-
Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Tintenstrahldrucker
mit Druckköpfen
und genauer eine entlüftbare
Abdeckungs- und Vorbereitungsanordnung für einen Tintenstrahldruckkopf,
die eine offene Position, um Schaden erzeugende Abdeckdrücke, die
sich aufbauen, wenn ein solcher Druckkopf abgedeckt wird, freizusetzen
und eine geschlossene Position, die eine abgedichtete Vorbereitung
des Druckkopfs während
periodischer Wartung des Druckkopfs ermöglicht, aufweist.
-
Ein
Tintenstrahldrucker des sog. Typs „Tropfen bei Anforderung" weist zumindest
einen Druckkopf auf, von dem Tintentröpfchen in Richtung zu einem
Aufzeichnungsmedium geführt
werden. Innerhalb des Druckkopfs kann die Tinte in einer Vielzahl von
Kanälen
enthalten sein und Energieimpulse werden verwendet, um zu verursachen,
dass die Tintentröpfchen,
wenn erforderlich, von Öffnungen
an den Enden der Kanäle
ausgestoßen
werden.
-
Bei
einem thermischen Tintenstrahldrucker werden Energieimpulse üblicherweise
von Widerständen
erzeugt, die jeweils in einem entsprechenden Kanal angeordnet sind,
welche einzeln durch Stromimpulse adressierbar sind, um Tinte in
den Kanälen
aufzuheizen und zu verdampfen. Wenn eine Dampfblase in einem der
Kanäle
wächst,
quillt die Tinte aus der Kanalöffnung
oder Düse,
bis der Stromimpuls aufhört
und die Blase beginnt zusammenzufallen. In dieser Phase zieht sich
die Tinte innerhalb des Kanals zurück und trennt sich von der
hervorquellenden Tinte, die ein Tröpfchen bildet, das sich in einer
Richtung weg vom Kanal und hin zu einem Aufzeichnungsmedium bewegt.
Der Kanal wird dann durch eine Kapillarwirkung aufgefüllt, indem
Tinte von einem Zufuhrbehälter
angesaugt wird.
-
Ein
besonderes Beispiel eines Typs des thermischen Tintenstrahldruckers
ist im US-Patent Nr. 4,638,337 beschrieben. Dieser Drucker ist vom
Wagentyp und weist eine Vielzahl von Druckköpfen auf, jeder mit einer eigenen
Tintenzufuhrpatrone, die auf einem sich hin- und herbewegenden Wagen
befestigt sind. Die Kanalöffnungen
in jedem Druckkopf sind senkrecht zur Bewegungslinie des Wagens
ausgerichtet und ein Streifen von Informationen wird auf das unbewegliche
Aufzeichnungsmedium gedruckt, während
sich der Wagen in einer Richtung bewegt. Das Aufzeichnungsmedium
wird dann stufenweise bewegt, senkrecht zur Linie der Wagenbewegung, um
eine Entfernung gleich der Breite des gedruckten Streifens und der
Wagen wird dann in der Gegenrichtung bewegt, um einen weiteren Streifen
von Informationen zu drucken.
-
Es
wurde erkannt, dass eine Notwendigkeit besteht, die Tintenausstoßöffnungen
oder Düsen
eines Tintenstrahldruckers zu warten, z.B. durch periodisches Reinigen
der Öffnungen,
wenn der Drucker im Betrieb ist, und/oder durch Abdecken des Druckkopfs,
wenn der Drucker außer
Betrieb ist oder für längere Zeiträume nicht
arbeitet. Das Abdecken des Druckkopfs ist dazu gedacht zu verhindern,
dass die Tinte im Druckkopf austrocknet. Es besteht außerdem eine
Notwendigkeit, den Drucker vor der Anwendung vorzubereiten, um sicherzustellen,
dass die Druckkopfkanäle
vollständig
mit Tinte gefüllt
sind und keine Verunreinigungen oder Luftblasen enthalten. Wartungs-
und/oder Vorbereitungsstationen für die Druckköpfe verschiedener
Arten von Tintenstrahldruckern sind z.B. in den US-Patenten Nr.
