DE102008019715A1

DE102008019715A1 - Verschlussvorrichtung, Druckkopf, Druckvorlage, Verfahren zum Verschließen eines Druckkopfes und Verwendung der Verschlussvorrichtung

Info

Publication number: DE102008019715A1
Application number: DE102008019715A
Authority: DE
Inventors: Werner SCHÄFFER
Original assignee: APS Alternative Printing Services GmbH
Current assignee: APS Alternative Printing Services GmbH
Priority date: 2008-04-18
Filing date: 2008-04-18
Publication date: 2009-10-22
Also published as: EP2300236A2; WO2009127194A3; WO2009127194A2; ATE552115T1; EP2300236B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Verwendung, eine Druckanlage, einen Druckkopf sowie eine Verschlussvorrichtung (2) zum abdichtenden Verschließen von Tintenaustrittsöffnungen (TA) eines betriebsbereiten Druckkopfs (1), insbesondere eines mit Tintenaustrittsdüsen versehenen Tintenstrahl-Druckkopfs, mit mindestens einem abdichtenden Dichtungselement (9) zum Abdichten mindestens einer Tintenaustrittsöffnung (TA), wobei die Verschlussvorrichtung (2) Druckkopf-Befestigungsmittel (7) zum ortsfesten Befestigen der Verschlussvorrichtung (2) gleichbeabstandet zu dem Druckkopf (1) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verschlussvorrichtung zum abdichtenden Verschließen von Tintenaustrittsöffnungen eines betriebsbereiten Druckkopfs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiter betrifft die Erfindung einen Druckkopf mit Tintenaustrittsöffnungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12. Auch betrifft die Erfindung eine Druckanlage zum Bedrucken von Werkstücken gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 16. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verschließen mindestens einer Tintenaustrittsöffnung eines Druckkopfes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 19. Nicht zuletzt betrifft die Erfindung die Verwendung einer Verschlussvorrichtung gemäß Anspruch 21.
Allgemein sind aus dem Stand der Technik Druckanlagen, Druckköpfe und Verschlussvorrichtungen für Druckköpfe bekannt, bei denen die Verschlussvorrichtung lösbar mit dem Druckkopf verbindbar ist. Um den Druckkopf zu verschließen, wird der betriebsbereite Druckkopf von einer Druckposition in eine Wartungs- oder Ruheposition verfahren. Dort wird der Druckkopf vor dem weiteren Betrieb gereinigt und/oder freigespült.
Aus der EP 0 970 760 A2 ist eine Verschlussvorrichtung für eine Tintenpatrone bekannt, wobei die Verschlussvorrichtung lösbar an der Tintenpatrone angeordnet ist. Die Verschlussvorrichtung verschließt hierbei eine Nachfüllöffnung der Tintenpatrone.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfache Verschlussvorrichtung zu schaffen, bei welcher ein einfaches Abdichten des Druckkopfes zum Verhindern eines Trocknens von Drucktinte realisiert ist. Weiter ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Druckkopf und eine Druckanlage mit einer entsprechend einfacher aufgebauten Verschlussvorrichtung zu schaffen. Zudem ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum einfacheren Verschließen eines Druckkopfes zu schaffen, um ein Trocknen des Druckkopfes bzw. dessen Drucktinte zu verhindern.
Diese Aufgaben werden ausgehend von einer Verschlussvorrichtung gemäß Anspruch 1, einem Druckkopf gemäß Anspruch 12, einer Druckanlage gemäß Anspruch 16, einem Verfahren gemäß Anspruch 19 und der Verwendung der Verschlussvorrichtung gemäß Anspruch 21. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass bei einer Verschlussvorrichtung zum abdichtenden Verschließen von Tintenaustrittsöffnungen eines betriebsbereiten Druckkopfs, insbesondere eines mit Tintenaustrittsdüsen versehenen Tintenstrahl-Druckkopfs, mit mindestens einem abdichtenden Dichtungselement zum Abdichten mindestens einer Tintenaustrittsöffnung, vorgesehen ist, dass die Verschlussvorrichtung Druckkopf-Befestigungsmittel zum ortsfesten Befestigen der Verschlussvorrichtung, insbesondere gleichbeabstandet, zu dem Druckkopf aufweist. Der Druckkopf umfasst Ausstoßelemente zum Ausstoßen von einem Druckmedium, wie Drucktinte. Die Drucktinte wird über eine Kartusche oder Patrone zu dem Druckkopf zugeführt. Die Kartusche kann integriert mit dem Druckkopf ausgebildet sein oder separat davon. Beispielsweise kann der Druckkopf die Kartusche und eine Halterung für die Kartusche umfassen. Der Druckkopf kann integraler Bestandteil der Kartusche sein, das heißt einteilig mit der Kartusche ausgebildet sein, oder als separater Teil ausgeführt sein, der mit der Kartusche über entsprechende Zuführungen verbunden ist, um Druckmedium von der Kartusche zum Druckkopf zu transportieren. Die Kartusche kann lösbar mit dem Druckkopf verbindbar sein. Um ein Werkstück zu bedrucken, muss sich der Druckkopf in einer betriebsbereiten Position befinden. Das heißt, der Druckkopf ist in unmittelbarer Nähe zu dem zu bedruckenden Werkstück angeordnet. Der Druckkopf kann verfahrbar oder fest ausgebildet sein. Das Werkstück kann verfahrbar an dem Druckkopf vorbeiführbar sein oder ortsfest relativ zu dem Druckkopf angeordnet sein.
Der Druckkopf ist insbesondere für Tintendrucke ausgebildet, das heißt, er umfasst Tintenkartuschen. Entsprechend weist der Druckkopf Tintenaustrittsöffnungen auf, aus denen Tinte als Druckmedium auf das zu bedruckende Werkstück herausbefördert werden kann.
