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Die
Erfindung betrifft das Drucken eines Bildes, welches einen Wert
anzeigt (einen solchen wie einen postalischen Freimachungsvermerk),
unter Nutzung mehrfacher Durchläufe
zwischen einem Druck-Mechanismus und einem Aufzeichnungs-Medium.
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Traditionelle
Porto-Freistempler drucken Freimachungsvermerke als Nachweis, dass
die Postgebühr
bezahlt ist, auf eine Postsache oder auf einen Label, welcher darauf
folgend auf eine Postsache aufgebracht wird. Diese traditionellen
Porto-Freistempler
erzeugen den Freimachungsvermerk durch Verwenden einer Drucktiegel/Tintenfarbe-
oder einer Rotations-Trommel/Gegenwalzen-Kombination,
welche in Kontakt zu der Postsache bewegt werden, um den Freimachungsvermerk
darauf zu drucken. Obwohl traditionelle Porto-Freistempler über die
Zeiten bewundernswert funktioniert haben, sind sie durch den Umstand
begrenzt, dass, wenn das Freimachungsvermerk-Bild sich signifikant
verändert,
eine neue Drucktiegel/Tintenfarbe- oder Rotations-Trommel/Gegenwalzen-Kombination erzeugt
und in dem Freistempler platziert werden muss. Entsprechend nutzen
neuere Porto-Freistempler den Vorteil moderner digitaler Druck-Technologie,
um die Unzulänglichkeiten
traditioneller Freistempler zu überwinden. Der
Vorteil digitaler Druck-Technologie besteht darin, dass, weil der
digitale Druckkopf Software-gesteuert ist, für das Wechseln eines Freimachungsvermerk-Bildes
nur neue Software benötigt
wird. Damit ist die Flexibilität
bezüglich
des Veränderns
von Freimachungsvermerk-Bildern oder des Hinzufügens von Werbe-Slogans signifikant
erhöht.
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Moderne
Digital-Druck-Technologie schließt ein: Thermo-Tintenstrahl (,bubble
jet'), piezoelektrischen
Tintenstrahl, Thermo-Transfer-Druck sowie LED- und Laser-xerographischen
Druck, welche alle arbeiten um Bilder als Punktmatrix-Muster zu
erzeugen. Im Punktmatrix-Tintenstrahl-Druck werden individuelle
Druck-Elemente in dem Druckkopf, solche wie Widerstände oder
piezoelektrische Elemente entweder elektronisch stimuliert oder
nicht stimuliert, um Tropfen von Tinte aus einem Reservoir auf ein Substrat
jeweils auszustoßen
oder nicht auszustoßen.
Durch das Steuern der Zeitgebung der Aktivierung eines jeden von
den individuellen Druck-Elementen in Verbindung mit der relativen
Bewegung zwischen dem Druckkopf und der Postsache wird ein Punktmatrix-Muster
in der sichtbaren Form des erwünschten
postalischen Freimachungsvermerk-Bildes erzeugt.
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Betreffend
einen postalischen Freimachungsvermerk gibt es einen Bedarf, ein
Freimachungsvermerk-Bild zu erzeugen, welches visuell ansprechend
und klar lesbar ist. Das Freimachungsvermerk-Bild muss eine relativ
hohe optische Dichte aufweisen. Das bedeutet, die Dichte der durch
den Druckkopf erzeugten individuellen Punkte muss ausreichend hoch
sein. Darüber
hinaus ist es wünschendwert,
dass die optische Dichte des Freimachungsvermerk-Bildes so ausreichend
ist, dass das Freimachungsvermerk-Bild unter Verwendung konventioneller
optischer Schriftzeichen-Leser (OCR) – Ausrüstung lesbar ist. Außerdem,
wenn eine Postsache mit einem Freimachungsvermerk-Bild darauf zum
Beispiel durch das United States Postal Service (USPS) verarbeitet
wird, muss es durch eine konventionelle Erkennungs/Entwerter-Maschine
(,facer/canceler')
erkannt werden, um diese von beiden zu unterscheiden, abgestempelten
Postsachen und Postsachen ohne eine Marke oder einen Freimachungsvermerk
darauf. Die Erkennungs/Entwerter-Maschine stellt typisch eine Postsache
fest, welche einen Freimachungsvermerk hat, durch Exponieren des gedruckten
Freimachungsvermerks ultravioletten Lampen und dann Messen der durch
die Tinte des Freimachungsvermerks zurück gestrahlten Licht-Menge.
Wenn das gemessene abgestrahlte Licht ein bestimmtes Niveau überschreitet,
wird die Postsache als ein Freimachungsvermerk (freigestempelte
Sendung) identifiziert und wird nachfolgend zur weiteren Behandlung
an eine geeignete Station befördert.
Es sollte bemerkt werden, dass die Freimachungsvermerk-Tinte in
den Vereinigten Staaten eine fluoreszierende Tinte ist. Jedoch kann
die Freimachungsvermerk-Tinte in anderen Ländern eine phosphoreszierende
Tinte sein, welche ebenso abgestrahltes Licht aussendet, wenn ultravioletten Lampen
ausgesetzt, so dass diese phosphoreszierenden Freimachungsvermerke
auch identifiziert werden können
durch das Feststellen der Menge des von diesen ausgesandten Strahlungs-Lichts.
