DE60116638T2

DE60116638T2 - Auf erneuerbaren Rohmaterialien basierende Zusammensetzung

Info

Publication number: DE60116638T2
Application number: DE60116638T
Authority: DE
Inventors: Milko Ess; Bernd Kastl; Siegfried Reichert; Hanns-Jörg Mauk
Original assignee: Armstrong DLW AG
Current assignee: Armstrong DLW AG
Priority date: 2000-05-24
Filing date: 2001-05-21
Publication date: 2006-09-07
Also published as: DE60116638D1; EP1285015B1; ATE315600T1; DE60116638T9; AU2001279624A1; CA2410036C; WO2001090211A1; US6946541B2; US20040152864A1; EP1285015A1; CA2410036A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Packung mit darin untergebrachten Tinten und Aufzeichnungsträgern zur Verwendung in einer Tintenstrahldruckvorrichtung und ein Tintenstrahldruckgerät, in welches zur Durchführung des Druckens eine solche Packung eingesetzt wird.
Beim Tintenstrahldrucken werden nach verschiedenen Prinzipien feine Tintentröpfchen auf einen Aufzeichnungsträger ausgestoßen, um auf diesem Bilder, Buchstaben usw. zu drucken, wobei das Drucken bei hoher Geschwindigkeit geräuscharm abläuft. Das Tintenstrahldrucken erleichtert das Aufzeichnen in mehreren Farben und ist dadurch gekennzeichnet, daß Muster mit einem großen Freiheitsgrad erzeugt werden können und ein Fixieren oder Entwickeln sich nicht erforderlich macht. Tintenstrahldrucker sind vielseitig einsetzbar und ermöglichen das Drucken von Bildern auf verschiedenen Aufzeichnungsträgern aus verarbeiteten Daten.
Die durch Mehrfarbendrucken erzeugten Bilder sind qualitativ mit Fotos und Fotoplatten vergleichbar. Das Mehrfarbentintenstrahldrucken ist preisgünstiger als das normale Mehrfarbendrucken oder Drucken von Fotos, besonders dann, wenn nur wenige Kopien anzufertigen sind und Vollfarbenbilder gedruckt werden sollen.
Um hohe Druckgeschwindigkeiten zu gewährleisten und effektives Vollfarbendrucken zu ermöglichen, müssen das Druckverfahren und die Drucker verbessert werden. Besondere Bedeutung erlangen dabei die Erzeugung von gedruckten Punkten in hoher Dichte sowie von hellen und klaren Farbtönen, das schnelle Absorbieren der Tinte, kein Verlaufen der Tinten, selbst bei überlagerten Tintenpunkten, und das Ausbreiten der Tintenpunkte bei angemessenem Verlaufen der Tinten.
Diese Eigenschaften werden nicht allein durch gute Drucker und Druckverfahren, sondern auch durch verbesserte Tinten oder Aufzeichnungsträger erreicht.
So wird zum Beispiel beschichtetes Papier als Aufzeichnungsträger verwendet, weil dieses die Tinte schnell absorbiert und fixiert. Beschichtetes Papier weist zum Beispiel ein Siliziumpigment in Form von Kieselerde oder ein Absorptionspolymer in Form von Kunstharz mit feinverteilter Kieselerde, in Form von Polyvinylpyrrolidin, Polyvinylalkohol, Polyäthylenoxid, vernetzt mit Isozyanat, Akrylpolymer mit einer Karboxylgruppe, ein Pigment auf Aluminiumbasis in Form einer hydrierten Tonerdeverbindung oder Aluminiumoxid auf, welche zusammen mit einem wäßrigen Bindemittel aufgetragen werden. Als Aufzeichnungsträger dienen auch Filme und Gewebe, welche mit den genanten Materialien beschichtet sind. Andererseits wird das Eindringvermögen der Tinte durch Zugabe eines oberflächenaktiven Mittels oder eines anderen Mittels verbessert.
Eine Verbesserung der Druckeigenschaften wird durch eine geeignete Kombination von Tinten und Aufzeichnungsträgern erreicht. Tinten und Aufzeichnungsträger haben individuelle Eigenschaften, welche aufeinander abgestimmt werden sollten. Eine optimale Kombination ist vom Nutzer nur schwer erreich bar, so daß die Bereitstellung von Tinten und Aufzeichnungsträgern, aufeinander abgestimmt in einer Packung untergebracht, effektiv erscheint.
Im Dokument JP 11 254700 A ist eine Kartusche offenbart, welche die Merkmale der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Packung aufweist. In diesem Dokument ist auch die Technologie zum Einsetzen einer solchen Kartusche in einen Drucker und Austauschen gegen eine andere beschrieben, wobei diese Kartusche in eine Sektion für die Aufzeichnungsträger und eine Sektion für Tinte oder Gebrauchttinte unterteilt ist. Bei Verwendung einer solchen Kartusche mit aufeinander abgestimmten Tinten und Aufzeichnungsträgern kann im Drucker der dafür geeignete Druckmodus auf einfache Weise automatisch vorgegeben werden.
In dem genannten Dokument ist aber weder die Konfiguration des Druckers, in welchem eine solche Kartusche verwendet wird, noch die Handhabung einer solchen Kartusche beschrieben.
Außerdem gibt es in diesem Dokument keinen Hinweis auf das Material oder die Zusammensetzung der Aufzeichnungsträger und Tinten. Wenn in diesem Fall reines Papier in der Kartusche enthalten ist, werden eine Behandlungsflüssigkeit und die Farbtinten Schwarz, Gelb, Magenta und Zyan verwendet, während bei beschichtetem Papier, Glanzpapier und OHP-Blättern nur die genannten Farbtinten verwendet werden, die Behandlungsflüssigkeit aber weggelassen wird. Bei beschichtetes Papier oder einem ähnlichen Aufzeichnungsträger kann keine Behandlungsflüssigkeit verwendet werden, weile diese den Farbstoff unlöslich macht und dadurch die Bildqualität verschlechtert. In dem genannten Dokument ist auch offenbart, daß bei Vorgabe des Modus zum Erreichen der Fotoquali tät des zu erzeugenden Bildes die Farbtinten Schwarz, Gelb, Magenta und Zyan jeweils in zwei Arten, d.h. in eine hochdichten Art und einer niedrigdichten Art verwendet werden. In dem genannten Dokument ist auch eine Kartusche beschrieben, in welcher nur Tinten untergebracht sind, so daß der Nutzer die für die jeweiligen Aufzeichnungsträger und Druckmodi geeigneten leicht auswählen kann.
In bezug auf die Farbstoffaffinität scheinen die Aufzeichnungsträger gleich zu sein, sollten jedoch auf die Tinten abgestimmt werden. Ein die Bildqualität wesentlich beeinflussender Faktor ist das Verlaufen der Tinten, welches ein Bild undeutlich und körnig erscheinen lassen kann. Deshalb ist die Auswahl einer geeigneten Kombination von Tinten und Aufzeichnungsträgern durch den Nutzer fast unmöglich.
Außerdem sind die meisten der gegenwärtig verwendeten Tintenstrahldrucker mehr oder weniger für bestimmte Zwecke vorgesehen, so daß diese alle Anforderungen kaum erfüllen können.
So sollte zum Beispiel bei häufiger Verwendung eines Druckers der Druckkopf eine lange Lebensdauer haben. Außerdem sollte die selbst nach längerem Stillstand des Druckers im Druckkopf verbliebene Tinte durch Regenerieren leicht entfernt werden können. Auch die Zusammensetzung der Tinte sollte sich nicht ändern, da eine solche Farbänderungen verursacht. Alle diese Faktoren beeinträchtigen die Eigenschaften eines Tintenstrahldruckers. Deshalb sollte ein Tintenstrahldrucker bereitgestellt werden, bei welchem diese Faktoren berücksichtigt wurden und welcher kompakt und preisgünstig hergestellt werden kann. Aus diesem Grund setzen die Hersteller von Druckern alles daran, die Forderungen des Marktes zu erfüllen und Drucker bereitzustellen, welche bei hohen und tiefen Temperaturen lange einsetzbar sind und qualitativ hochwertige Bilder erzeugen. Wenn ein Nutzer einen Tintenstrahldrucker besitzt, welcher bestimmte Eigenschaften A aufweist, aber auch spezielle Druckeigenschaften B erreicht werden sollen, ist der Kauf eines diese Eigenschaften B erfüllenden Druckers unumgänglich.
Ein weiteres Problem tritt beim Drucken von Gewebe auf. Im Gegensatz zum Drucken auf Papier oder Filmen erfordert das Textildrucken das Fixieren des Farbstoffes und Waschen des bedruckten Gewebes. Um ein Abzuwaschen des Farbstoffs zu verhindern, müssen Gewebe und Tinte gut aufeinander abgestimmt sein, um den Farbstoff auf dem Gewebe haltbar zu fixieren. Da der Nutzer aus dem Aussehen der Tinte die Art des in dieser enthaltebnen Farbstoffs nicht erkennen kann, besteht die Möglichkeit der Auswahl einer falschen Tinte für das zu druckende Gewebe.
Auch der Beziehung zwischen der Größe der Farbstoffpartikel in der Tinte und der Tintenaufnahmeschicht auf dem Aufzeichnungsträger sollte Beachtung geschenkt werden. Wenn der durchschnittliche Durchmesser der feinen Poren in der Tintenaufnahmeschicht kleiner ist als jener der in der Tinte enthaltenen Pigmentpartikel, können die Pigmentpartikel nicht vollständig in die Poren eindringen, so daß das gedruckte Bild keine ausreichende Abriebbeständigkeit aufweist. Der Nutzer kann weder die Korngröße der Pigmentpartikel in der Tinte noch die Größe der feinen Poren in der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers erkennen, so daß die Möglichkeit besteht, nicht die optimale Kombination von Tinte und Aufzeichnungsträger auszuwählen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist deshalb die Bereitstellung einer optimalen Kombination von Tinten und Aufzeichnungsträgern, um die Druckqualität zu verbessern. Diese Aufgabe erfüllen die im Anspruch 1 definierte Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung und der im Anspruch 4 definierte Tintenstrahldrucker.
Weitere vorteilhafte Weiterentwicklungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die beschriebene Konstruktion ermöglicht die Unterbringung von Tinten und Aufzeichnungsträgern in optimaler Kombination in einer Packung bei Berücksichtung der Farbstoffaffinität der Tinte zum Aufzeichnungsträger und der Beziehung zwischen der Größe der Farbstoffpartikel in der Tinte und dem Durchmesser der feinen Poren in der Tintenaufnahmeschicht des Aufzeichnungsträgers. Selbst wenn der Nutzer die optimale Kombination von Tinte und Aufzeichnungsträger in Verbindung mit der Farbstoffaffinität und den feinen Poren nicht erkennen kann, sind optimale Druckeigenschaften erreichbar, wenn nur einer der beiden Medien, d.h. entweder die Tinte oder der Aufzeichnungsträger identifizierbar ist. Selbst wenn der Nutzer weder die Tinte noch den Aufzeichnungsträger identifizieren kann und irgendeine Packung auswählt, sind die Tinte und der Aufzeichnungsträger in dieser optimal aufeinander abgestimmt, um gute Druckergebnisse zu erzielen.
Aufgabe, Effekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen deutlicher zu erkennen.
1 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung die Gesamtkonfiguration eines Tintenstrahldruckers gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt die Seitenansicht der Blatttransportsektion des in 1 dargestellten Tintenstrahldruckers.
3 zeigt in perspektivischer Darstellung die automatische Blatteinziehvorrichtung des in 1 dargestellten Tintenstrahldruckers.
4 zeigt in perspektivischer Darstellung die Vorderansicht einer austauschbaren Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung für den Tintenstrahldrucker.
5 zeigt in perspektivischer Darstellung die Hinteransicht der Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung.
6 zeigt in perspektivischer Darstellung die Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung bei geöffnetem Tintenspeicher.
7 zeigt in perspektivischer Darstellung die Innenkonfiguration des Tintenspeichers der Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung.
8 zeigt in perspektivischer Darstellung die automatische Blatteinziehvorrichtung mit installierter Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung.
9 zeigt im Flußplan den Tintenaustausch usw. bei installierter oder entfernter Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung im Wartezustand des Druckers.
Die 10A und 10B zeigen in Flußplänen den Tintenaustausch usw. bei installierter oder entfernter Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung und ausgeschaltetem Drucker.
11 zeigt im Blockschaltbild schematisch die Signal- und Datenübertragung zwischen dem Drucker und der Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung.
12 zeigt im Flußplan den Ablauf eines Programms im Drucker vor Druckbeginn.
13 zeigt im Flußplan den Ablauf eines weiteren Programms im Drucker vor Druckbeginn.
14 zeigt die Vertikalschnittansicht eines Nebenbehälters, eines Druckkopfes und eines Tinte-Luft-Zuführmechanismus im Tintenaustauschsystem des genannten Druckers und die Wirkungsweise dieser Komponenten während des Druckens.
15 zeigt die Vertikalschnittansicht des Nebenbehälters, des Druckkopfes und des Tinte-Luft-Zuführmechanismus im Tintenaustauschsystem des genannten Druckers und die Wirkungsweise dieser Komponenten bei abgebautem Druck im Nebenbehälter.
16 zeigt die Vertikalschnittansicht des Nebenbehälters, des Druckkopfes und des Tinte-Luft-Zuführmechanismus im Tintenaustauschsystem des genannten Druckers und die Wirkungsweise dieser Komponenten beim Einleiten von Luft.
17 zeigt die Vertikalschnittansicht des Nebenbehälters, des Druckkopfes und des Tinte-Luft-Zuführmechanismus im Tintenaustauschsystem des genannten Druckers und die Wir kungsweise dieser Komponenten bei Tintenaustausch und Luftzuführung.
18 zeigt die Vertikalschnittansicht des Nebenbehälters, des Druckkopfes und des Tinte-Luft-Zuführmechanismus im Tintenaustauschsystem des genannten Druckers und die Wirkungsweise dieser Komponenten bei erneutem Druckabbau im Nebenbehälter.
19 zeigt die Vertikalschnittansicht des Nebenbehälters, des Druckkopfes und des Tinte-Luft-Zuführmechanismus im Tintenaustauschsystem des genannten Druckers und die Wirkungsweise dieser Komponenten beim Zuführen von Tinte.
