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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich insgesamt auf einen Tintenstrahldrucker
und betrifft, genauer gesagt, eine Wartungsvorrichtung im Drucker, die
zum Säubern
der Düsenfläche eines
Tintenstrahlkopfes mittels eines Rakels verwendet wird.
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Tintenstrahldrucker
drucken durch das Ausstoßen
von Tintentröpfchen
aus einer Vielzahl von Düsen
in einem Druckkopf, der auf einem in zwei Richtungen verfahrbaren
Schlitten angebracht ist. Tinte, Staub und sonstige Fremdstoffe
heften sich während
des Druckens an die Düsenfläche des Druckkopfes,
und deshalb muß der
Druckkopf in angemessenen Intervallen an einer Stelle außerhalb des
Druckbereichs gereinigt werden. Eine Möglichkeit zum Reinigen der
Düsenfläche besteht
beispielsweise darin, ein Gummirakel vorzusehen und den Druckkopf
am Rakel vorbeizubewegen, wobei das Rakel in Berührung mit der Düsenfläche abgelenkt wird,
so daß jegliche
Tinte und sonstige Feststoffe mittels des Rakels von der Düsenfläche abgewischt werden,
wie in US-A-5 381
169, US-A-6 158 840, JP-A-2000-141 672 und JP-A-8-039 828 offenbart.
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Bei
diesem Verfahren bleiben allerdings von der Düsenfläche des Druckkopfes beim Abwischvorgang
mittels des Rakels entfernte Fremdstoffe am Rakel hängen. Wenn
dann das Rakel das nächste Mal
mit an ihm haftenden Fremdstoffen über die Düsenfläche wischt, können Fremdstoffe
in die Düsen eindringen
und diese damit verstopfen oder den Tintenmeniskus zerstören, was
zu Punktausfällen
(das heißt
fehlenden Punkten im Druckbild) führt.
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In
der Veröffentlichung
JP-A-8-39828 wird eine Vorrichtung gelehrt, mit der dieses Problem
dadurch gelöst
wird, daß dem
Tintenstrahlkopf benachbart eine Klinge vorgesehen wird, so daß bei der
Bewegung des Tintenstrahlkopfes am Rakel haftende Fremdstoffe von
der Klinge entfernt werden, so daß die Düsenfläche mit weniger am Rakel hängenden Fremdstoffen
gereinigt wird. Das Problem bei der bekannten Vorrichtung besteht
darin, daß wegen
der gleichbleibenden Rakelstellung (das heißt Berührung zwischen Rakel und irgendeinem
mit dem Rakel in Berührung
stehenden Glied ist konstant), wenn das Rakel Fremdstoffe von der
Düsenfläche abwischt und
wenn Fremdstoffe mittels der Klinge vom Rakel entfernt werden, die
von der Rakelkante entfernten Fremdstoffe nicht ausreichend beseitigt
werden können.
Das bedeutet, daß Fremdstoffe
immer noch vom Rakel zur Düsenfläche übertragen
werden können, wenn
das Rakel über
die Düsenfläche wischt.
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Ein
weiteres Problem besteht darin, daß bei der Rückkehr des Rakels aus der abgelenkten
Position in die normale nicht abgelenkte Position, wenn sich das
Rakel von der Düsenfläche des
Druckkopfes trennt, am Rakel haftende Fremdstoffe vom Rakel weggeschleudert
werden und damit das Innere des Druckers und den Bedruckstoff (beispielsweise
Papier) verschmutzen. Das ist besonders problematisch mit abnehmender
Druckergröße.
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EP-A-0
913 263 offenbart einen Tintenstrahldrucker mit einer Wartungsvorrichtung.