Daher muss, wenn ein Freimachungsvermerk-Bild digital in einem Punktmatrix-Muster
zu erzeugen ist, die Dichte der individuellen Tintenpunkte ausreichen,
um der Fluoreszenz (oder Phosphoreszenz) der Freimachungsvermerk-Tinte
zu ermöglichen
durch die Erkennungs/Entwerter-Maschine festgestellt zu werden,
wie oben diskutiert.
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Bei
dem Erzeugen eines Punktmatrix-Bildes unter Verwendung eines digitalen
Druckkopfs werden die individuellen Punkte in der Matrix oft entsprechend
zu deren relativer Dichte in zwei Richtungen definiert. Das bedeutet,
die Punkte werden eine bestimmte Dichte (ausgedrückt als Punkte pro Inch (dpi))
in der Richtung der relativen Bewegung zwischen dem Druck-Mechanismus und dem
Aufzeichnungs-Medium ebenso, wie in einer Richtung senkrecht dazu
aufweisen, wobei die senkrechte Dichte eine Funktion der Schrittweite
(Abstand) zwischen jeder der individuellen Düsen in dem Druckkopf ist. In dem
Fall eines sehr einfachen Druckkopfs, aufweisend eine einzelne Reihe
von Düsen,
hängt die
Dichte des Punktmatrix-Musters
in der Richtung der relativen Bewegung zwischen dem Druckkopf und
dem Aufzeichnungs-Medium von der Geschwindigkeit zwischen dem Druckkopf
und dem Aufzeichnungs-Medium
und von der Frequenz ab, mit welcher die Düsen aktiviert werden. In der
Richtung senkrecht zu der relativen Bewegung muss, wenn hohe Punkt-Dichte
gefordert ist, der Abstand zwischen individuellen Düsen in der
Reihe von Düsen präzise definiert
sein, um die gewünschte
Dichte zu ergeben. Das bedeutet, die Dichte der Düsen selbst
muss sehr hoch sein. Als eine Alternative zur Verwendung eines Druckkopfs
mit hoher Düsen-Dichte,
kann ein Druckkopf verwendet werden, aufweisend zwei benachbarte
Reihen von Düsen,
welche gegeneinander versetzt sind, um die gewünschte Punkt-Dichte in der Richtung
senkrecht zu der relativen Bewegung des Druckkopfs und des Aufzeichnungs-Mediums
zu erhalten. In dieser Druckkopf-Konfiguration müsste die Aktivierungs-Zeitgebung für die Düsen in den
zwei benachbarten Reihen relativ zueinander verzögert sein, um individuellen
Säulen
(Spalten) in dem Freimachungsvermerk-Bild zu ermöglichen, mit der gewünschten
Punkt-Dichte erzeugt zu werden. In wieder einer anderen Alternative
wird eine Vielzahl von Druckköpfen,
welche geeignet ausgerichtet sind, verwendet, um die gewünschte Punktdichte
zu erzeugen.
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Jeder
der oben erwähnten
Wege des Erzeugens des Freimachungsvermerk-Bildes hat ernste Begrenzungen.
Wird die Verwendung eines einzelnen Druckkopfs betrachtet, aufweisend
nur eine einzelne Reihe von Düsen,
dann steigert die Komplexität
der Erzeugung eines Druckkopfs, welcher die erforderliche Düsen-Dichte
hat und fähig
ist die volle Höhe
des Freimachungsvermerk-Bildes in einem einzelnen Durchlauf zu drucken,
die Kosten des Druckkopfs wegen der Komplexität des Herstellens eines solchen
Druckkopfs, was in niedrigen Herstellungs-Ausbeuten resultiert.
Im Fall der Verwendung zweier benachbarter Reihen von Düsen, welche
zueinander versetzt sind, sind die damit verbundenen Herstellungskosten
ebenfalls relativ hoch und zusätzliche
Komplexität
wird der Mess-Elektronik hinzugefügt, um die verzögerte Aktivierung
von jeder Düse
in jeder der Reihen zu steuern, um das Bild genau zu Erzeugen, ohne
erkennbare Verschiebung oder Verzerrung des Freimachungsvermerk-Bildes. Letztlich,
wenn eine Mehrzahl von ausgerichteten Druckköpfen verwendet wird, werden
die Gesamtkosten des Druck-Mechanismus offensichtlich erhöht, da zwei
Druckköpfe
erforderlich sind anstelle von einem. Außerdem wird, wie in dem oben
diskutierten Fall von zwei benachbarten Reihen von Düsen, die
Komplexität
der Elektronik vergrößert, um die
Aktivierungs-Sequenz der Düsen
in den zwei Druckköpfen
zu steuern.