4,855,764 und 4,863,717 beschrieben, und die Entfernung von Gas aus
dem Tintenbehälter
eines Druckkopfs während des
Druckens ist im US-Patent 4,679,059 beschrieben.
-
Ein
weiterhin bestehendes Problem bei Abdeckvorrichtungen oder -anordnungen
des Standes der Technik ist der langsame Aufbau eines Überdrucks
innerhalb der abgedichteten Abdeckanordnung während Ruhezeiten des Druckers
(wenn der Druckkopf abgedeckt ist). Solch ein Überdruck verursacht normalerweise,
dass Luft und Tinte innerhalb der Druckkopföffnungen oder Düsen zurück in die Tintenkopfkanäle, welche
die Düsen
befüllen,
geschoben wird. Dies führt
natürlich
zu nachfolgenden Schwierigkeiten bei der Vorbereitung des Druckkopfs und
schädigt
die Druckqualität,
was nicht erstrebenswert ist. Dieses Problem wird weiter verkompliziert durch
die Notwendigkeit, die Abdeckungsanordnung oder -vorrichtung abzugfrei
und vollständig
abgedichtet während
der Vorbereitungsfunktionen der Wartungszeiträume zu halten.
-
Die
EP 0 867 295 offenbart eine
Anordnung mit einem ersten und einem zweiten Abdeckelement gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
-
Es
besteht deshalb ein Bedarf für
eine entlüftbare
Abdeckungs- und
Vorbereitungsanordnung, welche Schaden verursachende Abdeckdrücke, die sich
aufbauen, wenn jeder der Druckköpfe
abgedeckt ist, freisetzen kann und welche dennoch eine abgedichtete
Vorbereitung während
der periodischen Wartungsvorgänge
ermöglicht.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine entlüftbare
Abdeckungs- und Vorbereitungsanordnung zum Abdecken einer Düsenfläche eines
Tintenstrahldruckkopfs bereitgestellt, um eine abgedichtete Vorbereitung
des Druckkopfs zu ermöglichen,
sowie eine Entlüftung
des Druckkopfs, um Schaden verursachende Drücke von diesem während der
Nichtvorbereitungszeiträume
freizusetzen, wie in Anspruch 1 und den abhängigen Ansprüchen definiert.
-
In
der nachfolgenden genauen Beschreibung der Erfindung wird auf die
Zeichnungen Bezug genommen, in denen:
-
1 eine
schematische herausgehobene Ansicht eines Flüssigtintendruckers mit der
entlüftbaren
Abdeckungs- und Vorbereitungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt;
-
2 eine
schematische Darstellung der entlüftbaren Abdeckungs- und Vorbereitungsanordnung
der vorliegenden Erfindung in abdichtendem Eingriff mit der Düsenfläche eines
Tintenstrahldruckkopfs zeigt; und
-
3 und 4 einen
vertikalen Schnitt der entlüftbaren
Abdeckungs- und Vorbereitungsanordnung der vorliegenden Erfindung
in abgedecktem, abdichtendem Eingriff mit der Düsenfläche eines Tintenstrahldruckkopfs
zeigen, wobei ihre offene Entlüftungsposition
ohne Vakuum und ihre geschlossene Position während eines Vorbereitungsvorgangs
unter Vakuum gezeigt ist.
-
Während die
vorliegende Erfindung in Verbindung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel derselben
beschrieben wird, ist es klar, dass es nicht beabsichtigt ist, die
Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele
zu beschränken.
Im Gegenteil soll sie alle Alternativen, Modifikationen und Äquivalente
abdecken, die innerhalb des Umfangs der Erfindung liegen, wie sie
in den beigefügten
Ansprüchen
definiert ist.