Dieser bekannte Drucker weist einen ersten Antriebsmechanismus zum
Bewegen eines Druckkopfes mit einer Düsenfläche, in der eine Vielzahl Düsen ausgebildet ist,
in zwei Richtungen auf; ein Rakel zum Abwischen von Verschmutzung
von der Düsenfläche; einen
Abstreifer zum Abwischen von Verschmutzung vom Rakel, einen zweiten
Antriebsmechanismus zum Bewegen des Rakels in Richtung im wesentlichen
rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des Druckkopfes zwischen einer
Bereitschaftsposition und einer aktiven Position, die der Druckkopfseite
näher ist
als die Bereitschaftsposition; und eine Steuereinrichtung zum Steuern
des ersten und zweiten Antriebsmechanismus, um das Rakel an der
aktiven Position anzuhalten und den Druckkopf zu einer Position
zu bewegen, an der das Rakel mit dem Druckkopf in Eingriff tritt, und über diese
Position hinaus, um Verschmutzung mittels des Rakels von der Düsenfläche abzuwischen und
das Rakel in seine Bereitschaftsposition zu bewegen, um Verschmutzung
vom Rakel mittels des Abstreifers zu entfernen. Bei diesem Stand
der Technik ist sowohl das Rakel als auch der Abstreifer beide auf
dem Rahmen angebracht, so daß der
Druckkopf sich im Verhältnis
zu beiden bewegt. Der Abstreifer weist zwei Arme auf, die das Rakel
an zwei entgegengesetzten Seiten berühren, so daß das Ende jedes Arms bei der
Bewegung des Rakels zwischen seiner Bereitschaftsposition und seiner
aktiven Position an einer jeweiligen Seite des Rakels entlang kratzt.
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EP-0
867 296 offenbart einen Tintenstrahldrucker mit einer Wartungsvorrichtung.
Zu diesem bekannten Drucker gehört
ein erster Antriebsmechanismus zum Bewegen eines Druckkopfes mit
einer Düsenfläche, in
der eine Vielzahl Düsen
ausgebildet ist, in zwei Richtungen; ein Rakel zum Abwischen von
Verschmutzung von der Düsenfläche und
ein Abstreifer zum Abstreifen der Verschmutzung vom Rakel. Der Abstreifer
ist neben dem Druckkopf auf einem den Druckkopf stützenden
Schlitten angebracht. Ein zweiter Antriebsmechanismus ist vorgesehen, um
das Rakel in einer Richtung im wesentlichen rechtwinklig zur Bewegungsrichtung
des Druckkopfes zwischen einer Bereitschaftsposition und einer aktiven
Position zu bewegen, die der Druckkopfseite näher ist als die Bereitschaftsposition.
Eine Steuereinrichtung steuert den ersten und zweiten Antriebsmechanismus
so, daß das
Rakel an der aktiven Position anhält und der Druckkopf zu einer
Position bewegt wird, wo das Rakel mit dem Druckkopf in Eingriff tritt,
und über
diese Position hinaus, um Verschmutzung mittels des Rakels von der
Düsenfläche zu entfernen,
und anschließend,
wenn sich der Schlitten mit dem Druckkopf weiter zu einer Position
bewegt, wo das Rakel mit dem Abstreifer in Eingriff tritt, um Verschmutzung
mittels des Abstreifers vom Rakel zu entfernen.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Drucker mit einer Wartungsvorrichtung
zu schaffen, welche die Düsenfläche eines
Druckkopfes mit einem Rakel abwischen kann, an dem keine oder im
wesentlichen keine Fremdstoffe haften. Eine weitere Aufgabe der
Erfindung ist die Schaffung einer Wartungsvorrichtung, die verhindern
kann, daß am
Rakel haftende Fremdstoffe im Innern der Vorrichtung ausgebreitet
werden.
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Diese
Ziele werden erreicht mit einem Drucker gemäß Anspruch 1 und einem Verfahren
gemäß Anspruch
7. Bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind der Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Durch
Anhalten des Druckkopfes an einer bestimmten Stelle und Bewegen
des Rakels, während
das Rakel mit dem Abstreifer in Eingriff steht, so daß der Abstreifer
Tinte und Fremdstoffe, die am Rakel haften, entfernt, breiten sich
am Rakel hängende Fremdstoffe
nicht in Richtung der Druckkopfbewegung aus. Eine Verschmutzung
des Inneren der Einheit ist deshalb im Vergleich zum Stand der Technik verringert,
wodurch das Rakel durch Bewegen des Druckkopfes gesäubert wird.
