DE10027261A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen einer Düsenaustrittsfläche an einem Druckkopf eines Tintenstrahldruckers - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen einer Düsenaustrittsfläche an einem Druckkopf eines TintenstrahldruckersInfo
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Reinigen einer Düsenaustrittsfläche (31) an einem Druckkopf eines Tintenstrahldruckers mittels eines Reinigungskopfes, wobei die Druckfarbe mit einer Rakel (28) am Reinigungskopf von der Düsenaustrittsfläche (31) abgestriffen und mit einem am Reinigungskopf angeschlossenen Unterdruckerzeuger abgesaugt wird. DOLLAR A Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß die Druckfarbe (65) aus dem Inneren mindestens einer Düse (8) der Düsenaustrittsfläche (31) herausgesaugt wird, daß dabei der Reinigungskopf eine mittels des Unterdruckerzeugers vakuumbeaufschlagte Evakuationskammer (63) über der Öffnung (67) der Düse (8) bildet und daß dabei die Evakuationskammer (63) hermetisch abgedichtet wird. DOLLAR A Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung, mittels welcher sich das Verfahren durchführen läßt.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Reinigen einer
Düsenaustrittsfläche an einem Druckkopf eines Tintenstrahldruckers mittels eines
Reinigungskopfes, wobei die Druckfarbe mit einer Rakel am Reinigungskopf von
der Düsenaustrittsfläche abgestriffen und mit einem am Reinigungskopf
angeschlossenen Unterdruckerzeuger abgesaugt wird, nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1, und auf eine Vorrichtung zum Reinigen einer Düsenaustrittsfläche
an einem Druckkopf eines Tintenstrahldruckers mittels eines Reinigungskopfes,
der aus einer Rakel besteht und an einem Unterdruckerzeuger angeschlossen ist,
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 4.
Ein bei Tintenstrahldruckern häufig auftretendes Problem ist es, daß sich
Tintenreste und Papierstaub an den Düsenaustrittsflächen festsetzen, weshalb
diese des öfteren abgewischt werden müssen.
Dafür kann eine in der DE 40 00 454 C2 beschriebene Wischeinrichtung
Verwendung finden. Die beschriebene Wischeinrichtung weist nur eine einzige als
obere Lippe bezeichnete Rakel auf.
Es kann passieren, daß die Rakel beim Überstreifen der Düsenaustrittsfläche
nicht alle zu entfernenden Verschmutzungen und Reste erfaßt. Infolgedessen
muß die Düsenaustrittsfläche mehrmals mit der Rakel abgewischt werden,
wodurch sich der Zeitaufwand für die Reinigung und die Stillstandszeit des
Tintenstrahldruckers merklich erhöhen.
Eine weitere Unzulänglichkeit der beschriebenen Wischeinrichtung ist darin zu
sehen, daß deren Unterdruckpumpe über die zur Umgebung hin offene
Absaugbohrung einen starken Fremdluftstrom ansaugt, welcher nicht nur einen
geringen Wirkungsgrad der Vorrichtung bedingt sondern auch einem
Heraussaugen der Tinte aus dem Düseninneren entgegensteht.
Die Wischeinrichtung hat einen Reinigungskopf, der aus einem mit der
Unterdruckpumpe verbundenen Trägerteil besteht, in welches die Wischlippe
eingesetzt ist. Der Reinigungskopf ist zur Reinigung der Düsenaustrittsfläche
oberhalb dieser angeordnet. Bei dieser Anordnung ist nicht sichergestellt, daß
nach der Reinigung der Düsenaustrittsfläche keine Tinte vom Reinigungskopf auf
die Düsenaustrittsfläche zurücktropft.
Ein als Druckerwagen bezeichneter und mit der Wischeinrichtung abwischbarer
Druckkopf wird relativ zur stillstehenden Wischlippe bewegt, so daß diese über die
Düsenaustrittsfläche am Druckkopf streift. Eine solche Konstruktion ist zwar
eventuell für einen leichten Druckerwagen mit einer nur wenige Düsen
aufweisenden kleinflächigen Düsenaustrittsfläche geeignet, nicht jedoch für einen
schweren Druckkopf. Für das Bedrucken großer Bedruckstofformate mit hohen
Druckgeschwindigkeiten ist ein Druckkopf mit einer mit vielen Düsen besetzten
großflächigen Düsenaustrittsfläche günstiger. Ein solcher Druckkopf ist jedoch in
der Regel auch vergleichsweise schwer und erfordert aufgrund seiner
Massenträgheit einen aufwendigen Antriebsmechanismus, eine große
Antriebsleistung, und einen großen freien Bewegungsraum, um den Druckkopf
relativ zur Wischlippe bewegen zu können.
Ferneren Stand der Technik bilden die DE 197 04 003 A1, die EP 0 389 481 B1
und die US 5,730,538.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Reinigen einer Düsenaustrittsfläche an einem Druckkopf eines
Tintenstrahldruckers zu schaffen, mittels denen die Düsenaustrittsfläche schnell
und gründlich gereinigt werden kann.
Die gestellte Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 4
gelöst.
Der im erfindungsgemäßen Zusammenhang verwandte Begriff "Druckfarbe"
umfaßt sowohl wasserbasierende Tinten als auch Farben anderer
Zusammensetzung, z. B. strahlungsinduziert härtbare Farben - sogenannte UV-
Farben -, die mit dem Tintenstrahldrucker (Ink-Jet-Drucker) verdruckbar sind.
Die im Druckkopf befindliche Farbe neigt manchmal zur Bildung von Luftblasen,
die sich in den Ecken innerhalb des Druckkopfes und der Düsen festsetzen.
Vorteilhaft am erfindungsgemäßen Verfahren ist, daß diese Lufteinschlüsse
zusammen mit der Farbe aus den Düsenbohrungen entfernt werden können, so
daß durch die Lufteinschlüsse bedingte Druckstörungen ausgeschlossen sind.