20 zeigt schematisch die Draufsicht des mit Tintenzuführbohrungen versehenen Nebenbehälters.
Nachfolgend werden anhand der beiliegenden Zeichnungen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Bevor die Konstruktion des Tintenstrahldruckers und die Konstruktion der in diesem verwendeten Packung mit darin untergebrachten Tinten und Aufzeichnungsträgern (nachfolgend auch „Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung" genannt) beschrieben werden, wird auf eine Ausführungsform der Kombination von Tinte und Aufzeichnungsträger, welche in der Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung untergebracht werden sollten, näher eingegangen.
Die in den entsprechenden Figuren dargestellte Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung ist gefüllt mit einer farbstoffhaltigen Tinte zum Färben wenigstens eines Aufzeichnungsträgers oder mit einer pigmenthaltigen Tinte und einem Aufzeichnungsträger, dessen Tintenaufnahmeschicht feine Bohrungen aufweist, von denen 70% oder mehr einen größeren Durchmesser haben als die Pigmentpartikel. Dadurch ist es den Nutzern auf einfache Weise möglich, ohne besondere Einstellungen und Auswahl der Tinte oder des Aufzeichnungsträgers die gewünschten Bilder zu erzeugen.
Bei dieser Ausführungsform wird Tinte verwendet, welche Wasser, ein wasserlösliches organisches Lösungsmittel, ein oberflächenaktives Agens, Alkohol oder ähnliche Bestandteile enthält, wobei diese Komponenten keine Beschränkung darstellen. Andererseits kann der Farbstoff der Tinte in der ersten Ausführungsform ein wasserlösliche Farbstoff in Form Direktfarbstoff, Säurefarbstoff, Laugenfarbstoff, Reaktivfarbstoff, Nahrungsmittelfarbstoff, Dispersionsfarbstoff oder ein ähnlicher Farbstoff sein.
Bei der ersten Ausführungsform kann als Aufzeichnungsträgermaterial Baumwolle, Seide, Nylon, Polyester, Wolle, Rayon, Acryl, Azetat, Polyuräthan oder ein ähnliches Material verwendet werden. Es besteht auch die Möglichkeit, diese Materialien kombiniert zu verwenden. Wenn erforderlich, kann das aus diesen Materialien erzeugte Gewebe vorbehandelt werden, um die Tintenaufnahmefähigkeit zu verbessern und ein Verlaufen der Tinten zu verhindern. Bei harnstoffhaltigem Gewebe wird eine Behandlung mit einem wasserlöslichen Hochpolymer, einem wasserlöslichen Salz oder einem ähnlichen Material bevorzugt.
Bei der ersten Ausführungsform wird zum Bedrucken des Aufzeichnungsträgers in Form von Gewebe aus Baumwolle oder Seide eine reaktive Farbstofftinte bevorzugt. Zum Bedrucken eines Polyesterfasern enthaltenden Gewebes wird ein Dispersionsfarbstoff bevorzugt. Zum Bedrucken von Nylon sind Säuren, metallhaltige Komplexsalze, Dispersions- und Reaktivfarb stoffe geeignet. Zum Bedrucken von Acryl werden saure Farbstoffe, basische Farbstoffe und Dispersionsfarbstoffe bevorzugt. Zum Bedrucken von Polyvinylalkoholfasern sind basische und naphtholhaltige Farbstoffe sowie Direktfarbstoffe und Dispersionsfarbstoffe geeignet. Zum Bedrucken von Vinyliden und Polyvinylchlorid werden basische und naphtholhaltige Farbstoffe sowie Dispersionsfarbstoffe bevorzugt. Besser geeignet sind Kombinationen aus Polyesterfasern und Dispersionsfarbstoff, aus Nylonfasern und säurehaltiger Farbstoff oder Direktfarbstoff sowie aus Seide oder Baumwolle und Reaktionsfarbstoff. Diese Farbstoffe können auch gemischt verwendet werden, sofern diese Gemische den Färbungseffekt nicht beeinträchtigen.
Zum Färben von Fasern nach der Sublimationstransfertechnologie werden weltweit wasserunlösliche Azofarbstoffe, Anthrachinonfarbstoffe sowie verschiedene andere Farbstoffe verwendet. Die Dispersionsfarbstoffe enthalten kein wasserlösliches Radikal der Sulfongruppe und der Karboxylgruppe, haben ein begrenztes Molekulargewicht und eignen sich zum Färben von Geweben aus überwiegend synthetischen Fasern wie Polyester und Azetat bei Temperaturen von 80°C bis 250°C.
Mit Farbstofftinten werden bevorzugt gewebtes Material oder Faservliese aus synthetischen Fasern wie Polyesterfasern, Azetatfasern, Polypropylenfasern, Polyvinylalkoholfasern, Polyamidfasern, Mischgarnvliese und Vliese aus synthetischen und Fasern und Baumwollfasern gefärbt. Im wesentlichen können alle bekannten Gewebe und Vliese bedruckt werden. Vorbehandelte Gewebe und Vliese können nach dem Tintenstrahlverfahren bedruckt werden. Zur Vorbehandlung wird ein wasserlösliches oder ein in Wasser dispergiertes Polymer verwendet, welches die Tinte schnell aufsaugt und nicht verlaufen läßt.
Bei dieser Ausführungsform wird als Reaktivfarbstoff ein Farbstoff mit einer Vinylsulfongruppe und/oder Monochlortriazingruppe bevorzugt. Der Grund für die bevorzugte Verwendung eines Farbstoffs mit einer der genannten Reaktivgruppen ist darin zu suchen, daß diese Reaktivgruppen beim Tintenstrahldrucken eine schnelle Reaktion auslösen. Bei Verwendung des stark reaktiven Dichlortriazins ist es schwierig, die gewünschten Wirkungen zu erzielen. Bei Verwendung des weniger reaktiven Trichlorpyrimidins ist keine merkliche Wirkung zu verzeichnen. Mit einem reaktiven Farbstoff wird vorzugsweise ein Gewebe gefärbt, welches Zellulosefasern und/oder Polyamidfasern enthält. Beim Bedrucken eines solchen Gewebe nach dem Tintenstrahlverfahren können gute Ergebnisse erzielt werden. Ein hauptsächlich Zellulosefasern und/oder Polyamidfasern enthaltendes Gewebe sollte wenigstens alkalisches Material aufweisen.
Außerdem ist ein saurer Farbstoff wasserlöslich und hat ein relativ kleines Molekulargewicht, wobei die Farbstoffionen anionische Eigenschaften, gute Affinität zu Polyamidfasern wie Nylonfasern, Wollfasern oder ähnliche Fasern, aber nur geringe Affinität zu Zellulosefasern zeigen.
Von den wasserlöslichen anionischen Farbstoffen hat der Direktfarbstoff ein relativ großes Molekulargewicht und eine gute Affinität zu Zellulosefasern.
Zum Färben von Nylongewebe, Acrylgewebe und von ähnlichen Geweben werden bevorzugt Säurefarbstoffe und Direktfarbstoffe verwendet.
Was den Durchmesser des Färbungsmittels in der Tinte und den Durchmesser der feinen Poren in der Tintenaufnahmeschicht betrifft, kann als Aufzeichnungsträger bei der zweiten Aus führungsform der vorliegenden Erfindung ein Papierblatt, ein Film oder ein ähnliches Material verwendet werden. Um die allgemeine Permeabilität von Papier zu verringern, wird dieses mit einer Appretur beschichtet. Mit diesem Oberflächenbeschichtungsmittel, welches Kasein, Zellulosederivat in Form von Stärke enthält, hydrophiles Kunstharz mit guter Quellwirkung bei Aufbringen von Tinte, eine wasserabweisende Substanz in Form einer Acrylemulsion, eine Appretur oder ein organisches oder anorganisches Material enthält, wird der gewünschte Durchmesser der feinen Poren erhalten. Die Oberflächenbeschichtungsmittel sind aber nicht auf die genannten beschränkt.
Das Pigment als Färbungsmittel in der Tinte hat einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 70 bis 200 nm, während der Durchmesser der feinen Poren in der Tintenaufnahmeschicht des Aufzeichnungsträgers vorzugsweise 90 bis 220 nm beträgt. Bei zu kleinen Porendurchmessern kann das Pigment nicht in die Tintenaufnahmeschicht dringen. Dagegen besteht bei zu großen Porendurchmessern die Gefahr, daß die Pigmente sich lösen. Die Tintenaufnahmeschicht hat vorzugsweise eine den Porendurchmessern entsprechende Dicke. Bei einer zu dicken Tintenaufnahmeschicht kann das Pigment in diese eintauchen und bewirkt eine in der Praxis nicht akzeptable Verringerung der Druckdichte.
Die feinen Poren sind auf bestimmte Weise über die Tintenaufnahmeschicht verteilt. Wenn 70% und mehr der feinen Poren in der Tintenaufnahmeschicht des Aufzeichnungsträgers einen Durchmesser haben, welcher größer ist als der durchschnittliche Durchmesser der in der Tinte enthaltenen Pigmentpartikel, erzeugen die in das Aufzeichnungsträger eindringenden Pigmentpartikel ein abriebbeständiges Bild. Wenn aber die Anzahl der feinen Poren mit einem größeren Durch messer als dem Pigmentpartikeldurchmesser unter 70% liegt, kann die Abriebbeständigkeit geringer werden. Wenn die feinen Poren mit einem größeren Durchmesser als dem Pigmentpartikeldurchmesser 50% und mehr ausmachen, kann der genannte Effekt bis zu einem bestimmten Grad erhalten werden.
Nachfolgend werden Kombinationen von Tinte und Aufzeichnungsträgern für den in 1 dargestellten Drucker anhand der entsprechenden Zeichnungen beschrieben.
Versuchsbeispiel 1
In der zum Drucken verwendeten Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung waren die vier Farbtinten Gelb, Magenta, Zyan und Schwarz mit einer Zusammensetzung von 10 Gew. des Reaktivfarbstoffs, 15 Gew.-% Diäthylenglykol, 15 Gew.-% Thiodiglykol und 60 Gew.-% Wasser und ein mit einer 1% Natriumalginat, 3% Saline und 2% Natriumhydrogenkarbonat enthaltenden Lösung vorbehandeltes breites Baumwollgewebe untergebracht. Das mit diesen Tinten bedruckte Gewebe wurde 8 Minuten einer Dampfbehandlung bei 102°C unterzogen, anschließend gewaschen und getrocknet. Das Druckergebnis war ein qualitativ hochwertiges Bild.
Versuchsbeispiel 2
In der zum Drucken verwendeten Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung waren die Farbtinten Gelb, Zyan und Schwarz mit einer Zusammensetzung von 3 Gew.-% Direktfarbstoff, 15 Gew.-% Diäthylenglykol, 15 Gew.-% Thiodiglykol und 67 Gew.-% Wasser, die Farbtinte Magenta mit einer Zusammensetzung von 3 Gew.-% Säurefarbstoff, 15 Gew.-% Diäthylenglykol, 15 Gew.-% Thiodiglykol und 67 Gew.-% Wasser und ein mit einer 2% Natriumalginat und 3% Ammoniumsulfat enthaltenden Lösung vorbehandeltes Gewebe aus 100% Nylon untergebracht. Das mit diesen Tinten bedruckte Gewebe wurde 30 Minuten einer Dampf behandlung bei 102°C unterzogen, gewaschen und getrocknet. Das Druckergebnis war ein qualitativ hochwertiges Bild.
Versuchsbeispiel 3
In der zum Drucken verwendeten Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung waren die Farbtinten Gelb, Magenta, Zyan und Schwarz mit einer Zusammensetzung von 2,5 Gew.-% Direktfarbstoff, 20 Gew.-% Diäthylenglykol, 5 Gew.-% Thiodiglykol und 72,5 Gew.-% Wasser und eine mit einer 2% Natriumalginat enthaltenden Lösung vorbehandelte feinnarbige Polyesterseide untergebracht. Die mit diesen Tinten bedruckte Polyesterseide wurde 5 Minuten einer Dampfbehandlung bei 180°C unterzogen, herkömmlich reduzierend gereinigt, gewaschen und getrocknet. Das Druckergebnis war ein qualitativ hochwertiges Bild.
Versuchsbeispiel 4
In der zum Drucken verwendeten Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung waren die vier Farbtinten Gelb, Magenta, Zyan und Schwarz mit einer Zusammensetzung von 3 Gew.-% Pigmente, 20 Gew.-% Diäthylenglykol, 10 Gew. Thiodiglykol und 67 Gew.-% Wasser und ein Aufzeichnungsträger mit einem feinporigen Überzug, von dessen feinen Poren 70% und mehr einen Durchmesser von 160 nm und darüber hatten, untergebracht. Das Druckergebnis war ein qualitativ hochwertiges Bild mit einer hohen Abriebbeständigkeit.
Bei diesem Versuchsbeispiel hatten die Pigmentpartikel der Farbtinte Gelb einen Durchmesser von 140 nm, die der Farbtinte Magenta einen Durchmesser von 130 nm, die der Farbtinte Zyan einen Durchmesser von 120 nm und die der Farbtinte Schwarz einen Durchmesser von 100 nm.
Nachfolgend wird die Beziehung zwischen der Menge des Färbungsstoffs in der in der Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung gemäß der vorliegenden Erfindung gespeicherten Tinte und dem Verlaufen der Tinte auf dem Aufzeichnungsträger detailliert beschrieben.
Intensive Untersuchungen haben ergeben, daß bei Verwendung einer Tinte mit einem Färbungsmittelgehalt von 3,0 Gew.-% und mehr und eines Aufzeichnungsträgers, welches nach dem Bedrucken mit einer anderen in der Packung gespeicherten Tinte ein 2,5-Faches Trübungsverhältnis aufwies, ohne besondere Einstellungen durch den Nutzer das gewünschte Bild in guter Qualität erhalten wird, auch wenn es sich um ein Foto handelt.
Wenn ein Bild mit der gewünschten Dichte gedruckt werden soll, wird bei einer Tinte mit einer hohen Färbungsmittelkonzentration nur eine kleine Tintenmenge benötigt, so daß in der Packung weniger Tinte gespeichert werden muß. Mit steigender Färbungsmittelkonzentration in der Tinte können aber die Düsen verstopfen, so daß Ausstoßprobleme auftreten. Außerdem können die Punkte sichtbar werden, so daß das Bild körnig erscheint.