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Weitere
Ziele und Erreichtes wird zusammen mit einem volleren Verständnis der
Erfindung klar und einleuchtend durch Hinweis auf die folgende Beschreibung
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im
Zusammenhang mit den beigefügten
Zeichnungen. Es zeigt:
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1 eine
perspektivische Ansicht des Grundaufbaus eines Druckers gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 eine
perspektivische Ansicht, die den Drucker gemäß 1 teilweise
auseinandergezogen zeigt;
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3 eine
perspektivische Ansicht des Grundaufbaus der Wartungsvorrichtung
des Druckers;
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4 eine
Draufsicht auf die in 3 gezeigte Wartungsvorrichtung;
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5 eine
Schnittansicht des Abdeckmechanismus und Exzenters der in 4 gezeigten Wartungsvorrichtung;
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6 ein
Exzenterdiagramm, welches die erste und zweite Exzenterrinne des
in 5 gezeigten Exzenters darstellt;
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7 eine
perspektivische Ansicht wesentlicher Bauteile des Druckkopfmechanismus,
Abdeckmechanismus und Rakelmechanismus des in 1 gezeigten
Druckers;
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8 eine
Draufsicht auf die in 7 gezeigten Bauelemente;
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9(a) und (b) die jeweiligen Stellungen des
Druckkopfes und des Rakelmechanismus in einem Reinigungsverfahren
gemäß der vorliegenden Erfindung;
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10(a) bis (d) die jeweiligen Stellungen des
Druckkopfes und Rakels in einem Druckkopfreinigungsverfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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11(a) bis (c) die jeweiligen Stellungen des
Druckkopfes und Rakels in einem Rakelreinigungsverfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung; und
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12 ein
Blockschaltbild des Steuersystems eines Druckers gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
eines Tintenstrahldruckers mit einer Wartungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung wird nachfolgend unter Hinweis auf die beigefügten Figuren
beschrieben.
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Wie
aus 1 und 2 hervorgeht, hat ein Drucker 1 gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung einen kastenartigen Hauptrahmen 2 mit einem
in der Mitte des Hauptrahmens 2 angeordneten Druckkopfantriebsmechanismus 10.
Der Druckkopfantriebsmechanismus 10 besitzt eine Schlittenwelle 11,
die sich in Längsrichtung
des Hauptrahmens 2 erstreckt. Auf der Schlittenwelle 11 ist
ein Schlitten 17 bewegbar abgestützt.
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Auf
dem Schlitten 17 ist ein blockförmiger Druckkopf 12 angebracht.
An der Vorderseite des Druckkopfes 12 ist eine Düsenfläche 15 (in 7 und 8 gezeigt)
mit einer Vielzahl von Düsen
ausgebildet, so daß durch
Tintenröhrchen 7 zugeführte Tinte
wahlweise aus individuellen Düsen
abgegeben werden kann. Der Schlitten 17 mit dem darauf
angebrachten Druckkopf 12 wird in zwei Richtungen längs der
Schlittenwelle 11 durch den Antrieb eines Motors 13 bewegt.
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Wie 1 und 2 zeigen,
ist an der Rückseite
des Hauptrahmens 2 (der Unterseite der Zeichnung in 1 und 2)
ein mit Tintenpatronen 3 und 4 beladbarer und
von ihnen entladbarer Patronenhalter 5 angeordnet. Die
Tintenpatrone 3 ist mit Tinte einer ersten Farbe gefüllt (beispielsweise mit
schwarzer Tinte). Die Tintenpatrone 4 ist im Innern unterteilt
in eine Tintenzufuhrkammer und eine Tintenabfallkammer (in der Fig.
nicht gezeigt). Die Tintenzufuhrkammer ist mit Tinte einer zweiten
Farbe (beispielsweise mit roter Tinte) gefüllt. In der Tintenabfallkammer
ist ein absorbierender Körper
vorgesehen, um Tintenabfall zu absorbieren. Die Tinte erster und
zweiter Farbe wird von der jeweiligen Tintenpatrone 3 und 4 dem
Druckkopf 12 zugeführt,
wenn die Tintenpatronen 3 und 4 in den Patronenhalter 5 eingesetzt
sind.