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US 5,038,153 offenbart eine
Frankier-Maschine mit einem Tintenstrahl-Drucker, bei welchem die
Düsen in
der Bewegungsrichtung der Postsache wie auch senkrecht dazu versetzt
sind. Wegen der Versetzung können
die Tintentropfen-Punkte
auf eine teilweise überlappende
Weise und ohne Lücken
aneinander anschließend
auf einer Postsache aufgebracht werden. In einer bevorzugten Ausführungsform
sind die Tintenstrahl-Düsen
in equidistanten Säulen
senkrecht zur Bewegungsrichtung und in gleicher Weise in equidistanten
Reihen schräg
zu der Bewegungsrichtung angeordnet.
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US 5,467,709 offenbart eine
Postversand-Maschine, in welcher eine digitale Druck-Vorrichtung,
bevorzugt vom Tintenstrahl-Typ,
für die
Bewegung zwischen zwei Druck-Positionen montiert ist, wobei in einer
von diesen die Druck-Vorrichtung einen postalischen Freimachungsvermerk
auf Umschläge
druckt, die durch die Postversand-Maschine geführt werden, und wobei in der
anderen die Druck-Vorrichtung die postalischen Freimachungsvermerke
auf einen Klebeband-Streifen druckt, welcher aus der Postversand-Maschine
extrahiert und an einem Umschlag angebracht wird, der ungeeignet ist,
um durch die Postversand-Maschine geführt zu werden. Es gibt noch
eine dritte Position für
die Druck-Vorrichtung, welche eine Instandhaltungs-Position ist,
in welche die Druck-Vorrichtung nach jedem oder einer vorgegebenen
Anzahl von Druck-Zyklen zum Zweck des Säuberns des Tintenstrahl ausstoßenden Bereichs
der Druck-Vorrichtung und/oder des Aufrechterhaltens einer brauchbar
hohen Dampf-Atmosphere der Tinten-Lösung benachbart zu dem Tintenstrahl-ausstoßenden Bereich
der Druck-Vorrichtung
bewegt wird.
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DE 31 25 426 A1 offenbart
Matrix-Drucker, in welchen Punkt-Erzeugungs-Elemente
in dem Druckkopf, welche wie eine Matrix angeordnet sind, auf eine
solche Weise aktiviert werden, dass ausgewählte Schriftzeichen oder Symbole
während
einer relativen Bewegung zwischen diesem Druckkopf und einem Aufzeichnungs-Medium
erzeugt werden. In diesem Zusammenhang, um Schriftzeichen hoher
Qualität
zu erzeugen, das bedeutet Schriftzeichen aufweisend kontinuierliche
Schriftzeichen-Linien,
ist eine hohe Konzentration von Punkten notwendig. Dieses verlangt
wiederum nach einer korrespondierenden Anzahl von Punkt-erzeugenden
Elementen, wodurch der Druckkopf ziemlich große Dimensionen annimmt und
für entsprechende
normale Maschinen zu teuer wird. Entsprechend dem System in
DE 31 25 426 A1 ist
die Anzahl von Punkt-erzeugenden Elementen so weit reduziert dass
die Punkt-erzeugenden Elemente grob dargestellte Schriftzeichen
entlang der Druck-Linie
in einem ersten Durchlauf erzeugen und in einem folgenden zweiten
Durchlauf die Schriftzeichen unter Verwendung der gespeicherten Punkte
in den Lücken
zwischen den Punkten der grob dargestellten Schriftzeichen vervollständigt werden.
Die Umschalt-Aktion des Druckkopfs zwischen den zwei Durchläufen wird
bewirkt durch paralleles Anheben der Tisch-Führung, angeordnet entlang des Aufzeichnungs-Mediums,
und folglich des Druckkopfs. Diese einfache Steuerungs-Vorrichtung
ist Kosten-effizient und leicht zu installieren, wodurch die Dimension
des schnell beweglichen Druckkopfs nicht vergrößert wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Entsprechend
der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren für das Tintenstrahl-Drucken
eines Bildes bereitgestellt, welches einen Wert auf einem Aufzeichnungs-Medium
anzeigt, wie im Anspruch 1 definiert.
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Die
vorliegende Erfindung stellt auch eine Apparatur bereit für das Drucken
eines postalischen Freimachungsvermerk-Bildes auf einer Postsache, wie
im Anspruch 7 definiert.
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Optionale
Eigenschaften sind in den anderen Ansprüchen definiert.
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Eine
Ausführungsform
stellt ein Verfahren für das
Drucken eines Bildes, das einen Wert anzeigt, einen solchen wie
einen postalischen Freimachungsvermerk, bereit, welches die Anwendung
von kostengünstiger
Druck-Technologie erlaubt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Ansicht eines Porto-Freistemplers;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht der Struktur für das bewegen des Druck-Mechanismus innerhalb
des Porto-Freistemplers der 1;
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3 ist
ein schematisches Blockdiagramm des Steuerungs-Systems des Porto-Freistemplers der 1;
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4(a), (b) und (c) zeigen zusammen die Druck-Reihenfolge
eines repräsentativen
Freimachungs-Vermerk-Schriftzeichens;
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5 zeigt
einen durch das Verfahren der 4 erzeugten
repräsentativen
Freimachungsvermerk; und
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6(a), (b), (c), (d) und (e) zeigen zusammen
ein Verfahren für
das sichere Drucken eines ein Wasserzeichen einschließenden Freimachungsvermerks.