Die Verschlussvorrichtung weist mindestens ein abdichtendes Dichtungselement zum Abdichten mindestens einer Tintenaustrittsöffnung auf. Insbesondere ist das Dichtungselement so ausgebildet, dass alle Tintenaustrittsöffnungen abdichtend verschließbar sind. Hierzu ist bevorzugt ein einziges Dichtungselement vorgesehen. Um den betriebsbereiten Druckkopf abzudichten, das heiß den in der Druckposition befindlichen Druckkopf, weist die Verschlussvorrichtung mindestens ein Druckkopf-Befestigungsmittel auf. Das Druckkopf-Befestigungsmittel ist insbesondere zum ortsfesten Befestigen der Verschlussvorrichtung an dem Druckkopf ausgebildet. Insbesondere ist das Druckkopf-Befestigungsmittel so ausgebildet, dass eine gleichbeabstandete Befestigung der Verschlussvorrichtung an dem Druckkopf realisierbar ist. Das Abdichten des Druckkopfes kann so vorteilhaft in der Druckposition des Druckkopfes erfolgen, ohne dass dieser in eine andere Position, zum Beispiel eine Wartungs- oder Ruheposition, verfahren werden muss.
Die Verschlussvorrichtung ist an einem Druckkopf anbringbar. Dabei wird die Verschlussvorrichtung an dem Bereich des Druckkopfes angebracht, welcher zu dem zu bedruckenden Werkstück weist. Entsprechend weist die Verschlussvorrichtung eine geringe Bauhöhe auf. Ein Teil der Verschlussvorrichtung, insbesondere das Dichtungselement, ragt in Richtung eines Tintenausstoßes über den Druckkopf in Richtung zu bedruckendes Werkstück hervor. Der hervorragende Teil der Verschlussvorrichtung weist eine derartige Dimension auf, dass dieser in den Bereich zwischen zu bedruckendem Werkstück und Tintenaustrittsöffnung passt. Insbesondere weist der hervorragende Teil in Richtung Tintenausstoß eine Dimension auf, die in dem Bereich von > 0 mm und <= 20 mm, bevorzugt > 0 mm und <= 15 mm, weiter bevorzugt in dem Bereich > 0 mm und <= 10 mm und am meisten bevorzugt in dem Bereich > 0 mm und <= 7 mm liegt, wobei die Dimension bevorzugt <= 6 mm beträgt. Bevorzugt umfasst der Druckkopf eine lösbar in einer Halterung angeordnete Tintenpatrone, wobei die Tintenaustrittsöffnungen und die Ausstoßelemente an der Tintenpatrone ausgebildet sind.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Druckkopf-Befestigungsmittel zur direkten Befestigung an dem Druckkopf ausgebildet sind. Ist der Druckkopf integriert mit der Patrone oder Kartusche ausgebildet, dann lässt sich die Verschlussvorrichtung direkt über die Druckkopf-Befestigungsmittel an der Kartusche anbringen. Ist die Patrone separat zu dem Druckkopf ausgebildet, so lässt sich die Verschlussvorrichtung direkt an dem Druckkopf oder der Patrone über die Druckkopf-Befestigungsmittel anbringen. Die Druckkopf-Befestigungsmittel sind derart ausgebildet, dass sie sich direkt, das heißt ohne weitere Einrichtungen, an einem Teil des Druckkopfs, zum Beispiel der Patrone, den Tintenaustrittselementen, der Halterung und dergleichen befestigen lassen.
In einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Druckkopf-Befestigungsmittel zur indirekten Befestigung an dem Druckkopf ausgebildet sind. Hierbei erfolgt die Befestigung über ein Hilfsmittel, zum Beispiel eine zusätzliche Halterung.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verschlussvorrichtung sieht vor, dass die Verschlussvorrichtung einen Mechanismus zum Bewegen des Dichtungselements aufweist, um das Dichtungselement in eine Tintenaustrittsöffnung-verschließende Schließposition und eine Tintenaustrittsöffnung freigebende Öffnungsposition zu bewegen. Über die Verschlussvorrichtung, welche ortsfest mit dem Druckkopf verbunden ist, ist das Dichtungselement ebenfalls mit dem Druckkopf verbunden. Um eine Freigabe und ein Verschließen der Tintenaustrittsöffnungen zu ermöglichen, ist das Dichtungselement relativ zu dem Druckkopf und/oder zumindest zu den Befestigungsmitteln der Verschlussvorrichtung bewegbar ausgebildet. Der Mechanismus kann das Dichtungselement rotatorisch, translatorisch oder als Kombination davon bewegen. Der Mechanismus ist bevorzugt relativ zu dem Druckkopf ortsfest angeordnet, bevorzugt direkt an dem Druckkopf. Bevorzugt sind alle Teile der Befestigungsvorrichtung außer dem Mechanismus und dem Dichtungselement ortsfest, das heißt im Wesentlichen unbeweglich relativ zu dem Druckkopf angeordnet.
In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Mechanismus eine Führung aufweist, in welcher das Dichtungselement bewegbar, insbesondere verschiebbar und/oder anhebbar, angeordnet ist. Die Führung kann eine nutartige Bahn umfassen, entlang welcher das Dichtungselement zumindest teilweise geführt ist. Alternativ kann die Führung als Vorsprung oder dergleichen ausgebildet sein. Die Führung kann linear, gekrümmt und dergleichen ausgebildet sein. Insbesondere kann die Führung mehrere Bahnen umfassen.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verschlussvorrichtung sieht vor, dass das Dichtungselement als Verfahreinheit mit einem elastischen Dichtungsteil zur Kontaktierung eines Tintenaustrittsöffnungen aufweisenden Bereichs ausgebildet ist. Das als Verfahreinheit ausgebildete Dichtungselement ist bevorzugt plattenförmig, beispielsweise mit einer rechteckigen Grundfläche ausgebildet. Auf diese Weise ist eine kleinbauende Bauweise realisierbar. Insbesondere lässt sich das Dichtungselement so einfach zwischen zu bedruckendem Werkstück und Druckkopf positionieren. Die Verfahreinheit ist bevorzugt als Gleiteinheit ausgebildet, welche entlang der Bahn geführt verfahrbar ist. Alternativ lassen sich andere Ausführungen mit Wälzkörpern vorstellen.
In noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Mechanismus einen Aktuator aufweist, um das Dichtungselement zu bewegen. Der Aktuator kann beispielsweise ein pneumatisch oder hydraulisch betriebener Aktuator sein. Weiter kann der Aktuator als Elektromotor oder dergleichen ausgebildet sein. Es können auch mehrere Aktuatoren umfasst sein, wobei die Aktuatoren auch unterschiedlich ausgebildet sein können.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass eine Steuerung vorgesehen ist, um das Bewegen des Dichtungselements zu steuern. Die Steuerung kann dabei den Aktuator ansteuern, der wiederum das Dichtungselement antreibt. Die Steuerung kann eine zeitliche Steuerung sein, welche nach einem bestimmten Zeitintervall ohne zu drucken, den Druckkopf verschließt. Auch kann die Steuerung eine optische Steuerung sein, welche erkennt, wann ein zu bedruckendes Werkstück in einem örtlichen Bereich in dem gedruckt werden kann, vorhanden ist. Die Steuerung kann ebenso akustisch, sensorisch, haptisch, manuell oder auf ähnliche Weise oder als Kombination von den vorgenannten Ausführungen ausgebildet sein.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verschlussvorrichtung ist vorgesehen, dass die Druckkopf-Befestigungsmittel eine Trägerplatte aufweisen, welche mit einer ihrer Plattenseiten mittelbar und/oder unmittelbar gleichbeabstandet zu dem Druckkopf befestigbar ist. Die Trägerplatte kann somit auf einfache Weise an einem ebenfalls plattenförmigen Bereich des Druckkopfes angeordnet werden. Die Trägerplatte kann eine Aussparung aufweisen, sodass ein Druckkopf einer Patrone zumindest teilweise in die Aussparung hineinragen oder darüber hinausragen kann. Auf diese Weise kann die Trägerplatte als eine Art Rahmen ausgebildet sein. Mit einer derartigen Trägerplatte lässt sich eine kleinbauende Verschlussvorrichtung realisieren.
Noch ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Verschlussvorrichtung sieht vor, dass die Trägerplatte mit einer anderen Plattenseite mit der Führung verbunden ist. Auf diese Weise ist die Trägerplatte sandwichartig zwischen der Führung (und damit dem Dichtungselement) und dem Druckkopf angeordnet. Die Führung kann zumindest teilweise in die Trägerplatte integriert ausgebildet sein. Weiter kann die Führung einteilig mit der Führungsplatte ausgebildet sein. Alternativ kann die Führung auch als Einzelteil gefertigt sein und in einem nachfolgenden Schritt mit der Führungsplatte verbunden worden sein. Die Führung kann das Dichtungselement derart führen, dass eine Bewegung entlang der Ebene der Trägerplatte oder auch in eine andere Richtung dazu erfolgen kann. Bevorzugt erfolgt der Großteil der Bewegung in der Ebene der Trägerplatte, um eine kleinbauende Verschlussvorrichtung zu realisieren. Die Führung kann jedoch eine Führung in mehrere Richtungen vorsehen, sodass das Dichtungselement beispielsweise anhebbar aus der Ebene der Trägerplatte, also zumindest teilweise in Normalenrichtung der Trägerplatte bewegbar ist, und dann parallel zu der Ebene der Trägerplatte bewegbar ist. Neben translatorischen Bewegungen kann das Dichtungselement auch geführt rotatorische Bewegungen vornehmen. Die Rotation des Dichtungselements erfolgt dabei bevorzugt in der Ebene der Trägerplatte.
Noch ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, dass der Mechanismus Rasteinrichtungen aufweist, um das Dichtungselement in der Öffnungsposition und/oder der Schließposition zu verrasten. Um sicherzustellen, dass beim Drucken das Dichtungselement nicht die Tintenaustrittsöffnungen verschließt, können Rasteinrichtungen vorgesehen werden, welche ein versehentliches Bewegen des Dichtungselements verhindern. Ebenso können Rastelemente vorgesehen sein, die verhindern, dass das Dichtungselement sich aus einer abdichtenden Position (Schließposition) versehentlich löst und entsprechend ein ungewolltes Trocknen der Drucktinte erfolgt.