Um auch mit einer geringen Tintenmenge qualitativ hochwertige Bilder zu erhalten, muß das Verlaufen der Tinte auf dem Aufzeichnungsträger gesteuert werden.
Das kann erreicht werden, wenn der Anteil des Färbungsmittels in der Tinte zum Beispiel 2,0 bis 15,0 Gew.-% oder 2,5 bis 12,0 Gew.-%, vorzugsweise aber 3,0 bis 10,0 Gew.-% beträgt. Wenn der Färbungsmittelanteil unter 2 Gew.-% liegt, besteht keine Möglichkeit, eine Größen- und Gewichtsreduktion und eine ausreichende Druckdichte zu erhalten. Wenn aber der Anteil des Färbungsmittels in der Tinte mehr als 15 Gew.-% beträgt, ergeben sich die erwähnten Nachteile.
Der Färbungsmittelanteil in der Tinte wird durch Vergleich des Absorptionsvermögens mit einer bekannten Druckdichte ermittelt, kann aber auch nach einem anderen Verfahren bestimmt werden. Dieses Verfahren basiert zum Beispiel auf dem von Lambert entwickelten Gesetz. Nach diesem Gesetz ist das Absorptionsvermögen proportional der optischen Weglänge und der Dichte und kann durch die Gleichung Log10(Io/I) = αcdausgedrückt werden, in welcher Io und I die Intensität des die Lösungsmittelschicht bzw. die Lösungsschicht der Dicke d passierenden Lichts, c die Konzentration der Lösung und α eine Proportionalitätskonstante darstellt.
Andererseits sollte die Farbe auf dem Aufzeichnungsträger sich um das 2- bis 4-Fache oder 2,3- bis 3/7-Fache, besser aber um das 2,5- bis 3,5-Fache ausbreiten können. Wenn das Ausbreitungsverhältnis unter 2,0 liegt, kann der erzeugte Punkt sichtbar werden und ein körniges Bild mit weißen Stellen und mangelnder Dichte entstehen. Dagegen gehen bei einem Ausbreitungsverhältnis von über 4,0 benachbarte Farben ohne Grenzlinie zwischen beiden ineinander über, so daß die Erzeugung eines klar definierten Bildes schwierig wird.
Das Ausbreitungsverhältnis ist das Verhältnis aus dem Durchmesser des auf der Druckfläche des Aufzeichnungsträgers erzeugten Punktes und dem Tröpfchendurchmesser (Punktdurchmesser/Tröpfchendurchmesser). Der Punktdurchmesser kann unter einem Mikroskop oder mit einem anderen Gerät gemessen werden.
Zum Berechnen des Durchmessers eines Tröpfchens werden mehrere hunderttausend Tröpfchen ausgestoßen, und aus der Tintenmenge wird das Gewicht eines Tröpfchens ermittelt. Das ermittelte Gewicht eines Tintentröpfchens wird durch das spezifische Gewicht der Tinte geteilt und auf diese Weise das Volumen eines Tintentröpfchens erhalten. Unter der Annahme, daß das Tintentröpfchen Kugelform hat, wird aus dem ermittelten Volumen dessen Durchmesser berechnet.
Das gewünschte Ausbreitungsverhältnis muß aber nicht unbedingt nach dem beschriebenen Verfahren gesteuert werden, sondern kann auch durch Optimieren des Lösungsmittelanteils und der Additive in der Tinte erhalten werden. Das Ausbreitungsverhältnis kann aber auch durch Optimieren des Aufzeichnungsträgers selbst oder der Schicht auf dessen Oberfläche gesteuert werden. Das Steuern des Ausbreitungsverhältnisses beim Drucken kann auch durch Verwendung einer Tinte ohne Färbungsmittel, welche bei 25°C eine Oberflächenspannung unter 40 mN/m hat, gemeinsam mit einer das Färbungsmittel enthaltenden Tinte erfolgen. Die Tinte ohne Färbungsmittel, welche die geringere Oberflächenspannung hat, bewirkt das größere Ausbreitungsverhältnis.
Die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete Tinte kann aus Wasser, einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel, einem oberflächenaktiven Mittel, Alkohol, einem löslichen alkalischen Kunstharz und einer Grundsubstanz zusammengesetzt sein, jedoch ist die Zusammensetzung der Tinte nicht auf die genannten Komponenten beschränkt. Als Färbungsmittel der gemäß dieser Erfindung zu verwendeten Tinte kann ein wasserlöslicher Direktfarbstoff, Säurefarbstoff, Laugenfarbstoff, Reaktivfarbstoff, Nahrungsmittelfarbstoff, Dispersionsfarbstoff, ein Pigment usw. dienen.
Als Aufzeichnungsträger kann gemäß der vorliegenden Erfindung Papier jeder Art, ein Film, Gewebe usw. verwendet werden. Trotzdem sollte der Aufzeichnungsträger eine typische Appretur enthalten. Mit einer Appretur in Form von Kasein, Zellulosederivat wie Stärke, hydrophilem Kunstharz mit guter Quelleigenschaft, wasserabweisenden Substanzen wie zum Beispiel einer Acrylemulsion oder mit einer herkömmlichen, ein typisches organisches oder anorganisches Pigment enthaltenden Appretur kann das Ausbreitungsverhältnis in der Oberflächenschicht des Aufzeichnungsträgers effektiv gesteuert werden. Die Oberflächenschicht ist aber nicht auf die beschriebene beschränkt.
Versuchsbeispiel 5
In der zum Drucken nach dem Tintenstrahlverfahren verwendeten Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung waren die Farbtinten Gelb, Magenta und Zyan mit einer Zusammensetzung von 3,0 Gew.-% Farbstoff, 30 Gew.-% Diäthylenglykol, 0,2 Gew.-% Acetylenol EH (Handelsname: hergestellt von Kawaken Fine Chemicals) und 66,5 Gew.-% Wasser, schwarze Farbtinte mit einer Zusammensetzung von 3,5 Gew.-% Farbstoff, 30 Gew.-% Diäthylenglykol, 0,5 Gew.-% Acetylenol EH und 66,0 Gew.-% Wasser und beschichtetes Papier LC-201 (Handelsname: hergestellt von der Canon Inc.) untergebracht, worauf später näher eingegangen wird. Mit dieser Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung wurden Fotos gedruckt, welche eine ausreichend hohe Dichte und eine gute Qualität ohne Körnung zeigten. Das Ausbreitungsverhältnis betrug 2,5.
Versuchsbeispiel 6
In der zum Tintenstrahldrucken verwendeten Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung waren die vier Farbtinten Gelb, Magenta, Zyan und Schwarz mit einer Zusammensetzung von 10 Gew.-% Farbstoff, 30 Gew.-% Diäthylenglykol, 1 Gew.-% Acetylenol EH und 59,0 Gew.-% Wasser und beschichtetes Papier LC-201 untergebracht, worauf später näher eingegangen wird. Mit dieser Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung wurde Fotos gedruckt, welche eine ausreichend hohe Dichte und eine gute Qualität ohne Körnung zeigten. Das Ausbreitungsverhältnis betrug 3,0.
Versuchsbeispiel 7
In der zum Tintenstrahldrucken verwendeten Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung waren die vier Farbtinten Gelb, Magenta, Zyan und Schwarz mit einer Zusammensetzung von 2,0 Gew.-% Farbstoff, 30 Gew.-% Diäthylenglykol, 0,1 Gew. Acetylenol und 67,9 Gew.-% Wasser und beschichtetes Papier HR-101 (Handelsname: hergestellt von der Canon Inc.) untergebracht, worauf später näher eingegangen wird. Mit dieser Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung wurden Fotos gedruckt, welche eine ausreichend hohe Dichte und eine hohe Qualität ohne Körnung zeigten. Das Ausbreitungsverhältnis betrug 2,1.
Versuchsbeispiel 8
In der zum Tintenstrahldrucken verwendeten Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung waren die Farbtinten Gelb, Magenta und Zyan mit einer Zusammensetzung von 12 Gew.-% Farbstoff, 5 Gew.-% Glyzerin, 5 Gew.-% Diäthylenglykol, 5 Gew.-% Harnstoff, 1,0 Gew.-% Acetylenol EH, 5 Gew.-% Isopropylalkohol und 67,0 Gew.-% Wasser, schwarze Farbtinte mit einer Zusammensetzung von 15,0 Gew.-% Farbstoff, 5 Gew.-% Glyzerin, 5 Gew.-% Triäthylenglykol, 5 Gew.-% Harnstoff, 1,0 Gew.-% Acetylenol EH, 5 Gew.-% Isopropylalkohol 64,0 Gew.-% Wasser und beschichtetes Papier LC-201 untergebracht, worauf später näher eingegangen wird. Mit dieser Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung wurde Fotos gedruckt, welche eine ausreichend hohe Dichte und eine gute Qualität ohne Körnung zeigten. Das Ausbreitungsverhältnis betrug 3,5.
Versuchsbeispiel 9
In der zum Tintenstrahldrucken verwendeten Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung waren die Farbtinten Gelb, Magenta und Zyan mit einer Zusammensetzung von 3,5 Gew.-% Farbstoff, 5 Gew.-% Glyzerin, 5 Gew.-% Triäthylenglykol, 5 Gew. Harnstoff und 81,5 Gew.-% Wasser, eine keinen Farbstoff enthaltende Tinte mit einer Zusammensetzung von 5 Gew.-% Glyzerin, 5 Gew.-% Triäthylenglykol, 5 Gew.-% Harnstoff, 5 Gew.-% Isopropylalkohol, 0,1 Gew.-% Avetylenol und 79,8 Gew.-% Wasser und beschichtetes Papier LC-201 untergebracht, worauf später näher eingegangen wird. Mit dieser Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung wurde Fotos gedruckt, welche eine ausreichend hohe Dichte und eine gute Qualität ohne Körnung zeigten. Das Ausbreitungsverhältnis betrug 2,7.
Vergleichsbeispiel 1
In der zum Tintenstrahldrucken verwendeten Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung waren die Farbtinten Gelb, Magenta und Zyan mit einer Zusammensetzung von 3 Gew.-% Farbstoff, 30 Gew.-% Diäthylenglykol und 67,0 Gew.-% Wasser, schwarze Farbtinte mit einer Zusammensetzung von 3,5 Gew.-% Farbstoff, 30 Gew.-% Diäthylenglykol und 65,5 Gew.-% Wasser und beschichtetes Papier HR-101 untergebracht, worauf später näher eingegangen wird. Mit dieser Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung wurde Fotos gedruckt, welche eine starke Körnung und eine geringe Dichte zeigten. Das Ausbreitungsverhältnis betrug 1,9.
Vergleichsbeispiel 2
In der zum Tintenstrahldrucken verwendeten Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung waren die vier Farbtinten Gelb, Magenta, Zyan und Schwarz mit einer Zusammensetzung von 16 Gew.-% Farbstoff, 30 Gew.-% Diäthylenglykol, 1,5 Gew.-% Acetylenol EH, 5 Gew.-% Isopropylalkohol und 47,5 Gew.-% Wasser und beschichtetes Papier LC-201 untergebracht, worauf später näher eingegangen wird. Mit dieser Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung wurde Fotos gedruckt, welche verwischt waren und keine Körnung zeigten. Das Ausbreitungsverhältnis betrug 4,2.
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung mit darin untergebrachten Tinte und Aufzeichnungsträgern in optimaler Kombination und ein mit dieser Packung betriebenes Druckgerät beschrieben.
1 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung einen Tintenstrahldrucker als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und 2 die Schnittansicht des Blattvorschubmechanismus des in 1 dargestellten Druckers.
Wie aus 1 hervor geht, kann bei diesem erfindungsgemäßen Tintenstrahldrucker eine Packung (nachfolgend „Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung" genannt) 20, welche eine Gehäusesektion zur Aufnahme von Tinte und eine Gehäusesektion zur Aufnahme eines Aufzeichnungsträgers in Form von Papier G aufweist, verwendet werden. Die Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 wird an der mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichneten, in der Druckerhauptbaugruppe installierten automatischen Blatteinziehvorrichtung austauschbar befestigt. Bei eingesetzter Packung erstreckt sich deren Gehäusesektion 210 mit darin untergebrachten Aufzeichnungsträgern in Anordnungsrichtung der Blatteinziehvorrichtung 1, während deren Sektion 211 von der Sektion 210 horizontal abgeklappt ist. Auf das Einsetzen der Packung wird später näher eingegangen. Die in der Packung 20 untergebrachten Aufzeichnungsträger sind, wie bereits erwähnt, entweder Papier mit einem feinporigen Überzug oder ein speziell zu bedruckendes Gewebe. Mit den in der Packung 20 untergebrachten Tinten können die feinen Poren im Überzug des Papiers oder die Gewebefasern gefärbt werden. Mit anderen Worten, in der Packung 20 sind Tinten und Aufzeichnungsträger kombiniert untergebracht. Zum Drucken eines Bildes auf gewöhnlichem Papier, welches auf die Blatteinziehvorrichtung 1 gelegt wird, werden die in der Druckerhauptbaugruppe untergebrachten Papierdrucktinten verwendet.
2 zeigt den Drucker in dem Zustand, in welchem gewöhnliches Papier auf der Blatteinziehvorrichtung 1 liegt, aber keine Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 eingesetzt ist. Wie aus 1 hervor geht, sind die Tinten zum Drucken von gewöhnlichem Papier in einer vorher an der Druckerhauptbaugruppe befestigten, parallel zur Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 angeordneten Nachfülleinheit 30 gespeichert.
Der mit dem Bezugszeichen 2 gekennzeichnete Schlitten ist auf einem Führungsholm 3 angeordnet und kann auf diesem im wesentlichen quer zur Druckerhauptbaugruppe hin und her bewegt werden. Der Schlitten 2 ist mit vier Druckköpfen (nicht dargestellt) zum Ausstoßen von Tinten bestückt, welche von Nebenbehältern (vier bei dieser Ausführungsform entsprechend den Tintenarten) mit Tinte versorgt werden. Die Druckköpfe werden über die Breite des zum Druckabschnitt 8 transportierten Aufzeichnungsträgers abtastend bewegt und stoßen entsprechend den Druckinformationen dabei Tinten aus.