Auch beim Abrakeln der Düsenaustrittsfläche in die Düsenbohrung
hineingewischter Papierstaub kann durch die Vakuumbeaufschlagung der
Düsenbohrung über die Evakuationskammer und die Düsenöffnung sicher aus der
Düsenbohrung herausgesaugt werden.
Durch die hermetische Abdichtung der vom Reinigungskopf zusammen mit der
Düsenaustrittsfläche gebildeten Evakuationskammer ist ein Ansaugen von
Fremdluft in diese hinein ausgeschlossen oder zumindest soweit eingeschränkt,
daß es die Funktion nicht beeinträchtigt. Zur hermetischen Abdichtung des
Spaltes zwischen dem Reinigungskopf und der Düsenaustrittsfläche kann der
Reinigungskopf eine ein- oder mehrteilige Dichtung aufweisen. Die Dichtung kann
über den Reinigungskopf an die Düsenaustrittsfläche angepreßt an dieser
entlangschleifen und dadurch zeitweise die Öffnung der auszusaugenden Düse
oder die Öffnungen der auszusaugenden Düsen umschließen, wodurch das
Vakuum in der zur Düsenaustrittsfläche hin offenen - oder mit anderen Worten
gesagt von der Düsenaustrittsfläche verschlossenen - Evakuationskammer auch
in der Düsenbohrung bzw. den Düsenbohrungen wirksam wird. Die Dichtung
besteht vorzugsweise aus einem abriebfesten und elastischen Material, z. B. aus
Gummi, Polyurethan oder einem anderen Kunststoff. Vorzugsweise wird die
Dichtung von der Rakel oder mehreren Rakeln des Reinigungskopfes gebildet.
Die Rakel oder Rakeln können dazu aus einem der zuvor genannten Materialien
bestehen und als elastische Wischlippen ausgebildet sein.
Vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, daß beim Abwischen der
Düsenaustrittsfläche von der die Düsenaustrittsfläche zuerst überstreichenden
ersten Rakel nicht erfaßte Verschmutzungen von der zweiten Rakel erfaßt
werden, die der ersten Rakel unmittelbar nachfolgend die Düsenaustrittsfläche
überstreicht.
Die Rakeln können am Reinigungskopf ausgebildet sein, indem der
Reinigungskopf und die Rakeln als ein einziges Bauteil, z. B. als ein einziges
Spritzgußteil aus Polyurethan, ausgebildet sind.
Vorzugsweise sind die Rakeln am Reinigungskopf angebracht und bestehen sie
aus einem anderen Material als der Reinigungskopf. Dies ist hinsichtlich einer
formstabilen Ausbildung des Reinigungskopfes, der z. B. aus einem harten
Kunststoff besteht, und einer weichelastischen Ausbildung der Rakeln, die z. B.
aus Gummi bestehen, vorteilhaft. Die Rakeln können leicht austauschbar am
Reinigungskopf befestigt und z. B. in diesem eingeklemmt sein. Bei einem
Abriebverschleiß der Rakeln können die verschlissenen Rakeln ohne Austausch
des kompletten Reinigungskopfes somit einfach vom Reinigungskopf gelöst und
durch neuwertige Rakeln ersetzt werden.
Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens und der Vorrichtung ergeben sich
aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung und der Zeichnung.
Bei einer hinsichtlich der Vakuumbeaufschlagung der zu reinigenden Düse
vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung mündet der Unterdruckerzeuger
zwischen den Rakeln im Reinigungskopf, wobei die Mündung eine
vakuumbeaufschlagbare Evakuationskammer im Zwischenraum zwischen den
Rakeln bildet, die zeitweise mit der Öffnung der zu reinigenden Düse infolge der
Abstreifbewegung in Überdeckung kommt. Vorzugsweise mündet eine den
Unterdruckerzeuger mit dem Reinigungskopf verbindende Saugleitung zwischen
den beiden Rakeln.
Bei einer hinsichtlich einer kostengünstigen Fertigung vorteilhaften
Ausführungsform sind die Rakeln multifunktional als Dichtungen ausgebildet und
dichten die Evakuationskammer zwischen dem Reinigungskopf und der
Düsenaustrittsfläche ab.
Bei einer hinsichtlich der Reinigung eines großen und schweren Druckkopfes,
dessen Düsenaustrittsfläche mit vielen Düsenreihen versehen ist, vorteilhaften
Ausführungsform ist der Reinigungskopf über ein erstes Getriebe entlang der
Düsenaustrittsfläche und/oder über ein zweites Getriebe zur Düsenaustrittsfläche
hin und von dieser wieder weg bewegbar. Dadurch daß hierbei der
Reinigungskopf motorisch bewegt wird, ist es möglich, daß der Druckkopf
während der Reinigung in seiner Lage verbleibt. Vorzugsweise dient ein einziger
elektrischer Motor sowohl zum Antrieb der Horizontalbewegung des
Reinigungskopfes entlang der Düsenaustrittsfläche über das erste Getriebe als
auch zum Antrieb der Vertikalbewegung des Reinigungskopfes relativ zur
Düsenaustrittsfläche über das zweite Getriebe.
Bei einer hinsichtlich des Antriebes der Horizontalbewegung und der
Vertikalbewegung des Reinigungskopfes mittels desselben Motors vorteilhaften
Ausführungsform ist das erste Getriebe ein Getriebe aus der Gruppe der
Zugmittelgetriebe. Bei einem solchen Zugmittelgetriebe sind zwei nicht
benachbarte Getriebeglieder über ein schmiegsames (Riemen, Band, Seil) oder
vielgelenkiges (Kette) Zugmittel gekoppelt. Die Bewegungsübertragung von dem
einen Getriebeglied auf das andere Getriebeglied über das Zugmittel erfolgt durch
Reibung, durch Formpaarung oder durch Befestigung des Zugmittels an den
Getriebegliedern, die z. B. Scheiben sein können. Das Zugmittel kann
geschlossen - das heißt endlos - oder offen sein. Das Zugmittel kann
kontinuierlich in eine Umlaufrichtung umlaufend oder vorzugsweise sich
abwechselnd in zwei verschiedene Bewegungsrichtungen hin- und herbewegend
angetrieben sein. Vorzugsweise bilden zwei Zahnräder die gekoppelten
Getriebeglieder und ist ein mit den Zahnrädern kämmender Zahnriemen das
Zugmittel.