-
Für ein allgemeines
Verständnis
der Merkmale der vorliegenden Erfindung wird auf die Zeichnungen
verwiesen. In den Zeichnungen werden durchgängig die gleichen Bezugszeichen
verwendet, um gleiche Bauteile zu benennen.
-
Bezug
nehmend auf 1 ist eine schematische herausgehobene
Ansicht eines Flüssigtintendruckers 10 gezeigt,
z.B. ein Tintenstrahldrucker. Wie gezeigt, umfasst der Flüssigtintendrucker
oder Tintenstrahldrucker 10 die entlüftbare Abdeckungs- und Vorbereitungsanordnung
des Druckkopfs der vorliegenden Erfindung, die allgemein mit 60 bezeichnet wird
(und später
genauer beschrieben wird), und ein Eingangsfach 12, das
Papierblätter 14 enthält, auf welche
vom Drucker 10 gedruckt werden soll. Einzelne Papierblätter 14 werden
durch eine Aufnahmevorrichtung 16 aus dem Eingangsfach 12 entfernt
und mittels Zuführwalzen 18 zu
einer Transporteinrichtung 20 geführt. Die Transporteinrichtung 20 bewegt das
Papierblatt mittels eines Beschickbandes oder -bänder 22, die von einer
von Stützwalzen 24 neben einer
Flüssigtinten-Druckkopfanordnung 26 angetrieben
werden. Wie bekannt ist, umfasst die Druckkopfanordnung 26 eine
Tintenzufuhr (nicht bezeichnet), die z.B. an der Druckkopflagerung
befestigt ist oder mit zugehörigen
Druckköpfen über geeignete Zufuhrleitungen
verbunden ist.
-
Die
Druckkopfanordnung 26 umfasst Druckköpfe 28, die z.B. Druckköpfe sein
können,
die sich hin und her bewegen, oder auf Teil- oder Seitenbreite aufgereihte
Druckköpfe,
die in einer Druckposition von einer Druckkopfstütze (nicht gezeigt) in einer
gegenüberliegenden
Relation zum Band 22 gelagert sind. Während des Druckens lagern die
Druckköpfe 28 bildgemäß Tröpfchen von
flüssiger
Tinte auf das Papierblatt 14, während dieses vom Band 22 unter der
Vielzahl von Druckköpfen 28 und
an diesen vorbei befördert
wird. Wie bekannt ist, umfasst jeder der Druckköpfe 28 eine Reihe
von Druckdüsen,
z.B. versetzt oder linear angeordnet, mit einer Länge, die ausreichend
ist, um bildgemäß Tröpfchen von
Tinte, wie oben beschrieben, innerhalb einer Druckzone, die unter
den Druckköpfen
liegt und vom Papierblatt 14 gekreuzt wird, abzulagern.
Wenn das Papierblatt 14 durch die Druckzone bewegt wird,
drucken die Druckköpfe 28 ein
Flüssigtintenbild
auf das Papierblatt 14 bzw. zeichnen es auf.
-
Nach
dem Drucken oder Aufzeichnen des Flüssigtintenbildes, wie oben
beschrieben, innerhalb der Druckzone wird das Papierblatt 14 dann
vom Band 22 durch eine Trockneranordnung 32 befördert, um
das Flüssigtintenbild
darauf zu trocknen. Von der Trockneranordnung 32 wird das
Papierblatt 14 mit dem getrockneten Tintenbild darauf zu
einem Ausgabefach 33 bewegt.
-
Wie
gezeigt, steuert eine Steuerung 34 die Funktionen der verschiedenen
Aspekte des Druckers 10, einschließlich der Transporteinrichtung 20,
der Trockneranordnung 32 und der Wartungsfunktion mit der
entlüftbaren
Abdeckungs- und Vorbereitungsanordnung, die mit der Anordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung ermöglicht
wird. Die Transporteinrichtung 20 umfasst z.B. die Aufnahmevorrichtung 16,
die Zuführwalzen 18,
das Band 22 und die Antriebswalzen 24. Zusätzlich steuert
die Steuerung 34 die Bewegung der Druckkopfanordnung 26 und
das Drucken durch die Druckköpfe 28,
wie es vom Fachmann verstanden würde.