Die Erfindung schließt weiter die technische Lehre ein, dass bei einem Druckkopf mit Tintenaustrittsöffnungen vorgesehen ist, dass der Druckkopf eine erfindungsgemäße Verschlussvorrichtung aufweist. Der Druckkopf umfasst, wie bereits vorstehend ausgeführt, Ausstoßelemente zum Ausstoßen von einem Druckmedium, wie Drucktinte. Die Drucktinte wird über eine Kartusche oder Patrone zu dem Druckkopf zugeführt. Die Kartusche kann integriert mit dem Druckkopf ausgebildet sein oder separat davon. Beispielsweise kann der Druckkopf die Kartusche und eine Halterung für die Kartusche umfassen. Der Druckkopf kann integraler Bestandteil der Kartusche sein, das heißt einteilig mit der Kartusche ausgebildet sein, oder als separater Teil ausgeführt sein, der mit der Kartusche über entsprechende Zuführungen verbunden ist, um Druckmedium von der Kartusche zum Druckkopf zu transportieren. Die Kartusche kann lösbar mit dem Druckkopf verbindbar sein. Entsprechend kann die Verschlussvorrichtung direkt an dem Druckkopf einer Kartusche oder an einer eine Kartusche haltenden Halterung des Druckkopfes angebracht sein. Die Verschlussvorrichtung ist bevorzugt fest an dem Druckkopf angebracht und ist nicht für ein häufiges Lösen vorgesehen. Entsprechend kann die Verschlussvorrichtung formschlüssig, kraftschlüssig oder stoffschlüssig an dem Druckkopf angeordnet sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckkopfes ist vorgesehen, dass der Druckkopf zumindest teilweise integriert mit einer Druckerpatrone ausgebildet ist. Insbesondere sind die Ausstoßelemente einteilig mit der Druckerpatrone ausgebildet. Die Druckerpatrone oder Kartusche ist bevorzugt in einer Halterung des Druckkopfes aufgenommen, sodass diese austauschbar gehalten wird. Die Verschlussvorrichtung kann direkt an der Druckerpatrone oder an der Halterung befestigt sein.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Druckkopf separat von einer Druckerpatrone ausgebildet ist. Hierbei ist die Druckerpatrone im Wesentlichen als Druckmediumreservoir ausgebildet, das heißt, die Patrone weist keine aktiven Tintenausstoßelemente auf.
Noch eine weitere Ausführungsform des Druckkopfes sieht vor, dass der Druckkopf eine Steuerung zum Steuern eines Tintenausstoßes aufweist. Diese Steuerung ist vorteilhafterweise mit der Steuerung zum Steuern der Bewegung des Dichtungselements der Verschlussvorrichtung gekoppelt ist. Die beiden Steuerungen können auch integriert als eine Einheit ausgebildet sein. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Tintenausstoß nicht stattfindet, wenn das Dichtungselement in der Schließposition positioniert ist. Andererseits ist sichergestellt, dass das Dichtungselement nicht in die Schließposition bewegt wird, wenn ein Tintenausstoß erfolgt.
Die Erfindung schließt ebenfalls die technische Lehre ein, dass bei einer Druckanlage zum Bedrucken von Werkstücken, umfassend eine Transportstrecke, auf welcher Werkstücke transportiert werden, und einen Druckkopf, welcher an einer Stelle entlang der Transportstrecke angeordnet ist, sodass relativ zu dem Druckkopf transportierte Werkstücke bedruckbar sind, vorgesehen ist, dass der Druckkopf als erfindungsgemäßer Druckkopf ausgebildet ist. Der Druckkopf, bzw. ein den Druckkopf verwendender Drucker ist entlang einer Transportstrecke aufgebaut, auf welcher Werkstücke zur Kennzeichnung an dem Druckkopf vorbeigeführt werden. Werkstücke im Sinne dieser Erfindung sind alle Produkte zur industriellen Kennzeichnung umfassend Lebensmittel, Verpackungen, Tabletten, Kabel, Bauteile und Komponenten und dergleichen. Zur Kennzeichnung der Werkstücke erhalten diese jeweils einen Aufdruck zum Identifizieren des jeweiligen Werkstücks und/oder zur Kennzeichnung mit Daten umfassend Produktionsdatum, Chargennummer, Haltbarkeitsdatum, allgemeine und spezielle Identifikationsinformationen, Barcode und dergleichen. Zur Kennzeichnung wird Tinte als Druckmedium verwendet. Für den Druckvorgang ist es wichtig, dass die Tinte schnell auf dem Werkstück trocknet, damit der Aufdruck nicht verwischt. Hierzu hat sich die Anwendung von Drucktinten mit einem hohen Alkoholgehalt in dem Gewichtsprozent-Bereich von >= 20% bis <= 95%, bevorzugt von >= 40% bis <= 90%, weiter bevorzugt von >= 55% bis <= 75% und am meisten bevorzugt von >= 60% bis <= 70%, bevorzugt also zum Beispiel etwa um 70% als besonders vorteilhaft gezeigt. Es sind aber auch wasserbasierende Tinten verwendbar, das heißt Tinten ohne Alkoholanteil. Um zu verhindern, dass diese Tinten während zeitlich längerer Druckpausen trocknen, ist die erfindungsgemäße Verschlussvorrichtung vorgesehen. Diese schließt bei entsprechenden Druckpausen die Tintenaustrittsöffnungen entsprechend dicht ab.
Eine weitere Ausführungsform der Druckanlage sieht vor, dass der Abstand zwischen dem Druckkopf und dem Werkstück in einem Bereich von <= 10 mm, bevorzugt <= 7 mm, weiter bevorzugt <= 5 mm und am meisten bevorzugt <= 4 mm liegt. Für ein präzises Bedrucken sind geringe Abstände von Tintenaustrittsöffnung zu dem zu bedruckenden Werkstück gefordert. Entsprechend kleinbauend muss die Verschlussvorrichtung ausgebildet sein. Insbesondere das Dichtungselement muss zwischen Tintenaustrittsöffnung und zu bedruckendem Werkstück angeordnet sein.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass das Dichtungselement zwischen Werkstück und Druckkopf angeordnet ist, wobei das Dichtungselement derart angesteuert ist, dass es zwischen zwei zeitlich voneinander beabstandet vorbeibewegenden Werkstücken Tintenaustrittsöffnungen des Druckkopfes verschließt, wenn eine vorgebbare Zeitdauer verstrichen ist, bevorzugt eine Zeitdauer >= 0,1 Sekunden, weiter bevorzugt >= 2,5 Sekunden, noch weiter bevorzugt >= 4,5 Sekunden und am meisten bevorzugt >= 6,0 Sekunden. Die Verschlusszeit liegt in einem Bereich unter einer Sekunde, bevorzugt im Bereich von einigen Zehntelsekunden oder darunter. Aufgrund der zum Teil geforderten schnellen Reaktionszeiten muss der Druckkopf nicht in eine Ruheposition bewegt werden. Um dennoch ein Trocknen der Drucktinte zu vermeiden, ist die Verschlussvorrichtung direkt an dem Druckkopf angeordnet. Da Tinte als Druckmedium verwendet wird, muss diese bei Druckpausen wirkungsvoll gegen Eintrocknen geschützt werden. Entsprechend wird das Dichtungselement derart angesteuert, dass nach gewissen Zeiten dieses die Tintenaustrittsöffnung verschließt und in die Schließposition verführt. Bei Wiederaufnahme des Druckens verfahrt das Dichtungselement zurück in eine Öffnungsposition, welche ein Drucken ermöglicht.