Bei einer ebenfalls hinsichtlich des Antriebs sowohl der Horizontalbewegung des
Reinigungskopfes als auch der Vertikalbewegung des Reinigungskopfes mittels
desselben Motors vorteilhaften Ausführungsform ist das zweite Getriebe ein
Kurvengetriebe. Vorzugsweise ist die Kurve des ebenen Kurvengetriebes
unbeweglich an der Vorrichtung angeordnet und wird der Reinigungskopf durch
das erste Getriebe in Kontakt zur Kurve an dieser entlanggeführt. Die Kurve kann
zudem so konturiert sein, daß sie den Reinigungskopf zur Düsenaustrittsfläche hin
bewegt bzw. anhebt und von der Düsenaustrittsfläche weg bewegt bzw. absenkt.
Die Kurvenkontur bewirkt somit, daß die Rakeln aus einer Abstandsposition in
Anlage an der Düsenaustrittsfläche gestellt werden, daß die Rakeln während des
Überstreifens der Düsenaustrittsfläche zeitweise in Kontakt mit dieser gehalten
werden und daß die Rakeln danach wieder auf Abstand zur Düsenaustrittsfläche
gestellt werden. Die Kurve kann eine dementsprechend konturierte
Führungsschiene oder Führungsnut sein, welche dem Reinigungskopf eine zur
Düsenaustrittsfläche senkrechte Bewegungskomponente aufzwingt. Der
Reinigungskopf kann als ein Schlitten ausgebildet sein, der entlang der
Kurvenkontur gleitet. Vorzugsweise ist der Reinigungskopf als ein Wagen
ausgebildet, der entlang der Kurvenkontur rollt.
Bei einer hinsichtlich des Vermeidens von wieder aus dem Reinigungskopf heraus
tropfender oder auf die Düsenaustrittsfläche sickernder Farbe vorteilhaften
Ausführungsform sind der Reinigungskopf und die Rakeln unterhalb der
Düsenaustrittsfläche an dieser entlang beweglich gelagert. Diese Anordnung des
Reinigungskopfes ist auch hinsichtlich der Abführung der von der
Düsenaustrittsfläche abgerakelten und mit Papierstaub oftmals stark
verschmutzten Farbe vorteilhaft. Diese braucht nicht mittels des
Unterdruckerzeugers abgesaugt werden, sondern kann durch die
Schwerkraftwirkung über den Rücken einer oder mehrerer der Rakeln in den unter
dieser befindlichen Teil des Reinigungskopfes hinein und von diesen in einen
Auffangbehälter fließen.
Bei einer hinsichtlich der Wiederverwendung der aus dem Düseninneren
herausgesaugten Farbe zum Drucken vorteilhaften Ausführungsform ist der
Reinigungskopf über ein Rückleitungssystem mit dem Druckkopf verbunden. Das
Rückleitungssystem kann ein zur Umgebung hin offener oder geschlossener
Farbkreislauf sein. Teile des Rückleitungssystemes sind der Unterdruckerzeuger
und die im Reinigungskopf mündende Saugleitung. Die aus den Düsenbohrungen
abgesaugte Farbe enthält zwar drucktechnisch störende Lufteinschlüsse, welche
sich nach dem Absaugen der Farbe auflösen, jedoch ist die abgesaugte Farbe, im
Gegensatz zur von der Düsenaustrittsfläche abgerakelten Farbe, kaum durch
Papierstaub oder abgeschmierte andere Druckfarbe verschmutzt. Deshalb ist es
ökologisch und ökonomisch sehr zweckmäßig, die abgesaugte Farbe nicht wie die
abgerakelte Farbe zu entsorgen sondern zum Drucken zu verwenden. Die
vorteilhafte Trennung der abgerakelten Farbe von der abgesaugten Farbe ist auf
einfache Weise möglich, indem jeder der Rakeln in Abstreifrichtung gesehen ein
in den Reinigungskopf führender Ablauf- oder Absaugkanal vorgeordnet ist. Der in
Rakelbewegungsrichtung gesehen ersten Rakel kann ein Ablaufkanal für die
abgerakelte Farbe und der zweiten Rakel die zwischen jener und der ersten Rakel
mündende Saugleitung als ein Absaugkanal für die wiederverwendbare Farbe
vorgeordnet sein.
Bei einer hinsichtlich einer Integration des Tintenstrahldruckers in eine Offset-
und/oder Rotationsdruckmaschine oder einem gekoppelten Inlinebetrieb des
Tintenstrahldruckers mit der Druckmaschine vorteilhaften Ausführungsform ist der
Tintenstrahldrucker modular ausgebildet und besteht aus einem Druckmodul mit
dem Druckkopf und einem Reinigungsmodul, zu dem der Reinigungskopf und die
diesen bewegenden Getriebe gehören. Das Reinigungsmodul ist zur Reinigung
des Druckkopfes mit dem Druckmodul des Tintenstrahldruckers zusammensetzbar
und nach der Reinigung wieder vom Druckmodul entfernbar. Beispielsweise kann
das Reinigungsmodul bedarfsweise in den Tintenstrahldrucker und/oder die
Druckmaschine eingeschoben werden und nach der Reinigung wieder
herausgezogen werden. Der Tintenstrahldrucker und/oder die Druckmaschine
können in deren Seitenwand ein Fenster aufweisen, durch welches das
Reinigungsmodul hindurchschiebbar ist. Vorzugsweise ist die horizontale
Einschubrichtung des Reinigungsmoduls senkrecht zur
Bedruckstofftransportrichtung der Druckmaschine und/oder der des
Tintenstrahldruckers und auch senkrecht zur Bewegungsrichtung des
Reinigungskopfes entlang der Düsenaustrittsfläche.