Die Steuerung 34 ist vorzugsweise ein autarker, dedizierter
Minicomputer mit einer zentralen Recheneinheit (CPU), einem elektronischen
Speicher und einer Anzeige oder Benutzerschnittstelle (UI). Mit
der Hilfe von Sensoren und Verbindungen (nicht gezeigt) liest und
erfasst die Steuerung 34 den Datenfluss für das von
den Druckköpfen 28 zu
druckende Bild, bereitet ihn vor und verwaltet ihn. Zusätzlich ist
die Steuerung 34 der hauptsächliche Multi-Tasking-Prozessor
zum Betreiben und Steuern aller anderen Untersysteme und Druckvorgänge.
-
Bei
Vollendung des Druckauftrags oder wenn ansonsten notwendig, z.B.
während
eines Stromausfalls, wird die Druckkopfanordnung 26 in der
Richtung eines Pfeils 36 vom Band 22 wegbewegt.
Ein geformtes Abdeckelement 52 der entlüftbaren Abdeckungs- und Vorbereitungsanordnung 60 des
Druckkopfs der vorliegenden Erfindung wird unter der Druckkopfanordnung 26 in
den Richtungen des Pfeils 40 bewegt, um die Druckköpfe der
Druckkopfanordnung 26 abzudecken. Sobald die entlüftbare Abdeckungs-
und Vorbereitungsanordnung 60 des Druckkopfs direkt unter
der Druckkopfanordnung 26 positioniert ist, wird die Druckkopfanordnung 26 in Richtung
zum Band 22 und in abdichtenden Eingriff mit einer angehobenen
Membran 50 auf dem geformten Abdeckelement 52 bewegt,
zum Abdecken, Entlüften
und nachfolgendem vollständigen
Vorbereiten der Druckköpfe 28 gemäß der vorliegenden
Erfindung (wird nachfolgend genau beschrieben).
-
Wenn
die Druckkopfanordnung 26 abgedeckt, entlüftet und
vollständig
vorbereitet wurde, wie oben beschrieben, und wieder für einen
weiteren Druckauftrag benötigt
wird, wird sie vom Band 22 weg bewegt und die entlüftbare Abdeckungs-
und Vorbereitungsanordnung 60 des Druckkopfs wird dann
von der Druckkopfanordnung wegbewegt, so dass die Druckkopfanordnung 26 passend
in Bezug auf das Band 22 neu positioniert werden kann,
um auf die Aufzeichnungsblätter 14 zu
drucken.
-
Bezug
nehmend auf 1 bis 4 umfasst die
Druckkopfanordnung 26 z.B. einen sich hin und her bewegenden
Druckkopf 28, der in eine Abdeckposition gegen die entlüftbare Abdeckungs-
und Vorbereitungsanordnung 60 des Druckkopfs der vorliegenden
Erfindung bewegt wurde. Die entlüftbare
Abdeckungs- und Vorbereitungsanordnung 60 des Druckkopfs
deckt somit eine Düsenfläche 29 des Druckkopfs 28 ab
und dichtet sich ab. Wie gezeigt, umfasst die entlüftbare Abdeckungs-
und Vorbereitungsanordnung 60 des Druckkopfs die angehobene Membran 50,
vorzugsweise ein Silikongummi mit niedriger Härte (20–30 Shore „A"), die mit dem geformten Abdeckelement 52 verbunden
ist, welches ein Substrat 54 und eine Vertiefung 56 aufweist.
Die Vertiefung 56 ist mit geraden Seiten gezeigt, kann aber
nach innen verjüngt
sein, und endet an einer Basis 62 mit einer Öffnung in
einen Vakuumpfad 58, der durch diese verläuft.