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HINTERGRUND
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Es
wird auf 1 Bezug genommen. In dieser
Figur ist ein neuer Porto-Freistempler 1, aufweisend eine
sehr kleine Stellfläche
und vorgesehen für die
Verwendung im Heim- oder kleinen Geschäfts-Bereich, dargestellt. Postsachen „M" (welche für den Zweck
dieser Anwendung Umschläge,
Labels, flache Papierwaren (flats), etc. einschließen) werden
dem Porto-Freistempler 1 in einer der Richtungen „A" oder „B" zugeführt, bis
ein Sensor (nicht gezeigt), ein solcher wie ein Mikroschalter, durch
die Postsache „M" aktiviert wird und
dadurch die Anwesenheit der Postsache „M" feststellt. Nach Identifikation der
Postsache „M" bewegt sich ein
Druck-Mechanismus 9 (siehe 2) über die
stationäre
Postsache „M", um das Freimachungsvermerk-Bild
zu drucken, wie in größerem Detail
nachfolgend beschrieben wird. Vor dem Drucken wird der Bediener das
erforderliche Porto über
individuelle Tastatur-Tasten 3 eingegeben haben und die
Elektronik in dem kostengünstigen
Freistempler wird verifiziert haben, dass eine bestimmte Porto-Transaktion
erlaubt ist. Daher, wenn die Transaktion einmal genehmigt ist, löst die Feststellung
der Postsache „M" durch den Mikroschalter
die Bewegung des Druck-Mechanismus 9 aus.
Wie in 1 bemerkt, ist in einem oberen Abdeckungs-Teil 7 des
Porto-Freistemplers 1 ein Display 5 angeordnet.
Der Display 5 erlaubt dem Porto-Freistempler 1 jede erforderliche
Eingabe durch den Bediener anzufordern und die Eingaben des Bedieners,
welche durch die Tastatur-Tasten 3 eingegeben wurden, darzustellen.
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Betreffend
die Bewegung des Druck-Mechanismus über die Postsache „M" wird Bezug genommen
auf die 2. 2 zeigt
einen Teil des Porto-Freistemplers 1, welcher unter der
Abdeckung 7 eingebaut ist und welcher die Bewegung des Druck-Mechanismus 9 in
den Richtungen der Pfeile „X" und „Y" erlaubt. Der Druck-Mechanismus 9 ist
bevorzugt ein Tintenstrahl-Drucker, aufweisend eine einzelne Reihe
von Düsen 10,
angeordnet orthogonal zu der Richtung des Pfeiles „X". Jedoch könnte jeder
Punktmatrix-Drucker verwendet werden. Der Druck-Mechanismus 9 ist
drehbar montiert auf einer Führungsstange 11 und
verbunden mit einem endlosen Treibriemen 13, der in Rotation
durch einen Motor 15 angetrieben wird. Daher ist durch
die Bewegung des Motors 15 und des Treibriemens 13 der Druck-Mechanismus 9 fähig in einer
umgekehrten Weise zwischen dem Motor 15 und einer Riemen-Spannrolle 17 bewegt
zu werden. Darüber
hinaus ist das vordere Ende des Druck-Mechanismus 9 auf
einer festen Unterstützungs-Flache 19 gelagert und
gleitet dort entlang. Eine Wartungs-Station ist schematisch bei 21 gezeigt.
Die Wartungs-Station 21 ist eine konventionelle Struktur,
an welcher Reinigen, Wischen und Verschließen der Düsen 10 stattfindet, während der
Zeiten in welchen nicht gedruckt wird. Der Druck-Mechanismus 9 wird
an der Wartungs-Station 21 positioniert, wenn nicht gedruckt wird.
Daher, wenn der Mikroschalter die Anwesenheit der Postsache „M" in dem Porto-Freistempler 1 feststellt,
steuert eine Porto-Freistempler-Steuerung 43 (siehe 3)
den Betrieb des Motors 15, um den Druck-Mechanismus 9 aus
der Wartungsstation 21 und über die Oberfläche der
Postsache „M” zu bewegen,
um den postalischen Freimachungsvermerk darauf zu drucken.