Bei dieser Ausführungsform sind die Tinteneinfüllabschnitte 2A, insgesamt vier, an der Schlittenoberseite angeordnet und jeweils über eine später näher beschriebene Tinte-Luft-Zuführsektion an einen entsprechenden Nebenbehälter (nicht dargestellt) angeschlossen. Der Schlitten 2 wird in bestimmten Takten entweder zur Zuführsektion 21a der Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 oder zur Zuführsektion 30a der Nachfülleinheit 30 bewegt, worauf später näher eingegangen wird. In der jeweiligen Stellung des Druckkopfes entspre chend dem verwendeten Papier befinden dessen Ausstoßöffnungen sich einer Abdeckkappe 41 bzw. 40 gegenüber. In diesen beiden Stellungen können die Nebenbehälter für jeden Druckkopf mit Tinte versorgt, Tinten ausgetauscht und die Ausstoßregenerierung durchgeführt werden, worauf später ebenfalls näher eingegangen wird.
Zur Durchführung der Tintenzufuhr und des Tintenaustauschs wird der Schlitten 2 so bewegt, bis dessen Tinteneinfüllabschnitt 2A sich unter der Zuführsektion 21a oder der Zuführsektion 30a befindet. In dieser Stellung wird vom Nocken eines Schlittenhubmechanismus (nicht dargestellt) der Schlitten 2 um den Führungsholm 3 (2) geschwenkt und dabei das am Tinteneinfüllabschnitt 2A angeordnete Dichtelement gegen die Anschlußstelle an der Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 oder der Nachfülleinheit 30 gedrückt. Danach wird die Abdeckkappe 41 oder 40 gegen die unter dem Schlitten 2 befestigten Druckköpfe gedrückt um das später anhand von 14 und den weiteren Figuren beschriebene Zuführen oder Austauschen von Tinte durchzuführen.
Zur Durchführung der Ausstoßregenerierung wird der Schlittenhubmechanismus nicht betätigt, sondern nur die Abdeckkappe 41 oder 40 angehoben und mit den Druckköpfen in Berührung gebracht. Die Berührung zwischen dem Tintenauffüllabschnitt 2A und der jeweiligen Zuführsektion kann durch Zurückschwenken des Schlittens aufgehoben werden. Das Anheben und Absenken des Schlittens erfolgt über den bereits erwähnten, von einem Motor in Drehung gesetzten Nocken. Wenn der Schlitten 2 bewegt werden soll, wird der Nocken in eine Stellung gedreht, in welcher dieser den Schlitten nicht berührt.
In der Druckerhauptbaugruppe ist ein Druckerzeugungsmechanismus (nicht dargestellt) angeordnet, welcher einen Nocken, einen Stößel und weitere Elemente aufweist und das Zuführen sowie Austauschen von Tinte durchführt. Zur Durchführung des Zuführens und Austauschens von Tinte wird der Stößel in das an der Druckeinheit 221a der Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 oder das an der Druckeinheit 301a der Nachfülleinheit 30 angeordnete Verbindungselement eingeführt.
Im wesentlichen unterhalb der Abdeckkappen 40 und 41 ist ein Regeneriermechanismus 42 angeordnet. Mit diesem Regeneriermechanismus, welcher eine Saugpumpe oder eine ähnliche Komponente aufweist, wird das Zuführen und Austauschen von Tinte und die Ausstoßregenerierung vorgenommen.
Zur Durchführung des Druckens wird von der in der Blatteinziehvorrichtung 1 angeordneten Blattzuführwalze 5 (2) der Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 oder der Blatteinziehvorrichtung 1 direkt ein Blatt der Aufzeichnungsträger entnommen und zum Druckabschnitt 8 transportiert. Nach jeder Abtastbewegung des Schlittens 2 mit den daran befestigten Drückköpfen wird von der Blattvorschubwalze 7 und der Andrückwalze 8 gemeinsam der Aufzeichnungsträger in Pfeilrichtung A um eine bestimmte Größe weiter transportiert, um auf diesem Bilder sequentiell zu drucken.
3 zeigt in perspektivischer Darstellung die Konfiguration der Blatteinziehvorrichtung 1.
Wie aus 3 hervor geht, weist die Blatteinziehvorrichtung 1 mehrere Komponenten auf, eine Grundplatte 102, Anpreßplatten 103, eine Blattvorschubeinheit 5, eine bewegbare seitliche Führung 105, eine Blattfeder (nicht dargestellt), ein Trennpolster 106 und weitere Komponenten (nicht dargestellt) wie zum Beispiel eine Zahnradgruppe zur Übertragung der Antriebskraft.
Die Grundplatte 102 ist zur Druckerhauptbaugruppe um 30 bis 60° geneigt und stützt reines oder gewöhnliches Papier direkt oder eine eingesetzte Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20. Unterhalb der Grundplatte 102 ist eine Trennplatte 107 angeordnet, gegen welche der auf die Blatteinziehvorrichtung 1 gelegte Papierstapel sich legt, damit die Blattvorschubeinheit 5 diesem Blatt für Blatt entnehmen kann.
Die Trennplatte 107 ist auf einer Achse 107a schwenkbar gelagert und wird von einer nicht dargestellten Feder nach oben in die Blattstapelstützstellung gedrückt. Wenn eine Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 in die Blatteinziehvorrichtung 1 eingesetzt wird, drückt deren unteres Ende die Trennplatte 107 gegen die Kraft der genannten Feder nach unten
Die genannten Anpreßplatten 103 werden von je einer nicht dargestellten Blattfeder rechtwinklig zur Grundplatte 102 gegen die Blattvorschubeinheit 5 gedrückt. Mit anderen Worten, von diesen Blattfedern, welche im Wirkungsbereich der jeweiligen Vorschubwalze 104 der Blattvorschubeinheit 5 angeordnet sind, wird entweder das auf der Blatteinziehvorrichtung 1 liegende normale Papier oder der in der Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 gestapelten Aufzeichnungsträger gegen die Blattvorschubeinheit 5 gedrückt.
Auf einer Seite der Grundplatte 102 ist eine bewegbare Führung 105 angeordnet, welche auf die Breite des jeweiligen auf die Blatteinziehvorrichtung 1 gelegten Papierstapels eingestellt wird. Mit anderen Worten, der auf die Blatteinziehvorrichtung 1 gelegte Papierstapel wird durch die rechte Seitenplatte 102a als Bezugsebene und die Führung 105 positioniert.
Die Blattzuführeinheit 5 ist im rechten Schenkel 102a und im linken Schenkel 102b der Grundplatte 102 drehbar gelagert. Die Blattzuführeinheit 5 ist aus einer Welle und zwei in einem bestimmten Abstand zueinander auf dieser angeordneten Plastwalzen 104 zusammengesetzt. Die Walzen 104 sind an der Peripherie mit Gummi beschichtet, welcher auf reines Papier und auch auf den Aufzeichnungsträger eine große Vorschubkraft ausübt. Die Walze 104 hat im allgemeinen einen D-förmigen (oder halbmondförmigen) Querschnitt. Dadurch können die laminierten Aufzeichnungsträger Blatt für Blatt entnommen und um die bestimmte Größe vorwärts geschoben werden. Die Walzen 104 sind von dem als Bezugsposition für reines Papier dienenden rechten Schenkel 102a der Grundplatte 102 etwa 40 mm bzw. 170 mm entfernt auf der Welle angeordnet. Den Vorschub von Aufzeichnungsträgern der Größe A4 übernehmen beide Walzen, während Postkarten und ähnlich breite Aufzeichnungsträger nur von der neben dem rechten Grundplattenschenkel 102a angeordneten Walze vorwärts geschoben werden.
Beim Aufsetzen eines Papierstapels oder beim Einsetzen einer Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung werden von nicht dargestellten Nocken die Anpreßplatten 103 gegen die Federkraft von der Blattvorschubeinheit 5 weggedrückt. Die Nocken sind über eine nicht dargestellte Antriebseinheit an die Blattvorschubeinheit 5 angeschlossen, so daß beim Herunterdrücken der Anpreßplatte 103 der gerade Abschnitt der D-förmigen Walze 104 dieser gegenüber liegt. Der dadurch entstandene Spalt zwischen der Blattvorschubeinheit 5 und den Anpreßplatten 103 ermöglicht das Auflegen eines Papierstapels oder das Einsetzen einer Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung. Die Blattvorschubeinheit 5 ist mit einem nicht dargestellten Sensor ausgerüstet, welcher die Drehposition der Walzen 104 und die Gleitposition der synchron zur Blattvorschubeinheit 5 sich bewegenden Anpreßplatten 103 erfaßt und den Vorschub takt für reines Papier 4 und für die Aufzeichnungsträger 200 in der Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 vorgibt.
Zum Einziehen von reinem Papier werden die Nocken um einen bestimmten Winkel gedreht und dadurch die Anpreßplatten 103 von den diese berührenden Federn in Richtung Blattvorschubeinheit 5 gedrückt, so daß die Walzen 104 das oberste Blatt des Papierstapels erfassen und durch die erzeugte Reibkraft dieses nach unten ziehen. Da dabei zwischen den einzelnen Blättern nur eine geringe Reibkraft entsteht und die Trennplatte 107 zur Wirkung kommt, wird das unter dem vorwärts geschobenen Blatt liegende Blatt nicht mit eingezogen. Mit anderen Worten, nur das oberste Blatt des Papierstapels 4 wird über die Trennplatte 107 geschoben.
Das vom Stapel getrennte Blatt wird bis zur Druckeinheit transportiert. Die Blattvorschubeinheit 5 rotiert so lange, bis alle Blätter eingezogen sind und die Anpreßplatten 103 die Endstellung erreicht haben. Danach wird die Drehung der Blattvorschubeinheit unterbrochen, so daß die Walzen 104 stehen bleiben.
Danach wird das Papier oder die Kunstharzfolie von der Blattvorschubwalze 7 (2) unter den Druckkopf geschoben und der Druckvorgang durchgeführt.
Auf den Anpreßplatten 103 ist den Walzen 104 der Blattvorschubeinheit 5 gegenüber ein zum Beispiel aus Leder mit einem hohen Reibungskoeffizient gefertigtes Trennpolster 106 angeordnet, welches das Einziehen mehrerer Blätter gleichzeitig verhindert, wenn nur noch wenige Blätter auf der Blatteinziehvorrichtung 1 liegen.
Nachfolgend wird anhand der 4 bis 6 die Konfiguration der in die automatische Blatteinziehvorrichtung 1 austauschbar einzusetzenden Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 beschrieben.
4 zeigt die Vorderseite der perspektivisch dargestellten Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung, 5 deren Rückseite und 6 die geöffnete Tintenaufnahmesektion dieser Packung.
In der Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 sind Aufzeichnungsträger und Tinten optimal kombiniert untergebracht, so daß der Druckmodus automatisch vorgegeben ist. Mit anderen Worten, diese Ausführungsform verhindert die Auswahl falscher Kombinationen von Tinten und Aufzeichnungsträgern durch den Nutzer, da diesem verschiedne Aufzeichnungsträger als gleichartig erscheinen, obwohl deren Druckeigenschaften sich voneinander unterscheiden.
Obwohl manche Aufzeichnungsträger optische gleich aussehen, unterscheiden diese sich zum Beispiel im Durchmesser der in der Tintenaufnahmeschicht vorhandenen Poren. Wenn der Durchmesser der in der Tinte enthaltenen Pigmentpartikel größer ist als der Durchmesser der in der Tintenaufnahmeschicht vorhandenen Poren und demzufolge die Pigmente nicht vollständig in die Poren eindringen, können diese nach dem Drucken abgerieben werden. Wenn als Aufzeichnungsträger Gewebe verwendet wird, ändern die Färbungseigenschaften auch optimaler Tinten sich in Abhängigkeit von der Faserart des Gewebes. Deshalb wird eine Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung gewählt, in welcher Aufzeichnungsträger und Tinten in einer geeigneten Kombination untergebracht sind.
Wie aus den 4, 5 und 6 hervor geht, weist die Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 im allgemeinen eine Sektion 210 für Aufzeichnungsträger und eine Sektion 211 für Tinten auf, um eine optimale Kombination von Tinten und Aufzeichnungsträgern zu gewährleisten. Diese Packungen 20 sind in unterschiedlichen Tinten-Aufzeichnungsträger-Kombinationen verfügbar, so daß der Nutzer die für seine Zwecke geeignete in die automatische Blatteinziehvorrichtung 1 seines Druckers einsetzen kann.
Selbst wenn der Nutzer versäumt hat, die Art des Aufzeichnungsträgers zu spezifizieren, werden mit der ausgewählten Tinten-Medium-Packung, in welcher die Tinten und die Aufzeichnungsträger aufeinander abgestimmt sind, gute Druckergebnisse erzielt.
Die Sektion 211 ist von einem Gehäuse 218 vollständig umschlossen. Wie aus 7 hervor geht, ist die Sektion 211 in Kammern entsprechend den verwendeten Tinten unterteilt, welche mit einem Rohr zum Speichern der Tinte ausgestattet sind. Die Sektion 211 ist als Deckel ausgeführt, um eine in den beiden Seitenwangen der Sektion 210 gelagerten Welle 212e schwenkbar gelagert und kann bezüglich der Sektion 210 geöffnet und geschlossen werden (6). Beim Einsetzen der Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 nimmt diese die in 1 gezeigte Stellung ein. Wie aus den 4 und 6 hervor geht, ist auf der Oberseite des Gehäuses 218 an einer Ecke ein rechteckiges Druckelement 221a und auf dessen Unterseite an der gleichen Ecke ein Anschlußelement 220 angeordnet. Diese beiden Elemente dienen zum Austauschen und Zuführen von Tinte, worauf später näher eingegangen wird.
Die Aufzeichnungsträger 200 sind in der Sektion 210 untergebracht und werden vorn und hinten fast vollständig von einem Gehäuse 212 bzw. 213 abgedeckt. Wie aus 6 hervor geht, ist die Sektion 210 an der Vorderseite im unteren Abschnitt mit einer Öffnung 215 versehen. Durch diese Öffnung 215 werden von den an der Blatteinzugeinheit 5 angeordneten Walzen 104 die Aufzeichnungsträger 200 eingezogen. Wie aus 5 hervor geht, ist die Sektion 210 an der Rückseite mit einer Öffnung 216 versehen, durch welche die an der Blatteinzugvorrichtung 1 vorhandenen Anpreßplatten 103 gegen die in der eingesetzten Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 gestapelten Aufzeichnungsträger gepreßt werden.