-
Wie
ferner gezeigt, umfasst das geformte Abdeckelement 52 eine
Bodenwand 62 und Seitenwände 66, welche die
Vorbereitungskammer oder -vertiefung 56 definieren, sowie
den Vakuumpfad 58 von der Vakuumvorrichtung 70 in
die Kammer oder Vertiefung 56. Da die Düsenfläche 29 über der
Bodenwand 62 sitzt, ist ein abgegrenzter Vorbereitungsspalt 57 innerhalb
der Kammer oder Vertiefung 56 ausgebildet. Wie dargestellt,
ist der abgegrenzte Vorbereitungsspalt 57 somit durch die
Düsenfläche 29 eines
abgedeckten Tintenstrahldruckkopfs und durch die Bodenwand 62,
die Seitenwände 64, 66 des
Abdeckelements 52 und eine Ventilvorrichtung 72 innerhalb
des Vakuumpfads 58 definiert.
-
Das
Abdeckelement 52 umfasst eine erste Öffnung oder Vakuumloch 88 und
die zusammenklappbare Membran 84 umfasst eine zweite Öffnung 90,
die so angeordnet sind, dass die erste Öffnung 88 und die
zweite Öffnung 90 vorzugsweise
aufeinander ausgerichtet und verbunden sind, wodurch ein Fluidfließpfad für Luft und
Tinte definiert wird, die von der Düsenfläche 29 des abgedeckten
Tintenstrahldruckkopfs in die Vorbereitungsvertiefung 56 und
den Vakuumpfad 58 fließen.
Wie gezeigt, ist das Vakuumloch bzw. die Öffnung 88 vorzugsweise
innerhalb der Vorbereitungsvertiefung 56 angeordnet und
zentriert. Die relative Größe der ersten Öffnung 88 in
den Vakuumpfad 58 und die der zweiten Öffnung 90 durch die
zusammenklappbare Membran 84 ist so, dass der zusammenklappbaren
Membran 84, wenn sie in ihrer zusammengeklappten Position 84'' ist, ermöglicht wird, das Loch 88 offen
zu halten, während
die Bereiche um das Loch 88 abgedichtet sind.
-
Die
Vorbereitungsvertiefung 56 und somit der Vorbereitungsspalt 57 umfasst
einen angehobenen konvexen Bereich 59, welcher die Öffnung oder das
Loch 88 in den Vakuumpfad 58 umgibt. Der angehobene
konvexe Bereich 59 liegt an einer passenden Position, um
einen abdichtenden Kontakt mit der zusammenklappbaren Membran 84 herzustellen, wenn
die zusammenklappbare Membran 84 sich in ihrer zusammengeklappten
Position 84'' befindet. Der
abgegrenzte Vorbereitungsspalt 57 wird nach dem Einpassen
der Düsenfläche 29 und
vor der Aufbringung des Vakuums ausgebildet und enthält somit Luft.
-
Es
ist wichtig, dass gemäß der vorliegenden Erfindung
das Abdeckelement 52 der entlüftbaren Abdeckungs- und Vorbereitungsanordnung 60 einen Entlüftungspfad 80 umfasst,
der von einer Außenfläche 82 des
Abdeckelements in die Vorbereitungsvertiefung oder -kammer 56 gebildet
ist, um die Düsenfläche des
abgedeckten Tintenstrahldruckkopfs zu entlüften, wodurch die Düsenfläche von
Schaden verursachenden Drücken
während
der Nichtbetriebszeiten befreit wird. Der Entlüftungspfad umfasst einen gewundenen
Labyrinthdurchgang durch einen Körperbereich
des Abdeckelements 52, um Feuchtigkeit innerhalb der Vorbereitungsvertiefung 56 aufrechzuerhalten
sowie die Vorbereitungsvertiefung 56 und die Düsenfläche 29 von
Schaden verursachenden Drücken
während
Nichtbetriebszeiten zu befreien (das sind Zeiten, wenn die Düsenfläche abgedeckt
und abgedichtet ist, aber die Vakuumvorrichtung nicht arbeitet).