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Wie
zuvor diskutiert und um einen Druck-Mechanismus 9 zu verwenden,
welcher eine Einheit mit niedrigen Kosten und niedriger Düsen-Dichte
ist, ist ein mehrfaches Durchlaufen des Druck-Mechanismus 9 über die
Postsache „M" erforderlich, um
ein Freimachungsvermerk-Bild zu erzeugen, welches eine akzeptabel
hohe Punkt-Dichte in den beiden Richtungen „X" und „Y" aufweist. Die Dichte der Punkte in
der „X" Richtung ist einfach
zu steuern über die
Mikrosteuerung 45 (siehe 3) durch
Koordinieren der Bewegung des Druck-Mechanismus 9 mittels
des Motors 15 in der „X"-Richtung zusammen
mit der Schuss-Frequenz der individuellen Düsen 10. Das bedeutet,
umso langsamer der Druck-Mechanismus 9 in der „X"-Richtung bewegt
wird, umso größer wird
die Punkt-Dichte in dieser Richtung sein. Betreffend die „Y"-Richtung muss der
Druck- Mechanismus 9 nach
jedem Durchlauf des Druck-Mechanismus 9 in der „X"-Richtung in der „Y"-Richtung verschoben werden,
um die Punktdichte des erzeugten Freimachungsvermerk-Bildes entlang
der „Y"-Richtung zu erhöhen.
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Die
bevorzugte Struktur für
das Bewegen des Druck-Mechanismus 9 in der „Y"-Richtung ist der Verschiebungs-Mechanismus 22,
welcher dieses einschließt:
einen Motor 23, welcher funktional eingreift, um ein erstes
Getriebe 25 in jede der beiden Richtungen zu drehen; ein
Getriebe-Segment 27, welches verzahnt ist mit dem ersten
Getriebe 25 und fest auf einer Welle 28 montiert
ist, welche in konventioneller Weise drehbar in dem Porto-Freistempler 1 montiert
ist; ein zweites Getriebe 29, fest montiert auf der Welle 28 und
verzahnt mit einem Verschiebe-Arm 30 durch die Zähne 30a;
und eine L-förmige Gehäuse-Struktur 31,
welche in konventioneller Weise in dem Porto-Freistempler 1 drehbar
montiert ist und in welcher die Führungsstange 11 exzentrisch
zur Zentral-Linie eines Lagerbüchsen-Bereichs
des Gehäuses 31 angeordnet
ist. In einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Gehäuse 31 eine
einzelne Guss-Komponente, welche den Verschiebungs-Arm 30 einschließt. Der
Verschiebe-Mechanismus 22 arbeitet wie folgt. Wenn einmal
der erste Durchlauf des Druck-Mechanismus 9 in der „X"-Richtung vollendet ist
und dieser in seine Ausgangsposition zurückgekehrt ist, verursacht der
Motor 23 eine Drehung des Gehäuses 31 und des Verschiebe-Arms 30 über das Getriebe 25, 27, 29 und 30a.
Die Rotation des Gehäuses 31 verursacht
eine korrespondierende Bewegung der Führungsstange 11. Jedoch,
da die Führungsstange 11 exzentrisch
relativ zu der Zentral-Linie der Lagerbuchse 31a (um welche
das Gehäuse 31 gezwungen
ist zu rotieren) montiert ist, bewegt sich diese entlang eines Bogens,
so dass es eine Bewegung des Druck-Mechanismus 9 überwiegend
in der „Y"-Richtung gibt. Das
Getriebe ist so konstruiert, dass die Bewegung in der „Y"-Richtung eine Funktion des Abstands
zwischen den Düsen 10 und
der auszuführenden
Anzahl von Durchläufen
des Druck-Mechanismus 9 ist,
wie zuvor diskutiert. Es sollte bemerkt werden, dass, nachdem der
Druck-Mechanismus 9 frei ist um die Führungsstange 11 zu
rotieren, während
er auf der Unterstützung 19 lagert,
irgendeine Aufwärts-
oder Abwärts-Bewegung der Führungsstange 11 vernachlässigbar
ist, so dass die Orientierung der Düsen 10 relativ zu
der Postsache „M" im wesentlichen
unverändert
bleibt und die Qualität
des Drucks nicht beeinträchtigt.
Es wird auch bemerkt, dass das gegenüber liegende Ende der Führungsstange 11 in
einem identischen Gehäuse 31 montiert ist,
welches drehbar in dem Haupt-Seiten-Rahmen des Porto-Freistemplers 1 montiert
ist.
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Obwohl
die Synchronisation der Bewegung des Druck-Mechanismus 9 mit
der Aktivierung der Düsen
im Gebiet gut bekannt ist, wird ein kurzer schematischer Überblick über die
Architektur eines Porto-Freistemplers, verwendend solche Prinzipien, in 3 gezeigt.
Der Porto-Freistempler 1 schließt ein: einen Kosten-Mikroprozessor 41,
einen Basis-Mikroprozessor 43, und einen Druck-Mechanismus-Mikroprozessor 45.
Der Kosten-Mikroprozessor 41 führt Kosten-Abrechnung
aus, während
der Basis-Mikroprozessor 43 die Mitteilungs-Wechselwirkung
zwischen dem Bediener und dem Porto-Freistempler 1 über das
Display 5 ausführt.
Zusätzlich agiert
der Basis-Mikroprozessor 43 als
ein Kommunikations-Kanal zwischen dem Kosten-Mikroprozessor 41 und
dem Druck-Mechanismus-Mikroprozessor 45. Der
Porto-Freistempler 1 schließt auch einen konventionellen
Kodierer 47 ein, welcher ein Signal bereitstellt, welches
die „X"-Position des Druck-Mechanismus 9 anzeigt.