Das leicht transportable Reinigungsmodul des zusammensetzbaren und modular
aufgebauten Tintenstrahldruckers ist vorzugsweise der erfindungsgemäßen
Vorrichtung entsprechend ausgebildet und kann auch eine davon abweichend
ausgebildete Reinigungsvorrichtung sein, welche dementsprechend kompatibel
ausgebildet ist, daß sie zur Reinigung des Druckkopfes mit dem restlichen
Tintenstrahldrucker zusammensetzbar ist. Deshalb ist der Rückbezug des
Anspruchs 14 auf den Anspruch 13 lediglich optional.
Vorzugsweise ist der Tintenstrahldrucker einer Offsetdruckmaschine, die eine
Rotationsdruckmaschine sein kann, oder einer Rotationsdruckmaschine, die eine
Offsetdruckmaschine sein kann, zum kombinierten Betrieb als deren Eindruck-
oder Numerierwerk zugeordnet. Mit der Druckmaschine bereits mehrfarbig
bedruckter bogenförmiger Bedruckstoff kann somit vorteilhafterweise mittels des
Tintenstrahldruckers zusätzlich mit individualisierenden Kennzeichnungen, z. B.
wechselnden Strichcodes, fortlaufenden Numerierungen oder unterschiedlichen
Empfängeradressen bedruckt werden. Dazu kann der Tintenstrahldrucker der in
Bedruckstofftransportrichtung gesehen letzten Offsetdruckeinrichtung der
Druckmaschine nachfolgend in die Druckmaschine integriert sein. Der
Tintenstrahldrucker kann mit der Druckmaschine dazu aber auch über eine
Bedruckstofftransporteinrichtung gekoppelt sein, welche den Bedruckstoff von der
Druckmaschine zum Tintenstrahldrucker transportiert. Die Transporteinrichtung
kann beispielsweise ein Transportband sein, auf welchem in der Druckmaschine
bedruckte Bedruckstoffbögen zum Tintenstrahldrucker transportiert werden. Das
Transportband kann in den Tintenstrahldrucker hineinreichen, so daß der auf dem
Transportband aufliegende Bedruckstoffbogen mit dem Druckkopf im
Inkjetverfahren bedruckt werden kann.
Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Aufbau der
erfindungsgemäßen Vorrichtung werden nachfolgend mit Bezug auf die
Zeichnung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles beschrieben.
Es zeigt:
Fig. 1 einen Tintenstrahldrucker mit einem aus diesem
herausgezogenen Reinigungsmodul und mit einem abgesenkten
Druckkopf im Querschnitt,
Fig. 2 den Tintenstrahldrucker mit angehobenem Druckkopf gemäß dem
Schnittverlauf II-II (Querschnitt),
Fig. 3 den Tintenstrahldrucker in einer dem Schnittverlauf III-III
(teilweiser Längsschnitt) entsprechenden Draufsicht,
Fig. 4 den Tintenstrahldrucker mit quer zur Bedruckstofftransportrichtung
in diesen eingeschobenem Reinigungsmodul im Querschnitt,
Fig. 5 den Tintenstrahldrucker und das Reinigungsmodul mit einem in
Bedruckstofftransportrichtung verfahrbaren Reinigungskopf in
einer dem Schnittverlauf V-V (Längsschnitt) entsprechenden
Seitenansicht,
Fig. 6 den Reinigungskopf in einer Schnittdarstellung gemäß dem
Schnittverlauf VI-VI,
Fig. 7 den Reinigungskopf in einer Schnittdarstellung gemäß dem
Schnittverlauf VII-VII,
Fig. 8 den Tintenstrahldrucker und das Reinigungsmodul mit dem
Reinigungskopf in einer dem Schnittverlauf VIII-VIII
entsprechenden Seitenansicht
und
Fig. 9 eine Düse des Druckkopfes aus Fig. 5 in vergrößerter Darstellung
als Einzelheit.
Einer Druckmaschine 1, welche als eine Rotationsdruckmaschine ausgebildet ist
und die bogenförmigen Bedruckstoff 2 nach dem Offsetprinzip bedruckt, ist in
Bedruckstofftransportrichtung gesehen ein Tintenstrahldrucker 3 nachgeordnet.
Ein Druckkopf 4 des Tintenstrahldruckers 3 ist wahlweise in eine
Druckstellung 4.1 - Fig. 1 - nah am Bedruckstoff 2 oder in eine vom Bedruckstoff 2
zurückgezogene Reinigungsstellung 4.2 - Fig. 2 bis 8 - verlagerbar. Eine
Transporteinrichtung 5, welche als ein Saugbandsystem ausgebildet ist, dient dem
Bedruckstofftransport von der Druckmaschine 1 zum Tintenstrahldrucker 3 hin
und unter den Druckkopf 4 an diesem vorbei. Das Saugbandsystem besteht aus
einem Saugtisch 6 und einem umlaufenden Transportband 7, welches über den
Saugtisch 6 geführt ist. Der Bedruckstoff 2 wird durch Öffnungen im
Transportband 7 hindurch an jenes angesaugt und dadurch passergenau auf
dem Transportband 7 festgehalten, so daß der Bedruckstoff 2 mittels des
Druckkopfes 4 bedruckt werden kann, wenn er sich unter diesem befindet.