Ebenfalls schließt die Erfindung die technische Lehre ein, dass bei einem Verfahren zum Verschließen mindestens einer Tintenaustrittsöffnung eines Druckkopfes, umfassend die Schritte, Stoppen eines Tintenausstoßes und Verschließen der Tintenaustrittsöffnung mit einem Dichtungselement, vorgesehen ist, dass das Verschließen direkt an dem Druckkopf in einer Druckposition durchgeführt wird, ohne dass der Druckkopf von der Druckposition in eine andere Position verfahren werden muss. Auf diese Weise kann eine Reaktionszeit zwischen Nichtdrucken und Drucken reduziert werden. Das Verschließen erfolgt mittels eines Dichtungselements, sodass ein abgedichtetes Verschließen von Tintenaustrittsöffnungen durchgeführt wird. Das Verfahren umfasst allgemein alle Schritte, die durch die vorstehend beschriebenen Vorrichtungen, Einrichtungen, Mittel und dergleichen realisierbar sind.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Verschließen zwischen zwei zeitlich beabstandeten Tintenausstoßvorgängen durchgeführt wird, wobei ein Zeitabstand zwischen zwei Tintenausstoßvorgängen >= 10 Sekunden, bevorzugt >= 25 Sekunden, weiter bevorzugt >= 45 Sekunden, noch weiter >= 60 Sekunden am meisten bevorzugt >= 75 Sekunden beträgt. Die Zeit zwischen zwei Tintenausstoßvorgängen kann auch im Bereich von mehreren Minuten, mehreren Stunden und mehreren Tagen und darüber hinaus liegen. Auf diese Weise wird wirksam verhindert, dass Tinte in Druckpausen austrocknet. Zudem wird der Druckkopf vor Beschädigungen geschützt.
Nicht zuletzt schließt die Erfindung die technische Lehre ein, dass eine erfindungsgemäße Verschlussvorrichtung in folgenden Anwendungen verwendet wird: einem Druckkopf, einer Druckanlage, einem Verfahren zum Bedrucken von Werkstücken, einem Tintenstrahldrucker für den Heim- und/oder Bürobereich, einem Tintenstrahldrucker für den industriellen Bereich, einem Stiftplotter, einer Tintenpatrone und dergleichen. Die Verschlussvorrichtung ist vielseitig an allen Geräten einsetzbar, welche mittels Tinte Werkstücke oder dergleichen bedrucken. Alternativ lässt sich die Verschlussvorrichtung auch an weiteren Köpfen mit empfindlichen Teilen, wie Sensoren, insbesondere optischen Sensoren, Düsen und dergleichen einsetzen.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, welches in den Figuren schematisch dargestellt ist. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
Die Fig. zeigen:
1a zeigt eine perspektivische Ansicht eines Druckkopfes mit einer Verschlussvorrichtung, wobei die Tintenaustrittsöffnungen verschlossen sind,
1b zeigt eine perspektivische Ansicht eines Druckkopfes mit einer Verschlussvorrichtung, wobei die Tintenaustrittsöffnungen nicht verschlossen (geöffnet) sind,
2a zeigt die perspektivische Ansicht nach 1, wobei Teile ausgeblendet sind, um andere Komponenten deutlicher zu erkennen,
2b zeigt die perspektivische Ansicht nach 1, wobei Teile ausgeblendet sind, um andere Komponenten deutlicher zu erkennen, wobei die Tintenaustrittsöffnungen nicht verschlossen (geöffnet) sind.
3 zeigt die perspektivische Ansicht nach 2, wobei weitere Teile ausgeblendet sind, um andere Komponenten deutlicher zu erkennen,
4 zeigt perspektivisch die Trägerplatte,
5 zeigt perspektivisch den Schlitten.
6 zeigt die Ansicht nach 1b, wobei Teile ausgeblendet sind, um andere Komponenten deutlicher zu erkennen.
1a und 1b zeigen eine perspektivische Ansicht eines Druckkopfes 1 mit einer Verschlussvorrichtung 2. 1a zeigt die Verschlussvorrichtung im geschlossenen Zustand, 1b zeigt die Verschlussvorrichtung im geöffneten Zustand. Der Druckkopf 1 umfasst eine Druckerpatrone oder Druckerkartusche 3, die vorliegend als Tintendruckerpatrone ausgebildet ist. An der Druckerpatrone 3 sind hier nicht sichtbar dargestellte Tintenausstoßelemente und entsprechende Tintenaustrittsöffnungen TA angeordnet bzw. integriert ausgebildet.
Der Druckkopf 1 umfasst ein mit einem Deckel 4 verschlossenes Gehäuse 5. In dem Gehäuse ist die Elektronik zur Ansteuerung der Druckpatrone 3 untergebracht. Die Seitenteile des Gehäuses halten die Druckerpatrone 3 und der Verriegelungshebel 6 unterstützt das Einsetzen der Druckerpatrone 3. Er hält die Druckerpatrone 3 in der eingesetzten, betriebsbereiten Position fest und gibt diese auf Wunsch entsprechend frei.