Das Kodierer-Signal wird durch den Basis-Mikroprozessor 43 verwendet,
um den Betrieb der Motore 15, 23 zu steuern und
wird durch den Druck-Mechanismus 45 verwendet, um das Aktivieren
der Düsen 10 mit
der Bewegung des Druck-Mechanismus 9 zu
synchronisieren.
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Mit
Bezug zu den 4(a), 4(b) und 4(c) ist eine vergrößerte Ansicht der Schritte
für das
Drucken eines einzelnen Buchstabens mit einer gewünschten vertikalen
Punktdichte unter Verwendung eines Druck-Mechanismus 9 mit einer
niedrigen Düsen-Dichte
dargestellt. 4(a) zeigt das Ergebnis eines
einzelnen Durchlaufs des Druck-Mechanismus 9 für die Erzeugung
des Buchstabens „H". Das bedeutet, annehmend
der Druck-Mechanismus 9 bewegt sich von links nach rechts
in 4(a), dann kann in einer bekannten
Weise aktiviert werden, wenn der Buchstaben „H" erzeugt wird. Es sei angenommen, als
Beispiel und um die Erklärung
zu erleichtern, es gäbe
nur eine Reihe mit 7 Düsen 10 in dem
Druck-Mechanismus 9 und die Geschwindigkeit des Druck-Mechanismus 9 ist
mit der Schuss-Frequenz der Düsen 10 koordiniert
worden, so dass die individuellen Düsen 10 aktiviert werden,
wenn der Druck-Mechanismus 9 an irgendeiner der Säulen-Positionen 3 C1,
C2, C3 und C4 ist. Der Buchstabe „H" wird produziert durch Aktivieren von
allen Düsen 10,
wenn der Druck-Mechanismus bei der Säule C1 ist, durch Aktivieren
der vierten oder mittleren Düse 10,
wenn der Druck-Mechanismus
bei den Säulen
C2 und C3 ist, und zuletzt durch Aktivieren von allen Düsen 10,
wenn der Druck-Mechanismus 9 an der Position der Säule 3 C4
ist. Der Buchstabe „H", erzeugt während dieses
ersten Durchlaufs des Druck-Mechanismus 9,
hat eine niedrige Punktdichte. Das bedeutet die Punkte in der vertikalen
Richtung des Buchstabens „H" sind ziemlich voneinander getrennt,
so dass eine große
Menge weißen
Hintergrunds des Papiers durchscheint. Um die visuelle Qualität des Buchstabens „H" in diesem Beispiel
zu verbessern, wird ein zweiter Durchlauf des Druck-Mechanismus 9 ausgeführt, welcher
komplementäre
Natur bezüglich
des ersten Durchlaufs hat. Das bedeutet, während eines zweiten Durchlaufs
des Druck-Mechanismus 9, entweder von links nach rechts
oder von rechts nach links, wird ein identisches Bild des Buchstabens „H" erzeugt. Der einzige Unterschied
zwischen dem ersten und dem zweiten Bild des Buchstabens „H" ist, dass während des zweiten
Durchlaufs der Druck-Mechanismus 9 um die Hälfte des
vertikalen Abstands zwischen den Tintenpunkten des ersten Bildes
nach unten verschoben ist. Während
des zweiten Durchlaufs des Druck-Mechanismus 9 werden die
Düsen 10 auch
gesteuert um bei den Säulen
C1, C2, C3 und C4 genau so wie in dem ersten Durchlauf aktiviert
zu werden, so dass die Punktdichte in der Richtung der Bewegung
des Druck-Mechanismus 9 nicht
verändert
wird. 4(b) zeigt, dass der während des
zweiten Durchlaufs produzierte Buchstabe „H" um die Hälfte des Vertikalabstands Mitte-zu-Mitte „Z" der Punkte des ersten
Bildes „H" verschoben ist.
Während
die 4(a) und 4(b) getrennt
gezeigt wurden, um exakt zu definieren, welches Bild während jeweils
dem ersten und dem zweiten Durchlauf des Druck-Mechanismus 9 erzeugt
wird, zeigt 4(c) das letztlich produzierte Bild „H", welches eine verschränkte Kombination
der während
des ersten und zweiten Durchlaufs des Druck-Mechanismus 9 erzeugten
individuellen „H"'s ist. Es ist ganz klar, dass das letzlich
erzeugte Bild „H" in der vertikalen
Richtung eine Punktdichte hat, die zwei mal so groß ist, wie
die vertikale Punktdichte, individuell produziert während jeweils
des ersten oder des zweiten Durchlaufs des Druck-Mechanismus 9.