Ein Schutzblatt 214 an der Rückseite der Sektion 210 schützt die in dieser gestapelten Aufzeichnungsträger vor Verschmutzung. Über die an der Rückseite der Sektion 210 vorhandene Öffnung 216 erstreckt sich ein Sperrelement 212b, welches zusammen mit dem Schutzblatt 214 das Herausrutschen der Aufzeichnungsträger aus der Sektion 210 verhindert. Das Schutzblatt 214 ist aus dem gleichen Material wie die in der Sektion 210 gestapelten Aufzeichnungsträger gefertigt und hat demzufolge den gleichen Reibungskoeffizient wie diese. Dadurch kann auch das auf dem Schutzblatt 214 liegende letzte Aufzeichnungsträgerblatt 200 problemlos eingezogen und das Einziehen der letzten beiden laminierten Aufzeichnungsträger zusammen verhindert werden.
Wie aus 6 hervor geht, ist die Sektion 210 an der unteren Stirnseite mit einem Anschlußelement 400 versehen, welches das an der Blatteinzugvorrichtung 1 vorhandene Anschlußelement 310 (8) berührt und die elektrische Verbindung zwischen beiden herstellt. Von der Druckerhauptbaugruppe können über diese Verbindung die in einem Speicher an der Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 gespeicherten Informationen gelesen werden.
Wie aus 8 ebenfalls hervor geht, dient eine der beiden Seitenflächen der vorderen Öffnung 215 als Packungstrennfläche 212a, welche Blatt für Blatt der in der Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 gestapelten Aufzeichnungsträger trennt, wie es bei Verwendung von reinem Papier der Fall ist (3). Diese Packungstrennfläche 212a, welche von den obersten der in der Packung 20 gestapelten Aufzeichnungsträger berührt wird, ist unter einem bestimmten Winkel geneigt, um das Trennen zu erleichtern.
Bei dieser Ausführungsform hat die Trennfläche 212a die gleiche Funktion wie die in 3 angedeutete Trennfläche 107 für reines Papier. Bei einer automatischen Blatteinzugsvorrichtung 1 mit Trennzungen müssen diese beim Einsetzen einer Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung zurückgezogen werden. In diesem Fall kann auch die Sektion für die Aufzeichnungsträger ebenfalls mit Trennzungen oder mit anderen Trennelementen versehen werden. Das Trennen der Blätter aus reinem Papier und das der Aufzeichnungsträger ist nicht auf die beschriebenen Arten begrenzt.
7 zeigt den Innenaufbau der Tintenaufnahmesektion 211 bei abgenommenem Deckel 219 (6).
Das Tintenaufnahmegehäuse 218 ist in vier mit je einem Beutel 218d für die Farbtinten Gelb, Magenta, Zyan und Schwarz ausgerüsteter Kammern 218a unterteilt. In Abhängigkeit von den Druckbedingungen können aber auch andere Tinten in diesen Kammern gespeichert werden. Die Tintenbeutel 218d sind aus elastischem Material gefertigt und teilweise am Boden der Tintenkammer befestigt. Jeder der vier Beutel 218d ist an einem Ende an ein mit einem Ventil 221 versehenes Röhrchen 218c angeschlossen. Die vier Ventile 211 sind an das in 6 angedeutete Anschlußelement 220 angeschlossen. Zum Auffüllen des Druckkopfes mit Tinte wird der Schlitten in die Stellung bewegt, in welcher dessen Tinteneinfüllabschnitt sich der Anschlußsektion gegenüber befindet.
An der Rückseite der Tintenbeutel 218d ist eine dünne Magnetplatte angeordnet. Die Tintenbeutel 218d sind nahe des jeweiligen Tintenzuführröhrchens 218c am Boden der Tintenkammer befestigt. Dadurch kann jeder Tintenbeutel 218d um den Befestigungspunkt geschwenkt werden. Ein am Schlitten 2 befestigter Elektromagnet erzeugt ein Magnetfeld, durch welches die Magnetplatten und dadurch die Tintenbeutel in Schwingungen versetzt werden, wenn der Schlitten 2 unter die Tintenaufnahmesektion 211 bewegt wird. Durch dieses Auf- und Abwärtsschwingen der Tintenbeutel kann die in diesen gespeicherte Tinte umgerührt werden, so daß besonders bei Farbstoff- oder Pigmenttinten das Absetzen des in diesen enthaltenen Farbstoffs bzw. Pigments verhindert und eine gleichmäßige Tintenkonzentration gewährleistet wird.
Das Umrühren der Tinten kann aber auch auf eine andere Weise erfolgen, z.B. mit einem in der Tintenkammer angeordneten Ultraschallvibrator oder einem im Tintenbeutel angeordneten Rührelement.
Wenn die Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 mit der in den 4 bis 7 dargestellten Konfiguration sich nicht im Drucker befindet, wirkt die Tintenaufnahmesektion 211 als Abdeckung für die Aufzeichnungsträgeraufnahmesektion 210. Dadurch wird verhindert, daß die in der Sektion 210 gestapelten Aufzeichnungsträger 200 über die vordere Öffnung 215 der Atmosphäre ausgesetzt sind.
Neben der Öffnung 215 in der Sektion 210 sind der Lage des Anschlußelements 220 an der Sektion 211 angepaßte Gummikap pen 222 angeordnet, welche das Abdeckelement 220 verschließen und somit das Austreten von Tinte aus den in den Kammern 218a angeordneten Tintenbeuteln verhindern, wenn die Sektion 211 auf die Sektion 210 geklappt ist.
Beim Einsetzen der Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 in die automatische Blatteinzugvorrichtung 1 des Druckers wird die Sektion 211 um die Welle 212e automatisch nach oben geschwenkt und dabei die Sektion 210 geöffnet (siehe 1), so daß aus der Sektion 211 der Druckkopf mit Tinte versorgt werden kann.
Bei dieser Ausführungsform können die auf die Aufzeichnungsträger abgestimmten Tinten gegen eine Waschtinte ausgetauscht werden, um den Druckkopf und die in diesem vorhandenen Kanäle zu reinigen, wenn aus diesem andere Tinten ausgestoßen werden sollen. Wenn der Druckkopf elektrothermische Wandler als Ausstoßenergie erzeugende Elemente aufweist und diese durch die auf die Aufzeichnungsträger optimal abgestimmten Tinten verkracken, kann in diesem eine geeignete Flüssigkeit untergebracht werden, um die Verkrackungen zu entfernen.
Nachfolgend wird anhand der 3 bis 6 das Einsetzen einer Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 in die automatische Blatteinzugvorrichtung 1 beschrieben.
Wie aus 3 hervor geht, ist die automatische Blatteinziehvorrichtung 1 am rechten Schenkel 102a und am linken Schenkel 102b der Grundplatte 102 mit einer Führung 102e versehen, in welcher beim Einsetzen der Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 die an deren beiden Seiten vorhandene Rippe 212c gleitet. Mit dem Anschlagen der an beiden Seiten der Sektion 210 vorhandenen Rippe 212d an den am rechten und am linken Schenkel 102a bzw. 102b vorhandenen Stopper 102f ist die Aufzeichnungsträgeraufnahmesektion 210 in der Blatteinziehvorrichtung 1 positioniert.
In diesem Zustand ist das Anschlußelement 310 an der Blatteinziehvorrichtung 1 mit dem Anschlußelement 400 an der Sektion 210 elektrisch verbunden, so daß der Drucker die eingesetzte Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 identifizieren kann. Danach wird der am linken Schenkel 102b der automatischen Blatteinziehvorrichtung 1 drehbar befestigte Verriegelungshebel 150 um den Bolzen 150a in die durch den Pfeil angedeutete Richtung geschwenkt, so daß der an diesem vorhandene Vorsprung 150b in die an der Sektion 210 der Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 vorhandene Verriegelungsöffnung 210a gleitet und die Packung befestigt wird. In diesem Zustand sind die erwähnten beiden Anschlußelemente zuverlässig miteinander verbunden.
Die Führung 102e ist so konfiguriert, daß zwischen dieser und dem obersten Blatt des direkt aufzulegenden Papierstapels maximaler Dicke ein Spalt bleibt und das Auflegen des Papierstapels sowie das Einziehen der einzelnen Blätter nicht behindert wird. In der äußersten linken Stellung ist die seitliche Führung 105 (3) in einer nicht dargestellten Ausnehmung am linken Grundplattenschenkel 102b versenkt.
Zum Einsetzen der Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung in die Blatteinziehvorrichtung 1 wird der an beiden Seiten des Gehäuses 218 der Sektion 211 angeordnete Zapfen 218b in die an den beiden Grundplattenschenkeln 102a und 102b vorhandene Nut 102d geschoben. Dabei wird die Sektion 211 auf der Welle 212e geschwenkt und automatisch geöffnet und ist bei voll ständig eingesetzter Packung 20 im wesentlichen horizontal ausgerichtet, wie 1 zeigt.
8 zeigt die in die automatische Blatteinziehvorrichtung 1 eingesetzte Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung.
Wie aus 1 hervor geht, hat die hochgeklappte Sektion 211 die an der Vorderseite der Sektion 210 vorhandene Öffnung 215 freigelegt und diese für die Walzen 104 der Blatteinzieheinheit 5 zugänglich gemacht. In diesem Zustand befindet die an der Rückseite vorhandene Öffnung 216 sich den Anpreßplatten 103 gegenüber. Da die Öffnung 216 größer ist als die beiden Anpreßplatten 103, drücken die Anpreßplatten 103 über das Schutzblatt 214 gegen die in der Packung 20 gestapelten Aufzeichnungsträger 200 und diese somit gegen die Walzen 104, ohne dabei die Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung zu verschieben.
In der Horizontalstellung der Sektion 211 sind das Anschlußelement 220 und die Druckeinheit 221a an deren vorderem Abschnitt so ausgerichtet, daß der Schlitten 2 unter diese bewegt werden kann. In dieser Schlittenstellung drückt ein in der Druckerhauptbaugruppe angeordneter Nockenmechanismus (nicht dargestellt) gegen die Druckeinheit 221a und aktiviert das Anschlußelement 220, so daß über den Tinteneinfüllabschnitt 2A am Schlitten 2 Tinte zugeführt werden kann. Das Entfernen der Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 aus der automatischen Blatteinziehvorrichtung 1 erfolgt in umgekehrter Reihenfolge.
Die 9 und 10 zeigen in Flußplänen die Vorgänge beim Einsetzen einer Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 in den Drucker. 9 zeigt die beim Einsetzen einer Packung 20 bei eingeschaltetem Drucker ablaufenden Vorgänge. Die 10A und 10B zeigen die beim Einsetzen einer Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 bei abgeschaltetem Drucker ablaufenden Vorgänge. Damit diese Vorgänge ablaufen, muß das an der Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 vorhandene Anschlußelement 400 mit dem im Drucker angeordneten Anschlußelement 310 elektrisch gekoppelt sein.
In Schritt S101 des in 9 dargestellten Programms befindet der Drucker sich in der Wartestellung, wobei die folgenden Schritte in bestimmten Intervallen ablaufen. Zuerst wird in Schritt S102 die im Drucker eingesetzte Aufzeichnungsträger-Packung 20 dahingehend überprüft, ob die in dieser gespeicherten Identifikationsdaten zu den Tinten und Aufzeichnungsträgern mit den im Druckerspeicher gespeicherten Daten übereinstimmen. Wenn das nicht der Fall ist, geht der Ablauf zu Schritt S103 über, um die Daten dieser Packung in den genannten Speicher einzugeben. Dann wird in Schritt S104 abgerufen, ob diese Packung im Drucker verblieben ist. Die Überprüfung erfolgt in der entsprechenden Stellung des Schalters 315.
Wenn die eingesetzte Packung erfaßt ist, wird in der Wartestellung der in Schritt S105 angedeutete, später beschriebene Vorgang (a) durchgeführt.
Wenn in Schritt S104 ermittelt wird, daß keine Packung 20 eingesetzt ist, sind zwei Fälle möglich: (1) reines Papier ist aufgelegt, (2) Austausch der Packung 20 gegen eine von dieser sich unterscheidende Packung. Danach geht der Ablauf zu Schritt S106 und den diesem folgenden Schritten über.
In den Schritten S106 und S109 wird anhand der eingesetzten Packung und der vorliegenden Druckdaten zwischen dem Fall (1) und dem Fall (2) unterschieden.
Wenn in Schritt S106 festgestellt wird, daß keine Packung 20 eingesetzt ist und die Druckdaten vom Hauptcomputer übermittelt wurden (Schritt S109), ist reines Papier aufgelegt, so daß der später beschriebene Vorgang (b) abläuft.
Wenn in Schritt S106 vor dem Übertragen der Druckdaten ermittelt wird, daß eine Packung 20 eingesetzt ist, geht der Ablauf zu Schritt S107 über, um zu ermitteln, ob die Tinten in der eingesetzten Packung mit jenen der vorher eingesetzten Packung übereinstimmen. Wenn das der Fall ist und demzufolge die Tinten im Druckkopf nicht ausgetauscht werden müssen, wird die Wartestellung beibehalten.
Nachfolgend wird anhand der 10A und 10B der Ablauf des Einsetzens einer Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 bei aus- bzw. angeschaltetem Drucker beschrieben.
Wie aus 10A hervor geht, werden in Schritt S111 die Daten der installierten Packung 20 in den genannten Speicher geschrieben, Danach die Stromzufuhr unterbrochen. Bei abgeschaltetem Strom kann die Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 in den Drucker eingesetzt oder aus diesem entfernt werden.
Danach läuft das in 10B dargestellte Programm ab. In Schritt S112 werden die Daten der eingesetzten Packung mit den in Schritt S111 eingegebenen Daten verglichen. Wenn die Daten übereinstimmen, müssen die Tinten im Kopf nicht ausgetauscht werden, so daß der Ablauf direkt zu dem in 9 dargestellten Programm übergeht.