An dem Druckkopf 1 ist die erfindungsgemäße Verschlussvorrichtung 2 angebracht. Die Verschlussvorrichtung 2 umfasst Druckkopf-Befestigungsmittel 7, ein Dichtungselement 9 und einen Bewegungsmechanismus zum Bewegen des Dichtungselements 9.
Die Druckkopf-Befestigungsmittel 7 dienen zur Befestigung der Verschlussvorrichtung 2 an dem Druckkopf 1. Vorliegend umfassen die Druckkopf-Befestigungsmittel 7 Verschraubungsmittel, von denen nur Verschraubungsöffnungen 7a dargestellt sind. Über die Verschraubungsmittel ist die Verschlussvorrichtung 2 an dem Druckkopf 1 anschraubbar. Andere Druckkopf-Befestigungsmittel 7, insbesondere kraftschlüssige, formschlüssige und/oder stoffschlüssige sind ebenfalls einsetzbar. Ebenfalls umfassen die Druckkopf-Befestigungsmittel 7 eine Trägerplatte 8, in welcher die Verschraubungsöffnungen 7a ausgebildet sind. Die Trägerplatte 8 ist zur Anlage an den Druckkopf 1 ausgebildet und wird in Bezug auf 4 detaillierter beschrieben.
Der Mechanismus zum Bewegen des Dichtungselements 9 umfasst mindestens einen Aktuator 13, der über Kopplungsglieder 14 eine Kraft an das Dichtungselement 9 übertragen kann, um dieses zu Bewegen. Um eine definierte Bewegung des Dichtungselements 9 zu realisieren, weist der Mechanismus weiter mindestens eine Führung auf, entlang welcher das Dichtungselement 9 führbar ist. Vorliegend sind mehrere Führungen ausgebildet, wobei eine der Führungen integriert in der Trägerplatte 8 ausgebildet ist und entsprechend detaillierter in Bezug auf 4 beschrieben wird. Eine andere Führung ist als Dichtungselementaufnahme 12 ausgebildet. Diese Dichtungselementaufnahme 12 ist vorliegend als an der Trägerplatte 8 angebrachter Rahmen ausgebildet, welcher das Dichtungselement 9 seitlich begrenzt, sowohl in einer Verfahrrichtung des Dichtungselements 9 als auch in einer Ebene quer dazu. Zusätzlich ist das Dichtungselement 9 durch die Trägerplatte 8 in einer zumindest zum Teil in Normalenrichtung dazu weisende Richtung begrenzt. Die Kopplungsmittel 14, die vorliegend als zwei seitlich zueinander beabstandete Schiebehebel ausgebildet sind, sind an einem ihrer Endbereiche mit dem Aktuator 13 gekoppelt und an dem anderen Endbereich mit dem Dichtungselement 9. Die Kopplung mit dem Aktuator 13 erfolgt über eine Welle 15, an welcher ein Ausgleichsstück 16 angebracht ist, welches wiederum mit dem Aktuator 13 gekoppelt ist. Die Kopplung mit dem Dichtungselement 9 erfolgt über eine Steckverbindung, wobei die Endbereiche der Kopplungsmittel 14 in entsprechend korrespondierende Öffnungen 17 des Dichtungselements 9 eingesteckt sind. Durch eine entsprechende Kraft- bzw. Bewegungsübertragung des Aktuators 13, der vorliegend als Hub-/Zugmagnet ausgebildet ist, der aber auch aus mehreren Aktuatoren, beispielsweise einem separaten Hubmagneten und einem separaten Zugmagneten bestehen kann, ist das Dichtungselement 9 entsprechend bewegbar.
Das Dichtungselement 9 ist vorliegend als mehrteilige Verfahreinheit ausgebildet und umfasst vorliegend einen Schlitten 11, in dem in einer entsprechend ausgeformten Aufnahme ein Blech 10, bevorzugt ein Edelstahlblech aufgenommen, bevorzugt ortsfest aufgenommen ist, und ein an dem Blech 10 angeordnetes Elastomer (welches hier nicht sichtbar ist). Das Elastomer dient zum beschädigungsfreien, elastischen Anpressen an die Tintenaustrittsöffnungen (hier nicht dargestellt) des Druckkopfes 1, sodass die Tintenaustrittsöffnungen abdichtend verschließbar sind.
1b zeigt perspektivisch den Druckkopf 1 nach 1a, wobei die Tintenaustrittsöffnungen TA geöffnet ist. In der dargestellten Stellung der Verschlussvorrichtung ist das Dichtungselement 9 in einer Position angeordnet, in welcher ein Durchlass des Dichtungselements 9 korrespondierend zu dem Druckerpatronenkopf angeordnet ist. Das Dichtungselement 9 befindet sich in einer abgesenkten Position, sodass der Druckerpatronenkopf etwas über das Blech 10 herausragt. In dieser Position können Werkstücke bedruckt werden.
2a und 2b zeigen die perspektivische Ansicht mit dem Druckkopf 1 nach 1, wobei Teile ausgeblendet sind, um andere Komponenten deutlicher zu erkennen. Ausgeblendet sind die Druckerpatrone 3, das Gehäuse 5 mit Deckel 4 und der Verriegelungshebel 6, sodass nur die Verschlussvorrichtung 2 ohne Druckkopf 1 abgebildet ist. Für gleiche Teile werden in den Figuren gleiche Bezugszeichen verwendet. Eine ausführliche Beschreibung bereits beschriebener Teile wird weggelassen. Anhand der 2a und 2b ist der Bewegungsmechanismus mit beiden Kopplungsmitteln 14 deutlich zu erkennen. Die Kopplungsmittel 14 sind über ein Drehgelenk mit dem Druckkopf 1 verbunden, wobei an dem Drehgelenk zwischen dem Gehäuse 5 bzw. dem Deckel 4 und Kopplungsmitteln 14 entsprechende Distanzscheiben 18 (von denen nur eine dargestellt ist) vorgesehen sind.