Der Entlüftungspfad 80 umfasst ein
Entlüftungsloch
oder eine Entlüftungsöffnung 86, die
innerhalb der Vertiefung 56 angeordnet ist (sowie innerhalb
des abgegrenzten Vorbereitungsspalts 57) und während abgedeckter
Nichtbetriebszeiten in Umfangsrichtung vom Vakuumloch 88 der
Düsenfläche 29 beabstandet
ist, wodurch sie von Schaden verursachenden Drücken befreit wird.
-
Wie
weiter gezeigt, umfasst die entlüftbare Abdeckungs-
und Vorbereitungsanordnung 60 eine zusammenklappbare Membran 84,
die über
dem Vorbereitungsspalt 57 und über der Öffnung bzw. dem Loch 86 in
den Entlüftungspfad 80 befestigt
ist. Es ist wichtig, dass die zusammenklappbare Membran 84 in
einer auskragenden Weise über
dem Vorbereitungsspalt 57 befestigt ist. Wie gezeigt weist
die zusammenklappbare Membran 84 eine normalerweise offene
Position 84' auf,
in welcher sie einen Verbindungspfad von der Düsenfläche 29 zum Vakuumpfad 58 und,
was wichtig ist, zum Entlüftungspfad 80 definiert.
Sie weist auch eine zusammengeklappte Position 84'' auf, die unter Vakuum erreicht
wird, in welcher sie den angehobenen konvexen Bereich 59 der
Bodenwand 62 wirksam abdichtet und somit den Verbindungspfad
zwischen der Düsenfläche 29 und dem
Entlüftungspfad 80 schließt.
-
Zum
Schließen
des Verbindungspfads zum Entlüftungspfad 80 und
dann Vorbereiten der Düsenfläche 29,
ist eine Vakuumvorrichtung wie eine Pumpe 70 und ein Ventil 72 mit
dem Vakuumpfad 58 verbunden, um einen Vakuumdruck durch
den Vakuumpfad auf die Düsenfläche 29 aufzubringen.
Solch ein Vakuum, das auf die Düsenfläche 29 aufgebracht wird,
wird gleichzeitig auch auf die zusammenklappbare Membran 84 aufgebracht
und lässt
diese von der normalerweise offenen Position 84' in die zusammengeklappte
Position 84'' zusammenfallen,
um den Entlüftungspfad 80 abzudichten
und zu schließen, während der
Vakuumpfad 58 immer noch freigelegt ist, um eine Aufbringung
von Vakuumdruck gegen die Düsenfläche 29 zu
ermöglichen.
-
Wie
ersichtlich, wurde eine entlüftbare
Abdeckungs- und Vorbereitungsanordnung zum Abdecken einer Düsenfläche eines
Tintenstrahldruckkopfs, um eine abgedichtete Vorbereitung des Druckkopfs
zu ermöglichen,
sowie eine Entlüftung
des Druckkopfs, um Schaden verursachende Drücke von diesem während Nichtbetriebszeiten
freizusetzen, bereitgestellt. Die entlüftbare Abdeckungs- und Vorbereitungsanordnung
umfasst ein Abdeckelement mit einem Dichtelement zum abdichtenden
Eingriff mit der Düsenfläche des
Tintenstrahldruckkopfs, wobei das Abdeckelement eine Vorbereitungsvertiefung und
einen darin ausgebildeten Vakuumpfad umfasst. Ferner umfasst die
entlüftbare
Abdeckungs- und Vorbereitungsanordnung einen Entlüftungspfad,
der von einer Außenfläche des
Abdeckelements und durch das Abdeckelement in die Vorbereitungsvertiefung ausgebildet
ist, um die Düsenfläche des
abgedeckten Tintenstrahldruckkopfs zu entlüften, wodurch die Düsenfläche des
Tintenstrahldruckkopfs von Schaden verursachenden Abdeckdrücken befreit
wird.