Wenn sich der Druckkopf 4 in seiner zur Transporteinrichtung 5 hin verlagerten
Druckstellung 4.1 befindet, kann er den Bedruckstoff 2 nach einem "drop on
demand" bezeichneten Inkjetprinzip bedrucken, wobei Düsen 8 des Druckkopfes 4
druckbildgerecht angesteuert werden, so daß aus den Düsen 8 nur dann
Tröpfchen ausgestoßen werden, wenn diese auch auf dem auf dem
Transportband 7 aufliegendem Bedruckstoff 2 ankommen sollen.
Der Druckkopf 4 ist aus mehreren Düsenmodulen 9 zusammengesetzt, von denen
jede mehrere Pumpkammern mit je einer darin angeordneten, als Pumpe oder
Pumpaktor fungierenden und angesteuerten Piezofolie umfaßt. Am Ende jeder
Pumpkammer 10 befindet sich eine der Düsen 8, aus der die Farbtröpfchen
ausgestoßen werden. Die Düsen 8 eines jeden Düsenmoduls 9 sind in einer
Reihe mit konstantem Abstand A zueinander angeordnet. Um eine hohe
Auflösung zu erreichen, sind die Düsenmodule 9 quer zur
Bedruckstofftransportrichtung R jeweils um ein Pixel zueinander versetzt und in
Bedruckstofftransportrichtung R hintereinander und angeordnet. Der Abstand A
entspricht somit dem Produkt aus der Anzahl der Düsenmodule 9 multipliziert mit
dem Pixelabstand.
Wenn sich der Druckkopf 4 in seiner Reinigungsstellung 4.2 befindet, läßt sich ein
Reinigungsmodul 12 aus einer Passivstellung 12.1 - Fig. 1 bis 3 - außerhalb des
Tintenstrahldruckers 3 in eine Aktivstellung 12.2 - Fig. 4 - innerhalb des
Tintenstrahldruckers 3 verlagern. Dazu ist aus einer Seitenwand 13 des
Tintenstrahldruckers 3 ein Fenster 14 ausgespart, durch welches das
Reinigungsmodul 12 in den Tintenstrahldrucker 3 zwischen den Druckkopf 4 und
die Transporteinrichtung 5 horizontal eingeschoben werden kann.
Das Reinigungsmodul 12 besteht aus einem Rahmen 15, einem
Reinigungskopf 16, einem Zugmittelgetriebe 17, einem Kurvengetriebe 18, einem
Zahnradgetriebe 19, einem elektrischen Motor 20 und einer Auffangwanne 21.
Der Reinigungskopf 16 ist an mindestens einem Zugmittel 22.1, 22.2 des
Zugmittelgetriebes 17 befestigt und wird vom Motor 20 über das
Zahnradgetriebe 19 und das Zugmittelgetriebe 17 in
Bedruckstofftransportrichtung R und entgegen dieser bewegt. Das
Kurvengetriebe 18 bewegt den Reinigungskopf 16 zum Druckkopf 4 hin, danach
in Kontakt zu diesem am Druckkopf 4 entlang und danach vom Druckkopf 4
wieder weg, wie dies anhand der Bewegungsbahn 69 - vgl. Fig. 5 - symbolisch
dargestellt ist. Die Zugmittel 22.1 und 22.2 des Zugmittelgetriebes 17 sind
Zahnriemen, von denen jeder zwei Zahnräder 23, 24 bzw. 25, 26 umschlingt und
mit diesen in Eingriff ist. Vorteilhafterweise folgen die nachgiebigen Zugmittel 22.1
und 22.2 der dem Reinigungskopf 16 vom Kurvengetriebe 18 aufgezwungenem
Bewegung zum Druckkopf hin und von diesem weg aufgrund ihrer elastischen
Dehnbarkeit oder Spannung (Riemenspannung).
Das Zahnradgetriebe 19 ist ein Kegelradgetriebe, über welches die
Drehbewegung des Motor 20 auf eine Antriebswelle 27 übertragen wird, auf der
die Zahnräder 23 und 25 drehfest sitzen, so daß die Zugmittel 22.1 und 22.2
sowohl in eine Umlaufrichtung U1 als auch in eine dieser entgegengesetzte
Umlaufrichtung U2 zueinander synchron angetrieben werden. Zum Wechsel der
Umlaufrichtungen U1 und U2 ist die Drehrichtung des Motors 20 umschaltbar. Die
Umlaufrichtung U1 entspricht der Arbeitsrichtung des Reinigungskopfes 16 mit
Kontakt seiner Rakeln 28, 29 und 30 zu einer Düsenaustrittsfläche 31 am
Druckkopf 4 und die Umlaufrichtung 2 entspricht der Rückführrichtung des
Reinigungskopfes 16 vorzugsweise ohne Kontakt seiner Rakeln 28, 29 und 30 zur
Düsenaustrittsfläche 31. Die Rückführung des Reinigungskopfes nach dem
Überstreichen der Düsenaustrittsfläche 31 in seine Ausgangsstellung kann bei
außerhalb des Tintenstrahldruckers 3 befindlichem Reinigungsmodul 12 - Fig. 2 -
erfolgen.
Die Düsenaustrittsfläche 31 befindet sich an der Unterseite einer sehr dünnen
Düsenplatte 49, in die Düsenöffnungen mit dem sehr kleinen
Düsenöffnungsdurchmesser d eingebracht sind und welche am Druckkopf 4
befestigt ist.
Das Kurvengetriebe 18 besteht aus den Führungskurven 32 und 33, die
beiderseits des Reinigungskopfes am Rahmen 15 befestigt sind und am
Reinigungskopf 4 endständig drehbar befestigten Kurvenrollen 34 und 35. Die
schienenförmigen Führungskurven 32 und 33 sind an ihren Enden jeweils
abgeschrägt, wodurch eine Rampe 36 zum Anheben des Reinigungskopfes 16,
eine Linearführung 37 und eine Rampe 38 zum Absenken des
Reinigungskopfes 16 an jeder Führungskurve 32 und 33 ausgebildet ist.