2a zeigt die Verschlussvorrichtung 2 im geschlossenen Zustand, 2b zeigt die Verschlussvorrichtung 2 im geöffneten Zustand, wobei ein Loch 21a dort zu sehen ist, wo die Tintenaustrittsöffnungen TA der Druckerpatrone 3 hindurchragt. Die Druckerpatrone 3 mit der Tintenaustrittsöffnung TA ist in dieser Figur zur besseren Übersicht nicht dargestellt.
3 zeigt die perspektivische Ansicht nach 2, wobei weitere Teile ausgeblendet sind, um andere Komponenten deutlicher zu erkennen. Bei den weiter ausgeblendeten Teilen handelt es sich um das Dichtungselement 9, also um das Blech 10, den Schlitten 11 und das Elastomer. Durch das Ausblenden dieser Teile ist eine weitere Führung des Bewegungsmechanismus für den Schlitten 11 zu erkennen. Die Führungen sind vorliegend als Erhebungen 19 ausgebildet, welche sich von einem erhobenen Zustand in einen bündig mit der Trägerplatte 8 abschließenden Zustand absenken. Hierdurch wird bei einem Verfahren des Schlittens 11 entlang einer Ebene der Trägerplatte 8 gleichzeitig ein Anheben bzw. Absenken bewirkt, sodass das Dichtungselement 9 auf die Tintenaustrittsöffnungen TA abgesenkt und entsprechend abgehoben werden kann. Außerdem wird dadurch sichergestellt, dass das Dichtungselement 10 in der Stellung „offen” abgesenkt ist und keinen Platz zwischen der Druckerpatrone 3 und dem zu bedruckenden Produkt benötigt. Der Druckkopf 1 kann dadurch sehr nah an das zu bedruckende Produkt platziert werden.
Die Trägerplatte 8 weist zudem Schlitze 20 auf, durch welche die Kopplungsmittel 14 ragen, sodass die Kopplungsmittel 14 entlang dieser Schlitze 20 ebenfalls geführt sind.
4 zeigt perspektivisch die Trägerplatte 8. Die Trägerplatte 8 weist als Grundkörper 8a eine Platte auf, an welcher ein umlaufender Rahmen 8b ausgebildet ist, sodass ein vertieft liegend angeordneter Innenraum ausgebildet ist. Der Grundkörper 8a weist zwei Schlitze 20 und drei weitere Durchgangsöffnungen 21 sowie zwei abgesenkte Durchgangslöcher 22, die als Verschraubungsöffnungen 7a fungieren, auf. Die mittlere Durchgangsöffnung 21 weist eine Kontur auf, die für einen entsprechenden Kopf einer Druckerpatrone 3 ausgebildet ist, sodass der Druckerpatronenkopf durch die Durchgangsöffnung 21 ragen kann. Weiter weist der Grundkörper 8a vorliegend vier Erhebungen 19 auf, welche sich bündig von einer Oberfläche des Grundkörpers 8a in die Verfahrrichtung des Dichtungselements 9 zu einer Erhebung 19 oder einem Vorsprung ausformen. Hierdurch wird das Dichtungselement 9 auf die Tintenaustrittsöffnung TA der Druckerpatrone 3 gehoben.
5 zeigt perspektivisch den Schlitten 11. 5a zeigt hier den Schlitten 11 alleine ohne Blech 10 und Elastomer EM. 5b zeigt den Schlitten 11 mit dem Elastomer EM. Das Elastomer EM wird am Schlitten 11 mit dem Blech 10 befestigt. Dies ist in 5c dargestellt.
6 zeigt die Ansicht nach 1b, wobei Teile ausgeblendet sind, um andere Komponenten deutlicher zu erkennen. Ausgeblendet sind alle Teile des Druckkopfes 1 mit Ausnahme der Druckerpatrone 3. Deutlich sind hier die ausgerichteten Positionen der Druckerpatrone 3 und des Dichtungselements 9 zu erkennen. Bevorzugt wird die Druckerpatrone 3 in einem Zustand eingesetzt, in dem das Dichtungselement 9 in der Druckposition, wie dargestellt, angeordnet ist. In eine Schließposition verfahrt das Dichtungselement 9 über die Erhebungen 19, sodass das Dichtungselement 9 angehoben wird und über den Druckerpatronenkopf verfahren wird. Durch das hier nicht dargestellte Elastomer EM, welches sich in einem neben dem Durchlass angeordneten Bereich des Blechs 10 befindet, wird eine Abdichtung der Tintenaustrittsöffnungen TA bewirkt. Vorteilhafterweise lässt sich das Elastomer leicht keilförmig ausbilden, um einen geeigneteren Anpressdruck zum Verschließen der Tintenaustrittsöffnungen zu realisieren.

1: Druckkopf
2: Verschlussvorrichtung
3: Druckerpatrone
4: Deckel
5: Gehäuse
6: Verriegelungshebel
7: (Druckkopf-)Befestigungsmittel
7a: Verschraubungsöffnung
8: Trägerplatte
9: Dichtungselement
10: Blech
11: Schlitten
12: Dichtungselementaufnahme
13: Aktuator
14: Kopplungsglieder
15: Welle
16: Ausgleichsstück
17: Öffnung
18: Distanzscheibe
19: Erhebung
20: Schlitz
21: Durchgangsöffnung
21a: Loch
22: Durchgangsloch
TA: Tintenaustrittsöffnung
EM: Elastomer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0970760 A2 [0003]

Claims

Verschlussvorrichtung (2) zum abdichtenden Verschließen von Tintenaustrittsöffnungen (TA) eines betriebsbereiten Druckkopfs (1), insbesondere eines mit Tintenaustrittsdüsen versehenen Tintenstrahl-Druckkopfs, mit mindestens einem abdichtenden Dichtungselement (9) zum Abdichten mindestens einer Tintenaustrittsöffnung (TA), dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussvorrichtung (2) Druckkopf-Befestigungsmittel (7) zum ortsfesten Befestigen der Verschlussvorrichtung (2) gleichbeabstandet zu dem Druckkopf (1) aufweist.
Verschlussvorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkopf-Befestigungsmittel (7) zur direkten Befestigung an dem Druckkopf (1) ausgebildet sind.
Verschlussvorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkopf-Befestigungsmittel (7) zur indirekten Befestigung an dem Druckkopf (1) ausgebildet sind.
Verschlussvorrichtung (2) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussvorrichtung (2) einen Mechanismus zum Bewegen des Dichtungselements (9) aufweist, um das Dichtungselement (9) in eine Tintenaustrittsöffnung (TA) verschließende Schließposition und eine Tintenaustrittsöffnung (TA) freigebende Öffnungsposition zu bewegen.
Verschlussvorrichtung (2) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mechanismus eine Führung aufweist, in welcher das Dichtungselement (9) verschiebbar und/oder anhebbar angeordnet ist.
Verschlussvorrichtung (2) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (9) als Verfahreinheit mit einem elastischen Dichtungsteil zur Kontaktierung eines Tintenaustrittsöffnungen (TA) aufweisenden Bereichs ausgebildet ist.
Verschlussvorrichtung (2) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Mechanismus einen Aktuator (13) aufweist, um das Dichtungselement (9) zu bewegen.
Verschlussvorrichtung (2) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung vorgesehen ist, um das Bewegen des Dichtungselements (9) zu steuern.
Verschlussvorrichtung (2) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkopf-Befestigungsmittel (7) eine Trägerplatte (8) aufweisen, welche mit einer ihrer Plattenseiten mittelbar und/oder unmittelbar gleichbeabstandet zu dem Druckkopf (1) befestigbar ist.
Verschlussvorrichtung (2) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (8) mit einer anderen Plattenseite mit der Führung verbunden ist.
Verschlussvorrichtung (2) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Mechanismus Rasteinrichtungen aufweist, um das Dichtungselement (9) in der Öffnungsposition und/oder der Schließposition zu verrasten.
Druckkopf (1) mit Tintenaustrittsöffnungen (TA), dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkopf (1) eine Verschlussvorrichtung (2) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 11 aufweist.
Druckkopf (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkopf (1) zumindest teilweise integriert mit einer Druckerpatrone (3) ausgebildet ist.
Druckkopf (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkopf (1) separat von einer Druckerpatrone (3) ausgebildet ist.
Druckkopf (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 13 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkopf (1) eine Steuerung zum Steuern eines Tintenausstoßes aufweist, welche mit der Steuerung zum Steuern der Bewegung des Dichtungselements (9) der Verschlussvorrichtung (2) gekoppelt ist.
Druckanlage zum Bedrucken von Werkstücken, umfassend eine Transportstrecke, auf welcher Werkstücke transportiert werden, und einen Druckkopf (1), welcher an einer Stelle entlang der Transportstrecke angeordnet ist, sodass relativ zu dem Druckkopf (1) transportierte Werkstücke bedruckbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkopf (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 13 bis 16 ausgebildet ist.
Druckanlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem Druckkopf (1) und dem Werkstück in einem Bereich von <= 10 mm, bevorzugt <= 7 mm, weiter bevorzugt <= 5 mm und am meisten bevorzugt <= 4 mm liegt.
Druckanlage nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (9) zwischen Werkstück und Druckkopf (1) angeordnet ist, wobei das Dichtungselement (9) derart angesteuert ist, dass es zwischen zwei zeitlich voneinander beabstandet vorbeibewegenden Werkstücken Tintenaustrittsöffnungen (TA) des Druckkopfes (1) verschließt, wenn eine vorgebbare Zeitdauer verstrichen ist, bevorzugt eine Zeitdauer >= 0,1 Sekunden, weiter bevorzugt >= 2,5 Sekunden, noch weiter bevorzugt >= 4,5 Sekunden und am meisten bevorzugt >= 6,0 Sekunden.
Verfahren zum Verschließen mindestens einer Tintenaustrittsöffnung (TA) eines Druckkopfes (1), umfassend die Schritte, Stoppen eines Tintenausstoßes und Verschließen der Tintenaustrittsöffnung (TA) mit einem Dichtungselement (9), dadurch gekennzeichnet, dass das Verschließen direkt an dem Druckkopf (1) in einer Druckposition durchgeführt wird, ohne dass der Druckkopf (1) von der Druckposition in eine andere Position verfahren werden muss.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschließen zwischen zwei zeitlich beabstandeten Tintenausstoßvorgängen durchgeführt wird, wobei ein Zeitabstand zwischen zwei Tintenausstoßvorgängen >= 0,1 Sekunden, bevorzugt >= 2,5 Sekunde, weiter bevorzugt >= 4,5 Sekunden, noch weiter >= 6,0 Sekunden am meisten bevorzugt >= 7,5 Sekunden beträgt.
Verwendung einer Verschlussvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 bei: einem Druckkopf (1), einer Druckanlage, einem Verfahren zum Bedrucken von Werkstücken, einem Tintenstrahldrucker für den Heim- und/oder Bürobereich, einem Tintenstrahldrucker für den industriellen Bereich, einem Stiftplotter, einer Tintenpatrone (3) und dergleichen.