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Die
obige Prozedur kann für
zusätzliche Durchläufe des
Druck-Mechanismus 9 wiederholt werden,
um die Punktdichte des letzlich produzierten Bildes in der vertikalen
oder Höhen-Richtung des Bildes
zu vergrößern. Damit
würde zum
Beispiel, wenn das letztlich erzeugte „H" drei Durchläufe des Druck-Mechanismus 9 erfordert,
vor dem zweiten Durchlauf der Druck-Mechanismus 9 entlang der Höhe des Bildes
um 1/3 des Abstandes der Düsen 10 und
vor dem dritten Durchlauf wiederum um 1/3 des Abstandes der Düsen 10 relativ
zu der Position des Druck-Mechanismus 9 während dessen
zweiten Durchlaufs verschoben. Daher ist der Abstand für jeden
Durchlauf abhängig
von der Anzahl der Durchläufe
und dem Düsen-Abstand.
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Während die
obige Beschreibung zur Einfachheit nur auf das Drucken eines einzelnen
Buchstaben angewandt war, haben die Anmelder dieses grundlegende
Prinzip für
das Erzeugen eines ganzen Freimachungsvermerk-Bildes angewandt. 5 zeigt
ein vergrößertes repräsentatives
Beispiel eines typischen postalischen Freimachungsvermerks, welcher
durch den Porto- Freistempler 1 für Verwendung in
den Vereinigten Staaten gedruckt werden kann. Der postalische Freimachungsvermerk 51 schließt ein:
ein graphisches Bild 53, enthaltend 3 Sterne in der oberen
linken Ecke, die Wendung „UNITED
STATES POSTAGE" und
das Adler-Bild; eine Identifikations-Nummer 55 des Freistemplers;
ein Datum der Ablieferung 57; den Ursprungs-Zipcode 59;
das herausgebende Post-Office 61, welches der Einfachheit halber
durch die Worte „SPECIMEN
SPECIMEN" angezeigt
ist; einen Stück-Zähler 65;
eine Prüfziffern-Zahl 67;
eine Verkäufer
ID-Nummer 69; einen Verkäufer Token 71; einen
postalischen Token 73; und eine Mehrfachdurchlauf Prüfziffer 75.
Während die
meisten der Bereiche des Freimachungsvermerk-Bildes 51 selbsterklärend sind,
erfordern einige wenige eine kurze Erläuterung. Die Verkäufer ID-Nummer
identifiziert den Hersteller des Freistemplers und die Verkäufer-Token.
Nummern und die postalischen Token-Nummern sind verschlüsselte Nummern,
welche durch den Hersteller und das Post-Office jeweils verwendet
werden können,
um zu verifizieren ob ein gültiger
Freimachungsvermerk produziert worden ist.
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Der
Freimachungsvermerk in 5 ist einfach ein repräsentatives
Beispiel und die darin enthaltene Information wird von Land zu Land
variieren. In dem Zusammenhang dieser Anwendung werden die Ausdrücke Freimachungsvermerk
und Freimachungsvermerk-Bild verwendet, um irgendwelche spezifischen
Anforderungen irgendeines Landes einzuschließen.
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Die
Anmelder verwendeten ursprünglich
einen Ansatz mit drei Durchläufen
für das
Erzeugen des Freimachungsvermerks 51, wie oben in Verbindung
mit 4 beschrieben. In ihren anfänglichen Experimenten
verwendeten die Anmelder einen Druck-Mechanismus 9, aufweisend
eine einzelne Säule
von Düsen,
welche fähig
waren eine Punktdichte von 80 dpi zu erzeugen. Die Tropfen-Größe von jeder
Düse war
ungefähr
50 Pico-Liter, resultierend in einer durchschnittlichen auf dem
Papier erzeugten Tintenpunkt-Größe von 4,2
Tausendstel im Durchmesser. Damit wäre für eine einzelne durch die Düsen 10 erzeugte
Spalte ungefähr
2/3 der Streifen-Fläche
frei von Tinte. Daher wurden, um so gut wie möglich eine geschlossene Linie
in jeder Spalte zu erzeugen, drei Durchläufe des Druck-Mechanismus 9 entweder
in Richtung von rechts nach links oder von links nach rechts ausgeführt, wie
betrachtet in 5. Der erste Durchlauf des Druck-Mechanismus 9 erzeugte
das Freimachungsvermerk-Bild 51, aufweisend in der Höhe eine
Punktdichte von 80 dpi. Darüber
hinaus war die Bewegung des Druck-Mechanismus 9 mit der
Schuss-Frequenz der Düsen 10 synchronisiert,
um entlang der Länge
des Freimachungsvermerk-Bildes
eine Punktdichte von 240 dpi zu erzeugen. Während des zweiten und dritten Durchlaufs
des Druck-Mechanismus 9 über die durch den Freimachungsvermerk 51 überdeckte
Fläche wurde
der Druck-Mechanismus 9 jeweils um 1/3 des Abstands der
Düsen 10 verschoben,
um so ein endgültiges
Freimachungsvermerk-Bild 51 zu erzeugen, welches die Kombination
von drei verschränkten