Wenn in Schritt S112 ermittelt wird, daß die Daten nicht übereinstimmen, geht der Ablauf zu Schritt S113 über, um zu ermitteln, ob eine Packung 20 eingesetzt ist. Wenn das nicht der Fall ist, sind zwei Fälle möglich: (1) Reines Papier ist aufgelegt, (2) es wird eine Packung 20 gegen eine Packung mit anderen Daten ausgetauscht. In beiden Fällen geht der Ablauf zu Schritt S106 des in 9 dargestellten Programms über.
Wenn in Schritt S113 ermittelt wird, daß eine Packung 20 eingesetzt ist, geht der Ablauf zu Schritt S114 über, um die Informationen zu den in dieser gespeicherten Tinten mit den in Schritt 111 eingegeben Daten zu vergleichen. Wenn die Daten übereinstimmen, müssen die Tinten im Druckkopf nicht ausgetauscht werden und es erfolgt der Übergang in den Wartezustand, um den momentanen Zyklus zu beenden.
Wenn die Daten nicht übereinstimmen, läuft der nachfolgend beschriebene Vorgang (a) ab und es erfolgt der Übergang in den Wartezustand, um die Tinten im Druckkopf auszutauschen.
Nachfolgend werden hauptsächlich anhand von 1 die bereits erwähnten Vorgänge (a) und (b) beschrieben.
Vorgang (a)
Dieser Vorgang wird durchgeführt, wenn eine Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 gegen eine Packung eines anderen Typs ausgetauscht wurde. Zuerst wird der Schlitten 2 zur Abdeckkappe 41 und zur Regeneriereinheit 42 bewegt. Dabei wird jede der im Druckkopf und im Nebenbehälter enthaltenen Tinten abgesaugt und neue Tinte zugeführt. Darauf wird später näher eingegangen. Wenn das Zuführen der neuen Tinten abgeschlossen ist, wird der Schlitten 2 wieder in die Ausgangsstellung bewegt und in Wartestellung gebracht.
Wenn in der Wartestellung entsprechend Schritt S101 das Druckkommando erteilt wird, erfolgt das Einziehen eines Aufzeichnungsträgers aus der Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 und das Drucken beginnt. Nach Beendigung des Druckens wird der Aufzeichnungsträger ausgeworfen. Wenn während des Druckens der Nebenbehälter mit Tinte aufgefüllt werden muß, wird der Schlitten 2 in die Auffüllstellung für die jeweilige Tinte bewegt.
Vorgang (b)
Dieser Vorgang wird durchgeführt, wenn Papier auf direktem Wege aufgelegt wurde. Zuerst wird der Schlitten 2 zur Abdeckkappe 40 und zur Regeneriereinheit für Papier bewegt. Dabei wird jede der im Druckkopf und im Nebenbehälter enthaltenen Tinten abgesaugt und neue Tinte zugeführt. Darauf wird später näher eingegangen. Wenn das Zuführen der neuen Tinten abgeschlossen ist, wird der Schlitten 2 wieder in die Ausgangsstellung bewegt und in Wartestellung gebracht.
11 zeigt im Blockschaltbild ein System, welches eine Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung und einen Tintenstrahldrucker aufweist.
Ein im Tintenstrahldrucker angeordneter Mikroprozessor (MPU 301) steuert diesen in Übereinstimmung mit dem im ROM 302 gespeicherten Programm. Zu dem ebenfalls im Drucker installierten RAM 303 gehört ein Datenempfangspuffer, welcher die vom Hauptcomputer 300 übermittelten Druckdaten speichert und als Arbeitsbereich der MPU 301 dient.
Die MPU 301 steuert auf der Grundlage eines Kommandos und der vom Hauptcomputer 300 über eine Übertragungs-/Empfangseinheit 304 mit einer bekannten integrierten Centronics-Schnittstelle in Übereinstimmung mit dem im ROM 302 gespeicherten Programm über einen Eingabe/Ausgabe-Kanal (E/A-Kanal) 305 und eine Steuerschaltung 306 den Schlittenmotor und den Blatttransportmotor. Außerdem werden von der MPU 301 über eine Kopfsteuereinheit 307 und einen Kopftreiber 308 die Druckdaten zum Aufzeichnungskopf 501 gesendet. Ein Taktgeber 309 erzeugt Steuerimpulse einer bestimmten Breite für den Druckkopf und steuert die Drehbewegung der beiden Motoren.
Das bereits erwähnte Anschlußelement 400 an der Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 zur Herstellung der elektrischen Verbindung mit der Druckerhauptbaugruppe ist auf der gedruckten Leiterplatte 401 (5) angeordnet. Die gedruckte Leiterplatte 401 weist auch einen EEPROM 402 auf, welcher auch bei Stromunterbrechung Daten schreibt und liest. Bei dieser Ausführungsform ist der EEPROM 402 ein Serientyp, welcher zur Wirkung kommt, wenn das Chipansteuerungssignal 311 einen Pegel „H" erreicht. Wenn dieser Pegel erreicht ist, werden ein Taktsignal 312, ein Kommando (Schreiben, Lesen, Löschen usw.) über ein Eingabesperrsignal 113 zum EEPROM 402 gesendet und von diesem werden über ein Signal 314 Lesedaten gesendet. Der Signalaustausch zwischen dem EEPROM 402 und der MPU 301 erfolgt über entsprechende Leitungen zwischen dem Anschlußelement 310 und dem E/A-Kanal 305. Der EEPROM 402 hat eine Kapazität von mehreren Kilobytes und kann etwa 10⁵- bis 10⁷-Mal überschrieben werden und ist deshalb als Speicher für geschriebene Informationen für den Drucker geeignet.
Der Tintenstrahldrucker hat einen Schalter 315, welcher erfaßt, wenn eine Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 eingesetzt ist, und ein Ausgangssignal 316 an die E/A-Schnittstelle 305 sendet. Aus diesem Signal erkennt die MPU 301, ob eine Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 eingesetzt ist oder nicht. Wenn eine Packung 20 eingesetzt ist, wird von der MPU 301 ein vom E/A-Kanal 305 erzeugtes Signal 317 zum Ansteuern des EEPROM 402 der Tinten/Aufzeichnungsträger- Packung 20 genutzt, um Daten aus diesem zu lesen oder in diesen zu schreiben.
Die im EEPROM 402 der Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 gespeicherten Informationen werden grob unterteilt in solche, welche bei der Fertigung der Packung in diesen geschrieben und vom Tintenstrahldrucker gelesen, und solche, welche nach dem Einsetzen der Packung in den Tintenstrahldrucker von diesem überschrieben werden. Diese Informationen beziehen sich auf die Arten der in der Packung gespeicherten Tinten und gestapelten Aufzeichnungsträger.
12 zeigt im Flußplan das Programm zur Durchführung des Druckens mit dem Tintenstrahldrucker dieser Ausführungsform, gesteuert von der MPU 301. Dieses Programm bezieht sich hauptsächlich auf das Einstellen des Druckmodus vor dem eigentlichen Drucken und läuft im wesentlichen parallel zu dem in den 9 und 10 dargestellten Wartezustandprogramm ab.
Nach dem Anschalten des Tintenstrahldruckers wird dieser in Schritt S301 von der MPU 301 initialisiert. Danach geht der Ablauf zu Schritt S302 über, in welchem die MPU 301 über den E/A-Kanal 305 den Status des Schalters 315 liest. Bei aktiviertem Schalter 315 ist eine Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 eingesetzt, so daß der Ablauf zu Schritt S303, in welchem die MPU 301 den EEPROM 402 ansteuert, und danach zu Schritt S304 übergeht, um die vor Versand der Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 in dieser gespeicherten Identifikationsdaten zu den untergebrachten Tinten und Aufzeichnungsträgern zu lesen. Danach geht der Ablauf zu Schritt S305 über, in welchem die MPU die aus dem EEPROM 402 gelesenen Daten über die Übertragungs-/Empfangseinheit 304 in Form einer Centronics-Schnittstelle zum Hauptcomputer 300 sendet.
Aus diesen Daten erzeugt der im Hauptcomputer 300 integrierte Druckertreiber automatisch die optimalen Druckdaten, ohne daß der Nutzer diese auswählen muß, und sendet diese an den Tintenstrahldrucker. Bei der Erzeugung der optimalen Druckdaten werden die optimale Bildverarbeitung bei den in der eingesetzten Packung 20 untergebrachten Tinten und Aufzeichnungsträgern, die Tintenausstoßmenge und die Anzahl an Druckdurchläufen in Betracht gezogen. In Schritt S306 werden die Druckdaten empfangen und in Schritt S307 erfolgt das Drucken. Nach Beendigung des Druckens einer Seite geht der Ablauf zu Schritt S308 über, um den EEPROM 402 auszuschalten. Danach kehrt der Ablauf zu Schritt S302 zurück. In Schritt S307 wird über den E/A-Kanal 305 der Status des Schalters 315 erneut ermittelt.
Wenn aber in Schritt S302 festgestellt wird, daß der Schalter 315 inaktiv, d.h. keine Packung 20 eingesetzt ist, geht der Ablauf zu Schritt S309 über, um normales Drucken durchzuführen. Mit anderen Worten, von der Bedienperson werden über den Druckertreiber die Druckdaten wie Druckgrad und Druckgeschwindigkeit eingegeben, so daß mit den im Tintenstrahldrucker vorhandenen Tinten und den auf die automatische Blatteinziehvorrichtung 1 gelegten Aufzeichnungsträgern gedruckt wird.
Durch die beschriebene Steuerung auf der Grundlage der aus den Tinten und Aufzeichnungsträgern in der Packung 20 sich ergebenden optimalen Druckdaten können qualitativ hochwertige Bilder gedruckt werden, ohne daß die Bedienperson Einfluß nehmen muß. Da in den ROM 302 verschiedene Parameter wie Impulsbreite des Steuerimpulses, Anzahl an Ausstoßvorgängen beim Hilfsausstoßen zum Beseitigen von Ablagerungen am Druckkopf, Zeitintervalle für das Hilfsausstoßen, Zeitintervalle für die Durchführung der Saugregenerierung des Druck kopfes auf der Grundlage der von der MPU 301 in Schritt S301 gelesenen Daten zu den Tinten und Aufzeichnungsträgern in der Packung 20 eingegeben werden können, besteht die Möglichkeit, die Steuerung weiter zu optimieren.
Obwohl bei dieser Ausführungsform die Identifizierungsdaten zu den in der Packung 20 enthaltenen Tinten und Aufzeichnungsträgen und die im ROM 302 dazu gespeicherten Druckdaten gelesen werden, besteht die Möglichkeit, diese Daten direkt aus dem EEPROM 402 der Packung 20 zu lesen und in die Steuerschaltung des Tintenstrahldruckers einzugeben. Dadurch kann auch nach dem Kauf eines Tintenstrahldruckers, für den vorher keine Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung vorgesehen war, eine solche beschafft und mit dieser optimal gedruckt werden.
Eine weitere Ausführungsform der Packung unterscheidet sich von der beschriebenen Packung darin, daß in diese die Informationen zur Anzahl der in dieser verbliebenen Aufzeichnungsträger und der in dieser verbliebenen Tintenmengen geschrieben werden können.
13 zeigt im Flußplan ein weiteres Beispiel des von der MPU 301 durchgeführten Steuerprogramms.
Gemäß diesem Programm wird der Tintenstrahldrucker angeschaltet und danach in Schritt S401 von der MPU 301 initialisiert. Danach geht der Ablauf zu Schritt S402 über, um über den E/A-Kanal 305 den Status des Schalters 315 für die Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 zu ermitteln. Bei aktiviertem Schalter 315 ist eine Packung 20 eingesetzt. Danach geht der Ablauf zu Schritt S403 über, um den EEPROM 402 anzuschalten. Im nachfolgenden Schritt S404 wird die Anzahl der im EEPROM 402 gespeicherten verbliebenen Aufzeichnungs träger gelesen. Danach geht der Ablauf zu Schritt S405 über, um über die Übertragungs-/Empfangs-Einheit 304 in Form einer Centronics-Schnittstelle die gelesenen Daten zum Hauptcomputer 300 zu übertragen.
Auf dem zum Hauptcomputer gehörenden Kontrollmonitor wird die momentane Anzahl der in der Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung verbliebenen Aufzeichnungsträger angezeigt. Wenn in Schritt S406 festgestellt wird, daß der Hauptcomputer die Druckdaten übermittelt hat, geht der Ablauf zu Schritt S407 über, um der Packung 20 ein Blatt der in dieser gestapelten Aufzeichnungsträger zu entnehmen. In Schritt S408 wird die in Schritt S404 ermittelte Anzahl an Aufzeichnungsträgern um einen Aufzeichnungsträger reduziert und die dadurch erhaltene Anzahl in den EEPROM 402 geschrieben. In Schritt S409 wird die neue Anzahl zum Hauptcomputer 300 übertragen und auf dem Monitor angezeigt. Im nachfolgenden Schritt S410 wird gedruckt. Sobald das Drucken eines Blattes beendet ist, geht der Ablauf zu Schritt S411 über, um die in der Packung verbliebene Restmenge jeder Farbtinte aus dem EEPROM 402 zu lesen. Dann werden die Menge der zum Drucken dieses Blattes ausgestoßenen Tinte und die Menge der beim Vorausstoßen ausgestoßenen Tinte oder die Menge der bei Durchführung der Saugregenerierung abgesaugten Tinte vom gelesenen Wert abgezogen, um die nun verbliebene Tintenrestmenge zu erhalten und in den EEPROM 402 zu schreiben. In Schritt S412 wird angenommen, daß die Packung 20 ausgetauscht werden muß. Danach kehrt der Ablauf zu Schritt S402 zurück, um die beschriebenen Vorgänge zu wiederholen.
Genauer ausgedrückt, die in der Sektion 211 verbliebende Tintenrestmenge sollte aus der von dieser dem Nebenbehälter im Schlitten zugeführten Tintenmenge berechnet werden. Da bei jedem Zuführen von Tinte aus der Sektion zum Nebenbehäl ter immer eine kleine Tintenmenge im letzteren vorhanden ist, können die zum Drucken ausgestoßene Tintenmenge, die beim Vorausstoßen ausgestoßene Tintenmenge usw. direkt zur Berechnung der in der Sektion 211 verbliebenen Tintenrestmenge herangezogen werden.