Die Führungskurve 32 ist in Axialrichtung der als Kugellager ausgebildeten
Kurvenrollen 34 und 35 gesehen als ein Festlager ausgebildet und dazu mit einer
die Kurvenrolle 34 umfassenden Nut, in der die Kurvenrolle 34 läuft, versehen.
Fertigungstechnisch ist es günstig, die Führungskurve 32 zur Bildung von deren in
etwa U-förmigem Querschnitt - Fig. 1 - in Sandwich-Bauweise dreiteilig
auszubilden.
Der Rahmen 15 besteht aus einer Seitenplatte 40 und aus einer Seitenplatte 41,
in der die Antriebswelle 27 drehgelagert ist, wobei die Seitenplatten 40 und 41
durch zwei im Profil - Fig. 5 - winkelförmige Querträger 42 und 43 miteinander
verbunden sind. Die zu ihrem Abfluß 44 hin mit geneigtem Boden ausgeführte
Auffangwanne 21 ist am Rahmen 15 befestigt, in welchem auch die Zahnräder 24
und 26 drehgelagert sind.
Der Motor 20 ist auf jener Seite des Reinigungsmoduls 12 am Rahmen 15
befestigt, welche bei in der Aktivstellung 12.2 befindlichem Reinigungsmodul 12
zum Fenster 14 weist. Am Rahmen 15 ist eine Konsole 45 angebracht, die den
Motor 20 so hält, daß dessen Motorwelle 46 im rechten Winkel zur
Antriebswelle 27 steht. Ein auf der Motorwelle 46 drehfest sitzendes Kegelrad 47
kämmt mit einem mit der Antriebswelle 27 drehfest verbundenen Kegelrad 48 des
Zahnradgetriebes 19. Der balkenförmige Reinigungskopf und die sowohl in ihrer
Längsrichtung - vgl. Fig. 3 - als auch in ihrer Querschnittsebene - vgl. Fig. 6
und 7 - parallel zueinander gestaffelt angeordneten Rakeln 28, 29 und 30
erstrecken sich über die gesamte Länge der Düsenreihen der Düsenmodule 9 und
sind vorzugsweise etwas kürzer als die Düsenmodule 9 lang sind und die
Düsenplatte 49 breit ist.
Der Reinigungskopf 16 besteht aus einer in etwa U-förmig profilierten ersten
Leiste 50, in deren Nut eine in etwa V-förmig profilierte zweite Leiste 51 die Nut
dicht abschließend eingesetzt und z. B. eingeklemmt ist. Die formstabile erste
Leiste 50 besteht aus einem Metall und die zweite Leiste 51 aus einem Kunststoff,
wodurch die vergleichsweise komplizierte Querschnittsform der zweiten Leiste 51
in spanloser Formgebung, z. B. im Spritzgußverfahren, kostengünstig hergestellt
werden kann. In Schlitze in der zweiten Leiste 51 sind die Rakeln 28, 29 und 30
unter Ausnutzung von deren elastischen Materialeigenschaften fest eingeklemmt.
In der Wischrichtung W gesehen ist der ersten Rakel 28 mindestens ein
Durchbruch 52 und vorzugsweise eine Reihe mit Durchbrüchen 52, der zweiten
Rakel 29 mindestens ein Durchbruch 53 und vorzugsweise eine Reihe mit
Durchbrüchen 53 und der dritten Rakel 30 mindestens ein Durchbruch 54 und
vorzugsweise eine Reihe mit Durchbrüchen 54 vorgeordnet. Die Durchbrüche 52
münden in einem Querkanal 56 und die Durchbrüche 54 in einem Querkanal 57,
wobei die Querkanäle 56 und 57 durch abgeschrägte Ecken der zweiten Leiste 51
gebildet werden. Die abgerakelte Farbe fließt von der Rakel 28 über deren
Rücken durch die Durchbrüche 52 in den Querkanal 56 und aus diesem über
mindestens einen Durchbruch 58 in der ersten Leiste 50 durch die
Schwerkraftwirkung in die Auffangwanne 21. Vorzugsweise bilden die
Durchbrüche 58 eine mit den Durchbrüchen 52 korrespondierende Reihe von
Durchbrüchen 58. Der Durchmesser der Durchbrüche 58 ist etwas größer als
jener der mit diesen fluchtenden Durchbrüche 52.
Auch von der Rakel 30 läuft die abgerakelte Farbe über den mindestens einen
Durchbruch 54 in den mindestens einen Durchbruch 59, von wo aus sie in die
Auffangwanne 21 abtropft. Vorzugsweise sind die Durchbrüche 54 und 59, sowie
der Querkanal 57, in den die Durchbrüche 54 und 59 münden, den
Durchbrüchen 52 und 58 sowie dem Querkanal 56 entsprechend spiegelbildlich
ausgebildet.
Jeder Durchbruch 53 mündet in einen Querkanal 60, der als eine schmale Nut im
Boden der die zweite Leiste 51 aufnehmenenden breiten Nut der ersten Leiste 50
ausgebildet ist. Die Breite der den Querkanal 60 bildenden kleinen Nut ist jedoch
größer als der Durchmesser der Durchbrüche 53.
Über einen in die erste Leiste 50 seitlich eingesteckten und im Querkanal 60
mündenden Schlauch 61 sind die Durchbrüche 53 und der Querkanal 60 an
einem pneumatischen Unterdruckerzeuger 62 angeschlossen, so daß eine bei an
der Düsenaustrittsfläche 31 anliegenden Rakeln 28 und 29 sich zwischen den
Rakeln 28 und 29 befindende Evakuationskammer 63 durch den
Unterdruckerzeuger 62 vakuumbeaufschlagbar ist. Während die stark
verschmutzte abgerakelte Farbe aus der Auffangwanne 21 über den Abfluß 44
entsorgt werden kann, ist es möglich, die über die Evakuationskammer 63
abgesaugte Farbe über einen Farbkreislauf 64 wieder dem Druckkopf 4
zuzuführen.