vollen Freimachungsvermerk-Bildern war. Das letztlich erzeugte Freimachungsvermerk-Bild
hatte eine Punktdichte von 240 dpi in der Längs-Richtung und war etwa 0,8
Inch hoch. Es ist wichtig zu bemerken, dass die drei individuellen
Freimachungsvermerk-Bilder, die in jedem Durchlauf gedruckt werden,
kein identisches Punkt-Muster haben müssen. Eher wird jedes während dem
jeweiligen Durchlauf gedruckte Bild visuell wie ein Freimachungsvermerk 51 erscheinen,
aber deren individuelle Punkt-Muster können etwas differieren, abhängig von
der erwünschten Punktdichte
und Stärke
von bestimmten Teilen des letztlich kombinierten Freimachungsvermerks 51.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Während das
obige Verfahren den Freimachungsvermerk 51 erzeugt, welcher
fähig ist
durch OCR-Ausrüstung
wie auch durch die Erkennungs/Entwerter-Maschine gelesen zu werden,
existiert ein potentielles Sicherheitsproblem darin, dass jemand
drei Umschläge
in den Porto-Freistempler 1 gestapelt hat und nach jedem
Durchlauf des Druck-Mechanismus 9 einen Umschlag herausgezogen
hat, es würden
dann drei Umschläge
produziert, jeder aufweisend ein Freimachungsvermerk-Bild 51 mit
240 dpi × 80
dpi. Da die Dichte dieser individuellen Freimachungsvermerk-Bilder
kaum durch die Erkennungs/Entwerter-Maschine festgestellt würde oder
durch die OCR-Ausrüstung
lesbar wäre,
existiert noch ein Risiko, dass alle 3 Umschläge verwendet werden könnten, obwohl
der Porto-Freistempler 1 nur das Drucken von einem einzelnen
Freimachungsvermerk abgerechnet hat. Das bedeutet, auch wenn die
Erkennungs/Entwerter-Maschine den Freimachungsvermerk nicht festgestellt
hat, würden
die Umschläge
einfach zu einer anderen Station zur visuellen Inspektion weitergegeben.
Es ist durchaus möglich,
dass während
der visuellen Inspektion der 80 × 240 dpi Freimachungsvermerk
als ein gültiger Freimachungsvermerk
betrachtet werden könnte.
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Die 6(a), (b), (c), (d) und (e) zeigen eine Modifikation
des oben beschriebenen Verschränkungs-Druck-Verfahrens, welche
das oben diskutierte Sicherheitsproblem überwindet. Dieses Verfahren schließt das Drucken
in nur zwei Durchläufen
ein und erfordert das Drucken eines Wasserzeichen-Feldes in einem
Teil oder der gesamten Freimachungsvermerk-Fläche. Das bedeutet, während eines
ersten Durchlaufs des Druck-Mechanismus 9 wird der Freimachungsvermerk 84 erzeugt,
aufweisend eine Punktdichte entlang seiner Höhe von 80 dpi und eine Punktdichte
entlang seiner Länge
von 480 dpi. Zusätzlich
zu dem Freimachungsvermerk 84 wird in dem ersten Durchlauf
also ein Wasserzeichen 85 erzeugt. Das Wasserzeichen 85 schließt eine
Vielzahl vertikaler welliger Linien 85(a) ein. Während des
ersten Durchlaufs des Druck-Mechanismus 9 wird das Wasserzeichen 85 so
gedruckt, dass es den Bild-Kontrast nicht signifikant reduziert,
wodurch ermöglicht
wird, dass der Freimachungsvermerk 84 klar sichtbar ist.
Das Wasserzeichen 85 ist jedoch ausreichend dicht, so dass
ein Teil davon 85(b), in welchem Tintenpunkte fehlen, in
großen
Buchstaben eine Warnung ausdrückt,
eine solche wie das Wort „VOID". Vor dem zweiten
Durchlauf des Druck-Mechanismus 9, wird dieser entlang
der Höhe
des Freimachungsvermerks 84 um ½ Abstand der Düsen 10 verschoben.
Dann, während
des zweiten Durchlaufs wird ein vollständiger Freimachungsvermerk
mit 80 × 80
dpi (nicht gezeigt) in verschränkter
Beziehung zu dem zuerst erzeugten Freimachungsvermerk 84 erzeugt.
Darüber
hinaus werden während
des zweiten Durchlaufs des Druck-Mechanismus 9 Tintenpunkte auch
angebracht, um die „VOID"-Phrase des Wasserzeichens 85 zu
füllen,
praktisch eliminierend jede visuelle Erkennbarkeit des Wortes „VOID", und um das endgültige Freimachungsvermerk-Bild 86 der 6(b) zu erzeugen. Entsprechend, wenn zwei Umschläge zusammen
gestapelt werden, würde
das nach dem ersten Durchlauf erzeugte Freimachungsvermerk-Bild 84 eine
visuelle Anzeige enthalten, dass das Freimachungsvermerk-Bild 84 ungültig ist, da
das Wasserzeichen das Wort „VOID" enthält.
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Die 6(c) und 6(d) zeigen
jeweils diese Bereiche 85, 87 des endgültigen Wasserzeichens 89, welche
während
der ersten und zweiten Durchläufe erzeugt
werden, während 6(e) die verschränkte Kombination dieser beiden
Durchläufe
darstellt.