Bei dem beschriebenen Ablauf kann die momentane Anzahl der in der Packung 20 verbliebenen Aufzeichnungsträger bestimmt, zum Hauptcomputer 300 übertragen und auf dessen Bildschirmmonitor angezeigt werden. Außerdem kann ständig die momentane Tintenrestmenge in der Packung bestimmt, gelesen und zur Ermittlung der beim Vorausstoßen ausgestoßenen Tintenmenge usw. herangezogen werden.
Nachfolgend werden das Tintenaustauschsystem und das Tintenzuführverfahren bei dieser Ausführungsform beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform wird vom Tintenaustauschsystem jeder Kammer der beschriebenen Packung Tinte entnommen und diese dem jeweiligen Nebenbehälter im Schlitten des Tintenstrahldruckers zugeführt. Dieses System weist grundsätzlich Nebenbehälter, Druckköpfe, einen Tinte-Luft-Zuführmechanismus und weitere Komponenten auf.
Die 14 bis 19 zeigen Vertikalschnittansichten des Nebenbehälters, des Druckkopfes und des Tinte-Luft-Zuführmechanismus des Tintenaustauschsystems. 14 zeigt die Wirkungsweise dieser Komponenten während des Druckens, 15 die Wirkungsweise dieser Komponenten bei Druckreduzierung im Nebenbehälter, 16 die Wirkungsweise dieser Komponenten beim Zuführen von Luft, 17 die Wirkungsweise dieser Komponenten beim Ausstoßen von Tinte und Luft, 18 die Wirkungsweise dieser Komponenten bei erneuter Druck reduzierung im Nebenbehälter und 19 die Wirkungsweise dieser Komponenten beim Zuführen von Tinte.
In jeder dieser Figuren kennzeichnet das Bezugszeichen 501 einen mit zahlreichen elektrothermischen Wandlern oder elektrostriktiven Elementen (nicht dargestellt) als Quelle zur Erzeugung des Ausstoßdrucks und mit zahlreichen Düsen versehenen Druckkopf, das Bezugszeichen 502 eine zur jeweiligen Düse gehörende Ausstoßöffnung zum Ausstoßen von Tinte. Die Quelle zur Erzeugung des Ausstoßdrucks in jeder Düse ist an eine Kopftreiberschaltung angeschlossen und wird von dieser durch ein Drucksignal angesteuert.
Das Bezugszeichen 520 kennzeichnet einen Nebenbehälter, in welchem die von der Sektion 211 der Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung als Tintenquelle zugeführte Tinte gespeichert wird und an dessen Boden der Druckkopf als integraler Bestandteil angeschlossen ist. Das Bezugszeichen 521 kennzeichnet das Gehäuse des Nebenbehälters 520, welches in Dekompressionskammern 505 entsprechend der Tintenarten (in diesem Fall vier) unterteilt ist. Die Dekompressionskammern 505 sind an einen Zuführkanal 505c angeschlossen, welcher in einen im Boden des Behältergehäuses 521 vorhandenen Druckverringerungseinstellkanal 506 mündet.
Jedes der vier Nebenbehältergehäuse 521 ist mit vier Bohrungen H versehen, welche in vertikaler Richtung (rechtwinklig zur Abtasthauptrichtung) sich erstrecken, in die an der Behälteroberseite vorhandene Zuführöffnung 508a und unten in die jeweilige Dekompressionskammer 505 münden (siehe 20). Der gesamte Nebenbehälter ist mit 16 Bohrungen H versehen, welche in Matrixform angeordnet sind. Von diesen Bohrungen liegen die in die Zuführöffnung 508a der jeweiligen Dekompressionskammer 505 mündenden auf einer Linie, welche die Abtasthauptrichtung, d.h. die Schlittenbewegungsrichtung kreuzt. Die anderen Bohrungen H sind Öffnungen, welche in je eine Ausnehmung 508c münden. Am Boden jeder dieser Ausnehmungen 508c ist ein elastisches Dichtelement (nicht dargestellt) befestigt, gegen welche eine später detailliert beschriebene Injektionsnadel 553 gedrückt wird.
Im oberen Abschnitt des Zuführkanals 508 ist ein Dichtmechanismus 509 zum Öffnen und Schließen der Zuführöffnung 508a angeordnet. Dieser Dichtmechanismus weist eine Ventilkugel 509a und eine Druckfeder 509b auf, welche im Kanalabschnitt 508b angeordnet sind. Die Druckfeder 509b drückt die Ventilkugel 509a ständig gegen die Zuführöffnung 508a und hält dieses geschlossen. Die Zuführöffnung 508a ist außen von einer elastischen Dichtung 510 abgedeckt, um Lecken von Tinte zu verhindern. In diesen Figuren kennzeichnet das Bezugszeichen 505b ein in der Mündung 505a des Zuführkanals 508 angeordnetes Einlaßventil, welches das Austreten von Tinte und Luft aus der Dekompressionskammer in den Zuführkanal 508 verhindert, das Einleiten von Luft und Tinte durch den Zuführkanal in die Dekompressionskammer ermöglicht.
Das Bezugszeichen 507 kennzeichnet einen Druckreduziermechanismus. Zu diesem Mechanismus gehören eine Ventilkammer 507a, in welche der Zuführkanal 505c mündet, einen in die Ventilkammer 507a eingesetzten Ventilkolben 507b und eine gegen den Ventilkolben 507b drückende Feder 507c.
Der federbelastete Ventilkolben hält die Zuführöffnung 506 ständig geschlossen und dadurch die Verbindung zwischen dieser und dem Zuführkanal 505c unterbrochen. Sobald in die im Nebenbehältergehäuse 521 vorhandene Bohrung 521a ein bestimmtes Druckelement (nicht dargestellt) eingeführt wird, drückt dieses den Ventilkolben 507b gegen die Kraft der Fe der 507c nach hinten und stellt über eine Bohrung im Ventilkolben 507b (nicht dargestellt) die Verbindung zwischen der Zuführöffnung 506 und dem Zuführkanal 507c her, um den Druck in der Dekompressionskammer 505 zu reduzieren.
Der Ventilkolben 509b ist gegen die Atmosphäre abgedichtet, so daß wegen der geschlossenen Zuführöffnung 506 der reduzierte Druck so lange erhalten bleibt, bis eine erneute Druckreduzierung erforderlich ist. Bei reduziertem Druck wirkt auf die in der Dekompressionskammer 505 vorhandene Tinte eine geringer Druck, so daß diese nicht austropft und keine Luft durch die Ausstoßöffnung 502 eindringt. Dadurch kann in der Ausstoßöffnung ein geeigneter Meniskus beibehalten und Tinte stabil ausgestoßen werden. Die Druckreduzierung kann über einen im Zuführkanal 505c angeordneten Druckerfassungssensor erreicht werden.
Das Bezugszeichen 503 kennzeichnet einen in der Dekompressionskammer 505 vorhandenen Tintenflüssigkeitsspeicher. Der Tintenflüssigkeitsspeicher 503 ist ein aus einem elastischen Material gefertigter Beutel und am Boden der Dekompressionskammer befestigt. Das Volumen des Tintenflüssigkeitsspeichers ist veränderlich. Bei dieser Ausführungsform hat die untere Hälfte 503b des Beutels eine dicke Wand und behält wegen der relativ hohen Steifigkeit eine konstante Form bei, während dessen obere Hälfte 503a eine dünne Wand hat und mit der Druckänderung in der Dekompressionskammer sein Volumen ändert. Durch diese Konfiguration wird während des Ausstoßens von Tinte die Tintenrestemenge im Beutel geringer. Die unterschiedliche Wanddicke des Beutels ist kein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung.
Der Flüssigkeitsspeicher 503 ist über einen durch den Boden der Dekompressionskammer 505 sich erstreckenden Kanal 504 mit dem Druckkopf 501 verbunden.
Das Bezugszeichen 540 kennzeichnet einen in der Regeneriereinheit 42 angeordneten Druckreduziermechanismus, zu welchem die bereits erwähnten, paarig angeordneten Abdeckkappen 40 und 41, eine Saugpumpe (nicht dargestellt) für jede der beiden Abdeckkappen, einen von der Saugpumpe zur Abdeckkappe führenden Kanal 531 bzw. 532, die Ausstoßöffnung 502 des Druckkopfes 501 und eine Druckreduzierschaltvorrichtung 530 zum Ändern des Drucks an der Zuführöffnung 506 gehören. Die Abdeckkappe 40 weist einen die Ausstoßöffnung 502 umgebenden Dichtabschnitt 541, die Abdeckkappe 41 einen die Zuführöffnung 506 umgebenden Dichtabschnitt 542 auf (siehe 1 und 15). In den beiden Dichtabschnitten 541 und 542 ist eine Durchgangsbohrung 541a bzw. 542a vorhanden.
An die Durchgangsbohrungen 541a und 542a im entsprechenden der beiden Dichtabschnitte 541 und 542 ist eine Druckreduzierleitung 531 bzw. 532 angeschlossen. Die Druckreduzierleitung 531 ist aus einem elastischen Material gefertigt. Die Druckreduzierschaltvorrichtung 530 weist einen zwischen den beiden Druckreduzierleitungen 531 und 532 angeordneten Dreharm 535, welcher von einer Antriebsquelle in Drehung gesetzt wird, und eine an einem Ende dieses Dreharms befestigte Druckrolle 536 auf, wobei die Druckrolle 536 in einer Stellung des Dreharms 535 die Druckreduzierleitung 531 schließt, in einer anderen Stellung die Druckreduzierleitung öffnet.
In der in den 15, 18 und 19 gezeigten Stellung des Dreharms 535 wird von der Druckrolle die Druckreduzierleitung 531 zusammengedrückt und dadurch die Verbindung zwi schen der Saugpumpe und dem Dichtabschnitt 541 unterbrochen. In der in den 16 und 17 gezeigten Stellung des Dreharms 535 ist die Druckrolle 536 von der Druckreduzierleitung 531 abgehoben, welche dadurch wieder die Ausgangsform angenommen und die Verbindung zwischen der Saugpumpe und dem Dichtabschnitt 541 hergestellt hat.
In den 14 bis 19 kennzeichnet das Bezugszeichen 570 einen Tinte-Luft-Zuführmechanismus, von welchem selektiv Tinte oder Außenluft bzw. Gas in den im Nebenbehälter 521 angeordneten Flüssigkeitsspeicher 503 geleitet wird. Am Drucker sind zwei dieser Tinte-Luft-Zuführmechanismen 570 angeordnet, einer zum Einleiten von Tinte und Luft aus der bereits erwähnten Nachfülleinheit 30, der andere zum Einleiten von Tinte und Luft aus dem Inneren der Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20. Beide Tinte-Luft-Zuführmechanismen haben den gleichen Aufbau und weisen eine Preßeinheit 560 und eine Schalteinheit 550 auf.
Die Preßeinheit 560 des für das Drucken von reinem Papier vorgesehenen Tinte-Luft-Zuführmechanismus ist im Bereich der Abdeckkappe 40, die des Tinte-Luft-Zuführmechanismus für die Verwendung der Packung 20 im Bereich der Abdeckkappe 41 angeordnet. Die zu jeder Preßeinheit 560 gehörenden Stößel 561 liegen auf einer die Bewegungsrichtung des Schlittens 2 (Abtasthauptrichtung) rechtwinklig kreuzenden Linie.
Eine der beiden Schalteinheiten 550 ist in der Zuführsektion 30a der Nachfülleinheit 30, die andere in der Zuführsektion 21a der Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 angeordnet.
Die Preßeinheit 560 weist mehrere der erwähnten Stößel 651 (in diesem Fall vier), welche sich durch ein Stützelement P1 an der Druckerhauptbaugruppe erstrecken, eine auf jedem Stö ßel 651 zwischen dessen Kopf 562 und dem Stützelement P1 angeordnete Feder 563, welche diesen im unbelasteten Zustand in der Stellung hält, daß dessen unterer Abschnitt nicht aus dem Stützelement P1 ragt, und einen Nocken 564 auf. Der von einer Antriebsquelle um die Achse CO drehbare Nocken 564 berührt ständig den Kopf 562 jedes Stößels 561, so daß beim Drehen des Nockens 564 und durch die Wirkung der Feder 563 jeder Stößel 561 runter und hoch bewegt wird. Wenn der Punkt a am Umfang des Nockens 564 (kürzester Abstand zur Drehachse CO) den Kopf 562 des Stößels 561 berührt, befindet der Stößel 561 sich in der Grundstellung, d.h. dessen unterer Abschnitt ragt nicht aus dem Stützelement P1. Wenn der Punkt c am Umfang des Nockens 564 (längster Abstand zur Drehachse CO) den Kopf 562 des Stößels 561 berührt, befindet der Stößel 561 sich in der untersten Stellung, so daß dessen unterer Abschnitt aus dem Stützelement P1 ragt. Wenn der Punkt B am Umfang des Nockens 564 den Kopf 562 des Stößels 561 berührt, befindet der Stößel 561 sich in der Mittelstellung, so daß dessen unterer Abschnitt bis zur Hälfte aus dem Stützelement P1 ragt.
Die Schalteinheit 550 weist ein Gehäuse 556 mit mehreren Kammern (vier bei dieser Ausführungsform) 556R entsprechend der Anzahl an Stößeln, einen in jeder Kammer 556R angeordneten, nach oben und unten bewegbaren Schaltkolben 551, eine an jedem Schaltkolben 551 befestigte Injektionsnadel 553 mit einer Mittelbohrung 553a und eine zwischen jedem Schaltkolben 551 und dem Boden des Gehäuses 556 angeordnete Feder 554 auf.
Das Gehäuse 556 ist oben mit Öffnungen (vier bei dieser Ausführungsform) 556a zum Einführen der Stößel 561 und unten mit Öffnungen (vier bei dieser Ausführungsform) 556b als Führungen für die Injektionsnadeln 553 versehen. In einer Seitenwand des Gehäuses 556 sind für jede Kammer 556R ein Kanal 558 zum Einleiten von Luft und ein Kanal 559 zum Einleiten von Tinte vorhanden. Der Kanal 558 hat Verbindung zur Atmosphäre, während der Kanal 559 über einen Stutzen an die als Tintenquelle dienende Nachfülleinheit 30 bzw. an die Sektion 211 der Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 angeschlossen ist.
