstation 26 angeordnet ist, geschnitten werden
oder auf einer Abreißstange 136 durch
den Benutzer abgerissen werden. Der Schneidevorgang wird durch die
Kontrollvorrichtung 50 durch ihren (nicht gezeigten) Ausgangsanschluss
kontrolliert, und der Schneide- oder Abreißvorgang wird durch einen Sensor 138 festgestellt,
der betrieblich nahe dem Schneidemodul oder der Abreißstange 136 angeordnet
ist, wie am besten in 1 ersichtlich
ist. Der Sensor 138 ist durch eine Leitung 140 mit
der Kontrollvorrichtung 50 verbunden. Wenn der Schnitt
oder das Abreißen
durch die Kontrollvorrichtung 50 festgestellt wird, wird
das Druckmedium 30 in eine umgekehrte Richtung bewegt,
damit der neu geschaffene vordere Rand des Druckmediums 30,
der gerade durch den Schneide- oder Abreißvorgang geschaffen wurde,
unter dem Thermo-Druckkopf 42 der Thermo-Druckstation 24 angeordnet
wird, die sich in Erwartung neuer auf das Druckmedium 30 zu
druckender Freistempel von der Kontrollvorrichtung 50 befindet.
Eine optionale Schneideklinge 137 kann auf dem Schlitten 63 angeordnet
werden, um das Druckmedium 30 auswählend zu schneiden, oder, im
Fall eines Etiketts 142, das Etikett 142 auswählend abzustanzen.
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Die Vorteile dieser Erfindung werden
unter Bezugnahme auf 8,
die ein typisches Etikett 142 zeigt, das durch diese neue
Druckvorrichtung 20 gedruckt werden könnte, am besten verstanden
werden. Im folgenden Beispiel sollen Felder 144, 146, 148, 150 mit
schwarzer Tinte gedruckt werden und soll ein Feld 152 mit
roter Tinte gedruckt werden, um den Umstand hervorzuheben, dass
das Frachtstück, welches
dieses Etikett 142 identifiziert, eine hohe Versandpriorität aufweist.
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Da die Felder 144, 146, 148 mit
schwarzer Tinte gedruckt werden und das Feld 150, der Strichcode,
mit der höchstmöglichen
Druckqualität
gedruckt werden sollte, um seine Maschinenlesbarkeit zu erhöhen, werden
diese Felder durch die Kontrollvorrichtung 50 erstellt
und zum schnellen und qualitativ hochwertigen Druck zur Thermo-Druckstation 24 gesendet.
Da das Feld 152 mit roter Tinte gedruckt wird, erstellt
die Kontrollvorrichtung 50 das Bitmap-Bild des Felds 152 und
sendet dieses zum Druck mit roter Tinte zur Tintenstrahl-Druckstation 26.
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Die Druckzeit des Etiketts 142 ist
ziemlich schnell, da die Tintenstrahl-Druckstation 26 wenig Zeit
benötigt,
um das Feld 152 in Farbe zu drucken. Das Etikett wird durch
die Thermo-Druckstation 24 schnell gedruckt und über die
Abkupplungsstation 122 schnell durch die Tintenstrahl-Druckstation 26 vorwärts bewegt,
bis die Stelle des Felds 152 innerhalb der Sprühweite unter
der Tintenstrahl-Druckkopfanlage 64 angeordnet ist, wo
das Feld 152 gedruckt wird. Unmittelbar nach dem Druck
des Felds 152 setzt das Etikett 142 seine rasche
Fortbewegung in der oben beschriebenen Weise fort, bis das Etikett 142 die
Tintenstrahl-Druckstation 26 verläßt.
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Wenn das Etikett 142 keinen
Freistempel enthält,
der durch die Tintenstrahl-Druckstation 26 zu drucken ist,
könnte
das gesamte Etikett 142 durch die Thermo-Druckstation 24 gedruckt
werden. Bei diesem Beispiel wird das Etikett 142 rasch
durch die Thermo-Druckstation 24 gedruckt und rasch durch die
Abkupplungsstation 122 und die Tintenstrahl-Druckstation 26 vorwärts bewegt,
bis das Etikett 142 die Tintenstrahl-Druckstation 26 verläßt. Bei diesem
Fall wird die hohe Druckgeschwindigkeit, die der Thermo-Druck bietet,
nicht beeinträchtigt,
wenn ein durch die Tintenstrahl-Druckstation 26 zu
druckender Freistempel nicht auf das Druckmedium 30 gedruckt
wird.
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Es versteht sich, dass die Druckvorrichtung 20 der
vorliegenden Erfindung beim Drucken mehrfarbiger Freistempel auf
das Druckmedium 30 leistungsfähig und umweltfreundlich ist,
da nur ein Thermoband benötigt
wird und die Tintenstrahl-Druckstation 26 beim
Drucken mehrfarbiger Freistempel nur dort Tinte auf das Druckmedium 30 aufbringt,
wo es nötig
ist. Zur Verringerung der Menge der Bandverschwendung können an
der Thermo-Druckstation 24 herkömmliche Thermoband-Spartechniken verwendet
werden.
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Es versteht sich ferner, dass die
Druckvorrichtung 20 der vorliegenden Erfindung bei wesentlich
geringeren Kosten als bestehende Mehrfarbendrucker auf Abruf, die
mehr als zwei Thermo-Druckköpfe
enthalten, hergestellt werden kann, während sie den Druck einer viel
größeren Farbskala
gestattet. Zusätzlich
kann die Druckvorrichtung 20 der vorliegenden Erfindung
bei wesentlich geringeren Kosten als bestehende Mehrfarbendrucker
auf Abruf, die mehr als zwei stationäre Tintenstrahl-Druckköpfe enthalten,
hergestellt werden, während
sie den Druck einer viel größeren Farbskala
gestattet.
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Es versteht sich auch, dass ein optisches oder
magnetisches Lesegerätmodul 154 auf
dem Schlitten 62 der Tintenstrahl-Druckstation 26 angeordnet
werden kann, um das optische oder magnetische Bild des Druckmediums 30 festzuhalten,
während
der Schlitten 62 der Tintenstrahl-Druckstation 26 das
Druckmedium 30 kreuzt. Dieses optische oder magnetische
Bild kann zur Kontrollvorrichtung 50 gesendet werden, um
zu prüfen,
dass maschinenlesbare Symbole oder andere kritische Freistempel
entweder durch die Thermo-Druckstation 24 oder die Tintenstrahl-Druckstation 26 gedruckt
wurden.
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Es versteht sich auch, dass andere
Ausrichtungen der Mehrfarbendruckvorrichtung 20 der vorliegenden
Erfindung erreicht werden könnten.
Beispielsweise könnte
das Schneidemodul zwischen der Thermo-Druckstation 24 und
der Tintenstrahl-Druckstation 26 angeordnet werden. Alternativ
könnten
die Positionen der Thermo-Druckstation 24 und der Tintenstrahl-Druckstation 26 umgekehrt
werden.
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Obwohl eine bevorzugte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben wurde, ist vorstellbar,
dass Fachleute verschiedene Abwandlungen der vorliegenden Erfindung
entwerfen können,
ohne vom Umfang der beiliegenden Ansprüche abzuweichen.