Der über den flexiblen Schlauch 61 mit dem Reinigungskopf 16 verbundene und
von einem Motor angetriebene Unterdruckerzeuger 62 kann am
Reinigungsmodul 12 angeordnet sein und kann auch am Tintenstrahldrucker 3
angeordnet sein. Im letztgenannten Fall kann die Verbindung des
Reinigungskopfes 16 mit denn Unterdruckerzeuger 62 bei Entnahme des
Reinigungsmoduls 12 aus dem Tintenstrahldrucker 3 gelöst werden,
beispielsweise dadurch, daß der Schlauch 61 von einem Anschlußstutzen am
Unterdruckerzeuger 62 abgezogen wird.
Zur seitlichen Abdichtung des Zwischenraumes zwischen den Rakeln 28 und 29
und somit der Evakuationskammer 63 dienen endständige elastische
Dichtungen 70 und 71, die aus denselben und bereits genannten Materialien wie
die Rakeln 28, 29 und 30 und z. B. aus Gummi bestehen können. Die
Rakeln 28, 29 und 30 sind zwischen den diese außenseitig überdeckenden
Dichtungen 70 und 71 angeordnet, welche als Wangen dicht an den
Rakeln 28, 29 und 30 anliegen. Die am Reinigungskopf 16 befestigten
Dichtungen 70 und 71 stehen mindestens soweit wie die Rakeln 28, 29 und 30
hervor, so daß die Dichtungen 70 und 71 beim Abrakeln der
Düsenaustrittsfläche 31 ebenfalls an diese angepreßt werden. Somit ist jede
auszusaugende und dazu von der Evakuationskammer 63 überdeckte Düse 8
oder Düsenreihe rundum von den Rakeln 28 und 29 zusammen mit den
Dichtungen 70 und 71 in eingeschlossen, so daß keine oder kaum Fremdluft aus
der Umgebung in den zwischen den Rakeln 28, 29 und Dichtungen 70, 71
gebildeten Raum angesaugt werden kann.
Bei nicht näher dargestellten Ausführungsformen kann auf die separaten
Dichtungen 70 und 71 verzichtet werden, weil diese als eine Baueinheit mit den
Rakeln 28 und 29 geformt sind oder die Rakeln 28, 29 gekrümmt und an ihren
beiden Enden jeweils zusammengeführt sind.
In Fig. 9 ist gezeigt, daß über die Evakuationskammer 63 die Farbe 65 direkt aus
den Düsenbohrungen 66 der Düsen 8 abgesaugt wird. Der
Düsenbohrungsdurchmesser D jeder in den Druckkopf 4 eingebrachten
Düsenbohrung 66 beträgt z. B. 500 µm und ist damit viel größer als der
Düsenöffnungsdurchmesser d jeder in die Düsenplatte 49 eingebrachten
Düsenöffnung 67, welcher z. B. 20 µm betragen kann. Die Düsenplatte 49
verschließt somit mit ihren Düsenöffnungen 67 die Düsenbohrungen 66 teilweise
in der Art einer Blende.
Es hat sich herausgestellt, daß sich in den Ecken zwischen der Düsenplatte 49
und der Düsenbohrung 66 ein Luftbläschen 68 bilden kann, das zu
Druckstörungen führt und welches durch ein Freispritzen der Düsen 8, z. B. wie in
der EP 0 389 481 B1 vorgeschlagen, nicht entfernt werden kann. Als Ursache
wurde erkannt, daß infolge der zum Freispritzen erforderlichen
Überdruckbeaufschlagung der Düsenbohrung 66 das Luftbläschen 68 komprimiert
und in die Ecke gedrückt wird, sich nicht aus der Ecke löst und zu Druckstörungen
führt. Bei der erfindungsgemäßen Unterdruckbeaufschlagung der
Düsenbohrung 66 expandieren die Luftbläschen 68, wie dies in der Fig. 9 durch
gestrichelte Linien angedeutet ist. Die Luftbläschen 68 können sich nicht in den
Ecken festsetzen und werden vielmehr in Richtung der Düsenöffnung 67 und
durch diese hindurch gezogen, wodurch Farbe 65 in die Ecken nachströmen
kann.
Das Aussaugen der Düsenbohrungen 66 erfolgt Düsenreihe für Düsenreihe.
Infolge der Bewegung des Reinigungskopfes 16 in der Wischrichtung W kommt
die Evakuationskammer 63 nacheinander mit den verschiedenen Düsenreihen in
Überdeckung. Vorzugsweise ist der Abstand a der Rakeln 28 und 29 so gewählt,
daß sich beim Abrakeln zwischen diesen jeweils nur ein einziges Düsenmodul 9
bzw. eine einzige diesem zugehörige Düsenreihe befindet.
Während des Heraussaugens der Farbe 65 wischen die Rakeln 28, 29 und 30 die
Düsenaustrittsfläche 31 ab, wobei die Rakel 28 die durch das Drucken auf die
Düsenaustrittsfläche 31 gelangte Farbe wegwischt, die Rakel 29 die durch das
Heraussaugen auf die Düsenaustrittsfläche 31 gelangte Farbe wegwischt und die
Rakel 30 jene Farbe von der Düsenaustrittsfläche 31 abwischt, welche die
Rakel 29 nicht erfaßt hat.
Nachdem der Reinigungskopf seiner schematisch angedeuteten
Bewegungsbahn 69 - Fig. 5 - entsprechend an der Düsenplatte 49 vorbeigezogen
wurde, kann das Reinigungsmodul 12 wieder aus dem Tintenstrahldrucker 3
herausgezogen werden und der Druckbetrieb mit diesem nach einem Absenken
des Druckkopfes 4 in seine Druckstellung 4.1 - Fig. 1 - erneut aufgenommen
werden.