Auf den in den Kammern 556R des Gehäuses 556 angeordneten Schaltkolben 551 sind O-Ringe 552 befestigt, welche die Kammerinnenfläche eng berühren. Jeder Schaltkolben 551 ist mit einem L-förmigen Kanal 551a versehen, welcher sich von der Kolbenaußenseite zur Kolbenmitte und von dort durch den gesamten Schaltkolben 551 erstreckt. Der Kanal 551 ist mit der Mittelbohrung 553a der Injektionsnadel 553 verbunden.
Die Injektionsnadeln 553 sind wie die Stößel 561 der Preßeinheit 560 in Abtastnebenrichtung angeordnet. Dagegen liegen die bereits erwähnten Zuführöffnungen 508a auf einer Linie, welche die Anordnungsrichtung der Injektionsnadeln 553 im Gehäuse 556 kreuzt (siehe 20). In Abtastnebenrichtung entspricht der Abstand zwischen den Zuführöffnungen 508a jenem der Injektionsnadeln 553, so daß beim Bewegen des Schlittens 2 in Abtasthauptrichtung vier Injektionsnadeln 553 nacheinander positionell mit der entsprechenden Zuführöffnung 508a in Übereinstimmung gebracht werden können, wie aus 20 ersichtlich ist. Dieser Zuführschaltmechanismus ist aus einer Zuführschalteinheit für Tinte und einer Zuführschalteinheit für Gas zusammengesetzt.
Nachfolgend wird das Austauschen und Zuführen von Tinte bei dieser Ausführungsform beschrieben.
Wie bereits erwähnt, müssen beim Austauschen einer Packung 20 mit einem bestimmten Aufzeichnungsmedium gegen eine Packung 20 mit Aufzeichnungsträgern einer anderen Art die im Kopf gespeicherten Tinten gegen andere ausgetauscht werden.
Das Austauschen der Tinten wird anhand der 14 bis 19 beschrieben.
Bei Erteilung des Kommandos zum Austauschen der Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung wird der Schlitten 2 mit dem in diesem angeordneten Nebenbehälter 520 in die dafür vorgegebene Stellung bewegt, um das Austauschen der Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 zu ermöglichen (1).
Nach dem Entfernen der eingesetzten Packung 20 wird die erforderliche andere Packung 20 eingesetzt und die Preßeinheit 560 in Richtung Nebenbehälter bewegt, bis der Boden des Gehäuses 556 der Schalteinheit 550 sich über dem Nebenbehältergehäuse 521 befindet und die Stößel 561 der Preßeinheit 560 zu den im Gehäuse 556 vorhandenen Öffnungen 556a ausgerichtet sind.
Dann werden aus dem Speicher im Anschlußelement 400 der neu eingesetzten Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 die Daten zu der in jeder Kammer 503 gespeicherten Tinte gelesen, so daß die MPU 301 aus dem Vergleich dieser Daten mit den Daten der vorher verwendeten Tinten bestimmt, welche Tinten ausgetauscht werden müssen.
Jetzt wird auf der Grundlage dieser Bestimmung der Schlitten 2 bewegt, bis der Druckreduziereinstellkanal 506 im Boden der Dekompressionskammer 505 mit der auszutauschenden Tinte sich über dem Dichtabschnitt 542 der Abdeckkappe 40 und die Ausstoßöffnung 502 im Druckkopf 501 sich über dem Dichtab schnitt 541 der Abdeckkappe 41 befindet. Dann werden diese beiden Abdeckkappen angehoben und gegen den Nebenbehälter 520 gedrückt, um die Peripherie des Druckreduziereinstellkanals 506 und die der Ausstoßöffnung abzudichten (siehe 15).
Danach wird der Dreharm 535 des Druckreduzierschaltmechanismus 530 gedreht und dabei die Druckrolle 536 gegen das Rohr 531 gedrückt, um die Verbindung zwischen der Saugpumpe und der Ausstoßöffnung 502 zu unterbrechen. Andererseits wird von einem nicht dargestellten Element der Ventilkolben 507b gegen die Kraft der Feder 507c bewegt, um über diesen die Verbindung zwischen der Saugpumpe und der Dekompressionskammer 505 herzustellen. Da in diesem Zustand der mit der Dekompressionskammer 505 in Verbindung stehende Zuführkanal 508 vom Dichtmechanismus 509 gesperrt wird, saugt die Saugpumpe Luft aus der Dekompressionskammer 505 und verringert dadurch den Druck in dieser. Da die obere Hälfte 503a des in der Dekompressionskammer 505 angeordneten Tintenflüssigkeitsspeicher 503 elastisch ist, wird durch die Druckreduzierung in der Dekompressionskammer 505 unter Atmosphärendruck das Volumen des Tintenflüssigkeitsspeichers 503 entsprechend verändert.
Wenn in der Dekompressionskammer 505 eine bestimmte Druckreduzierung eingetreten ist, wird von dem erwähnten Element der Ventilkolben 507a freigegeben, so daß dieser durch die Kraft der Feder 507c wieder in die Ausgangsstellung zurückkehrt und die Verbindung zwischen dem Zuführkanal 505c und der Saugpumpe unterbricht, um den reduzierten Druck in der Dekompressionskammer 505 und im Tintenspeicher 503 beizubehalten (siehe 15).
Danach wird von einer nicht dargestellten Antriebseinheit der Nocken 564 um die Drehachse CO gedreht, bis der Punkt b auf dessen Peripherie den Kopf 562 des Stößels 561 berührt und den Stößel 561 nach unten drückt, so daß dessen unterer Abschnitt aus dem Stützelement P1 austritt, dieser durch die Bohrung 556a im Gehäuse 556 den Schaltkolben 551 nach unten bewegt und dadurch über den Kanal 551a in diesem die Verbindung zum Zuführkanal 558 (Gaszuführkanal) hergestellt wird (siehe 16). Augrund des im Tintenspeicher 503 herrschenden Unterdrucks wird durch die Kanäle 558, 551a, 553a und 508 und das Einlaßventil 505b Luft in diesen gesaugt. Durch die einströmende Luft wird die im Tintenspeicher 503 vorhandene Tinte umgewälzt, so daß diese besser strömen kann.
Danach wird die Saugpumpe aktiviert, um die nach dem letzten Druckvorgang im Tintenspeicher 503 verbleiebene Tinte durch die Ausstoßöffnung 502 und über das Rohr 531 abzusaugen. Wie aus 17 hervor geht, wird dadurch der Tintenspeicher 503 vollständig entleert. Durch wiederholtes Druckreduzieren, Luftansaugen und Ausstoßen oder durch Bewegen des Schlittens 2 um eine bestimmte Größe wird die Tinte im Tintenspeicher 503 zuverlässiger bewegt.
Nach dem vollständigen Absaugen der Tinte wird der Nocken 564 weiter gedreht, bis der Punkt a auf dessen Peripherie den Stößelkopf 562 berührt und die Feder 563 den Stößel 651 wieder in die Ausgangsstellung zurückgedrückt hat (siehe 18). Bei diesem Vorgang wird durch die Feder 554 der Schaltkolben 551 nach oben gedrückt und die Injektionsnadel 553 aus dem Zuführkanal 508a gezogen. Gleichzeitig wird durch die Feder 509b die Ventilkugel 509a nach oben gedrückt und dabei der Zuführkanal 508a geschlossen, so daß keine Luft mehr in den Kanal 508 gelangen kann.
Gleichzeitig wird aber auch der Kolben 507b des Druckreduziereinstellmechanismus 507 gegen die Kraft der Feder 507c bewegt und dadurch die Verbindung zwischen dem Kanal 505c und dem Rohr 532, d.h. zwischen der Dekompressionskammer 505 und der Saugpumpe hergestellt. Andererseits dient die Druckrolle 536 des Druckreduzierschaltmechanismus 530 dazu, die Verbindung zwischen der Ausstoßöffnung 502 und der Saugpumpe zu unterbrechen. Dadurch wird der Druck im Flüssigkeitsspeicher 503 erneut reduziert.
Dann wird die Preßeinheit 560 angetrieben, um den Nocken 564 in Drehung zu setzen, bis der Punkt c auf dessen Peripherie den Stößelkopf 562 berührt (19). Dadurch wird der Stößel 561 und damit der Schaltkolben 551 maximal nach unten gedrückt und somit über das an der Packung vorhandene Röhrchen 218c, den Kanal 559 sowie die Kanäle 551a, 553a und 508 die Verbindung zwischen der Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 und dem Tintenspeicher 503 hergestellt.
Da in diesem Fall der Druck im Tintenspeicher 503 und in der Dekompressionskammer 505 reduziert ist, wird aus der Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung 20 Tinte in den Flüssigkeitsspeicher 503 gesaugt. Sobald der Tintenspeicher 503 gefüllt ist, wird der Nocken 564 weiter gedreht, dadurch der Stößel 561 aus dem Gehäuse 556 gedrückt und die Injektionsnadel 553 aus der Zuführöffnung 508c gezogen. Damit ist der Tintenaustausch in einer Kammer abgeschlossen. Das Zuführen der Austauschtinte erfolgt auf gleiche Weise wie das Nachfüllen von Tinte beim Drucken und Regenerieren.
Nach dem Entfernen der Injektionsnadel 553 kann der Grad der Druckreduzierung weiterhin eingestellt werden, um im Nebenbehälter 520 den für das Drucken geeigneten Druck zu gewährleisten.
Wenn nach Abschluß des Tintenaustauschs im Tintenspeicher 503 einer der im Nebenbehälter 520 vorhandenen Dekompressionskammern 505 die Tinte in einem weiteren Tintenspeicher 503 ausgetauscht werden muß, wird zuerst die Abdeckkappe 40 oder 41 abgesenkt und dann vom Hub/Senk-Mechanismus der Schlitten 2 mit dem daran befestigten Nebenbehälter nach unten bewegt, um zwischen diesem und dem Gehäuse 556 einen Spalt zu erzeugen. Danach wird der Schlitten 2 in Abtasthauptrichtung bewegt, um den Druckreduziereinstellkanal 506 in der für den Tintenaustausch vorgesehenen Dekompressionskammer 505 und die Ausstoßöffnung 502 auf die Abdeckkappe 40 bzw. 41 auszurichten. Danach werden die Abdeckkappen 40 und 41 wieder angehoben, um die Peripherie um den Druckreduziereinstellkanal 506 und die Ausstoßöffnung 502 abzudichten und die Druckreduzierung, die Luftzuführung, das Ausstoßen, die Druckreduzierung, das Zuführen von Tinte und die weiteren Schritte wie bereits beschrieben durchzuführen. Diese Vorgänge werden bei jeder für den Tintenaustausch vorgesehenen Dekompressionskammer 505 wiederholt.
Bei dieser Ausführungsform sind die vier Preßeinheiten 560 so konfiguriert, daß alle Stößel 561 von einem einzigen Nocken 564 nach unten gedrückt werden. Mit anderen Worten, die Schaltkolben 551 mit daran befestigter Injektionsnadel 553 werden von den Stößeln 561 alle gleichzeitig nach unten gedrückt.
Dabei wird aber nur eine der Injektionsnadeln 553 in die Zuführöffnung 508a am entsprechenden Nebenbehältergehäuse 521a eingeführt, während die anderen drei Injektionsnadeln 553 in die entsprechende Ausnehmung 508c der gleichen Reihe eingeführt werden. Am Boden jeder Ausnehmung 508c ist ein elastisches Dichtelement befestigt, gegen welches die jeweilige Injektionsnadel 553 drückt, ohne daß deren Spitze beschädigt wird und Tinte austritt. Da die Zuführöffnung 508a am Zuführkanal 508, in welche keine Injektionsnadel 553 eingeführt ist, von der Ventilkugel 509 geschlossen gehalten wird, kann das Eindringen von Staub in diesen verhindert werden.
Obwohl bei dieser Ausführungsform die Kanäle 551a, 553a und 508 zum Zuführen von Tinte und Einleiten von Luft verwendet werden, besteht die Möglichkeit, Tintenzuführkanäle separat von Lufteinleitungskanälen anzuordnen.
Bei dieser Ausführungsform wird aus dem Tintenspeicher Tinte durch die Ausstoßöffnung im Druckkopf 501 ausgestoßen, doch es besteht auch die Möglichkeit, separat von der Ausstoßöffnung zum Ausstoßen von Tinte einen Tintenausstoßkanal mit einer relativ großen Strömungsfläche anzuordnen, um die Ausstoßgeschwindigkeit zu erhöhen und eine durch das Ausstoßen verursachte Lebensdauerverkürzung der Ausstoßöffnung zu verhindern.
Die vorliegende Erfindung wurde anhand bevorzugter Ausführungsformen detailliert beschrieben, doch aus dieser Beschreibung können Experten auf diesem Gebiet mögliche Änderungen und Modifikationen erkennen, welche aber zum Schutzbereich der beiliegenden Ansprüche gehörend anzusehen sind.

Claims

Tinten/Aufzeichnungsträger-Packung, dadurch gekennzeichnet, daß die Tinten ein Pigment enthalten und die Aufzeichnungsträger mit einer Tintenaufnahmeschicht für die Pigmente überzogen sind, wobei die Tintenaufnahmeschicht feine Poren aufweist, von denen wenigstens 50% einen Durchmesser haben, welcher größer ist als der durchschnittliche Durchmesser der Pigmentpartikel.
Packung gemäß Anspruch 1, wobei wenigstens 70% der feinen Poren einen Durchmesser haben, welcher größer ist der durchschnittliche Durchmesser der Pigmentpartikel.
Packung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dieser ein Rührelement zum Umrühren der Pigmentpartikel in der Tinte angeordnet ist.
Tintenstrahldruckgerät, welches aufweist: eine austauschbare Packung gemäß Anspruch 1, eine Transportvorrichtung zum Transportieren der in der Packung enthaltenen Aufzeichnungsträger und einen Druckkopf zum Ausstoßen von Tinte aus der Packung auf den Aufzeichnungsträger.
Tintenstrahldruckgerät gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tintenaufnahmeschicht feine Poren aufweist, von denen wenigstens 70% einen Durchmesser haben, welcher größer ist als der durchschnittliche Durchmesser der Pigmentpartikel.
Tintenstrahldruckgerät gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Packung ein Element zum Umrühren der Pigmentpartikel in der Tinte angeordnet ist.