1
Druckmaschine
2
Bedruckstoff
3
Tintenstrahldrucker
4
Druckkopf
4.1
Druckstellung
4.2
Reinigungsstellung
5
Transporteinrichtung
6
Saugtisch
7
Transportband
8
Düse
9
Düsenmodul
10
Pumpkammer
11
Piezofolie
12
Reinigungsmodul
12.1
Passivstellung
12.2
Aktivstellung
13
Seitenwand
14
Fenster
15
Rahmen
16
Reinigungskopf
17
Zugmittelgetriebe
18
Kurvengetriebe
19
Zahnradgetriebe
20
Motor
21
Auffangwanne
22.1
,
22.2
Zugmittel
23
Zahnrad
24
Zahnrad
25
Zahnrad
26
Zahnrad
27
Antriebswelle
28
erste Rakel
29
zweite Rakel
30
dritte Rakel
31
Düsenaustrittsfläche
32
Führungskurve
33
Führungskurve
34
Kurvenrolle
35
Kurvenrolle
36
Rampe
37
Linearführung
38
Rampe
39
./.
40
Seitenplatte
41
Seitenplatte
42
Querträger
43
Querträger
44
Abfluß
45
Konsole
46
Motorwelle
47
Kegelrad
48
Kegelrad
49
Düsenplatte
50
erste Leiste
51
zweite Leiste
52
Durchbruch
53
Durchbruch
54
Durchbruch
55
./.
56
Querkanal
57
Querkanal
58
Durchbruch
59
Durchbruch
60
Querkanal
61
Schlauch
62
Unterdruckerzeuger
63
Evakuationskammer
64
Farbkreislauf
65
Farbe
66
Düsenbohrung
67
Düsenöffnung
68
Luftbläschen
69
Bewegungsbahn
70
Dichtung
71
Dichtung
A Abstand
a Abstand
D Düsenbohrungsdurchmesser
d Düsenöffnungsdurchmesser
R Bedruckstofftransportrichtung
U1 Umlaufrichtung
U2 Umlaufrichtung
W Wischrichtung
A Abstand
a Abstand
D Düsenbohrungsdurchmesser
d Düsenöffnungsdurchmesser
R Bedruckstofftransportrichtung
U1 Umlaufrichtung
U2 Umlaufrichtung
W Wischrichtung
Claims (15)
1. Verfahren zum Reinigen einer Düsenaustrittsfläche (31) an einem
Druckkopf (4) eines Tintenstrahldruckers (3) mittels eines
Reinigungskopfes (16), wobei die Druckfarbe (65) mit einer Rakel (28) am
Reinigungskopf (16) von der Düsenaustrittsfläche (31) abgestriffen und mit
einem am Reinigungskopf (16) angeschlossenen Unterdruckerzeuger (62)
abgesaugt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckfarbe (65) aus dem Inneren mindestens einer Düse (8) der
Düsenaustrittsfläche (31) herausgesaugt wird, daß dabei der
Reinigungskopf (16) eine mittels des Unterdruckerzeugers (62)
vakuumbeaufschlagte Evakuationskammer (63) über der Öffnung (67) der
Düse (8) bildet und daß dabei die Evakuationskammer (63) hermetisch
abgedichtet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß dabei die Evakuationskammer (63) durch die Rakel (28) hermetisch
abgedichtet wird, welche dazu an der Düsenaustrittsfläche (31) anliegt.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß dabei die Evakuationskammer (63) durch eine weitere Rakel (29) am
Reinigungskopf (16) hermetisch abgedichtet wird, welche dazu ebenfalls an
der Düsenaustrittsfläche (31) anliegt.
4. Vorrichtung zum Reinigen einer Düsenaustrittsfläche (31) an einem
Druckkopf (4) eines Tintenstrahldruckers (3) mittels eines
Reinigungskopfes (16), der aus einer Rakel (28) besteht und an einem
Unterdruckerzeuger (62) angeschlossen ist, insbesondere zur Durchführung
des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Reinigungskopf (16) aus mindestens einer weiteren Rakel (29)
besteht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen den Rakeln (28, 29) eine mittels des Unterdruckerzeugers (62)
saugluft- bzw. vakuumbeaufschlagbare Evakuationskammer (63) im
Reinigungskopf (16) ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rakeln (28, 29) als Dichtungen zur Abdichtung der
Evakuationskammer (63) zwischen dem Reinigungskopf (16) und der
Düsenaustrittsfläche (31) angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Reinigungskopf (16) mittels eines Motors (20) über ein erstes
Getriebe (17) parallel zur Düsenaustrittsfläche (31) und/oder über ein
zweites Getriebe (18) zur Düsenaustrittsfläche (31) hin und von dieser weg
bewegbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das erste Getriebe (17) ein Zugmittelgetriebe ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß das zweite Getriebe (18) ein Kurvengetriebe ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Reinigungskopf (16) unterhalb der Düsenaustrittsfläche (31)
angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Reinigungskopf (16) über einen Farbkreislauf (64) mit dem
Druckkopf (4) verbunden ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Reinigungskopf (16) mindestens drei Rakeln (28, 29, 30) aufweist.
13. Tintenstrahldrucker (3), mit einer nach einem der Ansprüche 4 bis 12
ausgebildeten Vorrichtung.
14. Tintenstrahldrucker, insbesondere nach Anspruch 13, bestehend aus einem
Druckmodul und einem Reinigungsmodul, wobei die Module kompatibel
ausgebildet sind, so daß das Reinigungsmodul bedarfsweise mit dem
Druckmodul kombinierbar ist.
15. Offset- und/oder Rotationsdruckmaschine (1), in die ein nach Anspruch 13
oder 14 ausgebildeter Tintenstrahldrucker (3) integriert ist oder die zum
Inline-Betrieb mit einem nach Anspruch 13 oder 14 ausgebildeten
Tintenstrahldrucker (3) koppelbar ist.
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DE19929384.8 | 1999-06-28 | ||
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