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An
der Vorderseite des Hauptrahmens 2 (der Oberseite der Zeichnung
in 1 und 2 gesehen) ist eine Papierführung 6 sowie
ein Papiertransportmechanismus 20 vorgesehen. Die Papierführung 6 und
der Papiertransportmechanismus 20 sind beide um eine bestimmte
Länge kürzer als
die Schlittenwelle 11, mit anderen Worten, sie haben etwa
die gleiche Länge
wie die Breite des zu bedruckenden Papiers und sind am Hauptrahmen 2 in
einer gewissen Entfernung im Abstand von einer Seite 2a angeordnet,
so daß ein
bestimmter Abstand zwischen ihnen verbleibt.
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Der
Papiertransportmechanismus 20 ist so ausgelegt, daß er auf
der Papierführung 6 befindliches
und von dieser geführtes,
zu bedruckendes Papier zwischen dem Druckkopf 12 und einer
diesem gegenüberliegenden
Druckwalze 22 dadurch vorwärtsbewegt, daß ein Motor 23 (in 9 gezeigt) eine
Papiertransportwalze 21 in Umdrehung versetzt.
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Die
Wartungsvorrichtung 30 ist an der Stirnseite des Hauptrahmens 2 so
angeordnet, daß sie den
Raum zwischen dem Papiertransportmechanismus 20 und dem
Hauptrahmen 2 ausfüllt.
Genauer gesagt hat die Wartungsvorrichtung 30 einen L-förmigen Träger 31,
sowie einen Motor 71, Pumpe 80, Abdeckmechanismus 40,
Rakelmechanismus 50 und einen Kraftübertragungsmechanismus 70 zum Übertragen
von Antriebskraft vom Motor 71 zum Abdeckmechanismus 40,
Rakelmechanismus 50 und zur Pumpe 80. Der Abdeckmechanismus 40 und
der Rakelmechanismus 50 sind zwischen dem Papiertransportmechanismus 20 und
der Seite 2a des Hauptrahmens 2 angeordnet, während der
Kraftübertragungsmechanismus 70 und
die Pumpe 80 beide zwischen dem Papiertransportmechanismus 20 und
dem Boden 2b des Hauptrahmens 2 angeordnet sind.
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Mit
dem Träger 31 ist
eine gehäuseartige Stützeinheit 32,
die teilweise offen ist, in einem Stück ausgebildet. Der Abdeckmechanismus 40 und
der Rakelmechanismus 50 sind von der Stützeinheit 32 getragen.
Wenn der Druckkopfantriebsmechanismus 10, der Papiertransportmechanismus 20 und
die Wartungsvorrichtung 30 auf dem Hauptrahmen 2 zusammengebaut
sind, befindet sich der Druckbereich an der Vorderseite der Druckwalze 22 im
Papiertransportmechanismus 20 und der Wartungsbereich an
der Vorderseite der Stützeinheit 32,
die den Abdeckmechanismus 40 und den Rakelmechanismus 50 trägt. Der
Druckkopf 12 kann sich längs der Schlittenwelle 11 zwischen
dem Druckbereich und dem Wartungsbereich bewegen. Die Düsenfläche 15 liegt der
Druckwalze 22 gegenüber,
wenn sich der Druckkopf 12 im Druckbereich befindet, und
liegt der Kappe 43 oder dem Rakel 52 gegenüber, wenn
der Druckkopf 12 sich im Wartungsbereich befindet.
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Der
Kraftantriebsmechanismus 70 zur Übertragung der Antriebskraft
vom Motor 71 an den Abdeckmechanismus 40, den
Rakelmechanismus 50 und die Pumpe 80 ist ein Vorgelege,
welches mehrere Zahnräder
aufweist. Wenn sich der Motor 71 in normaler Richtung (vorwärts) dreht,
wird Antriebskraft an die Pumpe 80 übertragen; dreht sich der Motor 71 in
entgegengesetzter Richtung (rückwärts), wird
Kraft an den Abdeckmechanismus 40 und den Rakelmechanismus 50 übertragen.
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Die
Saugöffnung 81 der
Pumpe 80 ist mit der Kappe 43 durch ein Röhrchen 45 verbunden,
und die Auslaßöffnung 82 ist
mit der Tintenabfallkammer der Tintenpatrone 4 durch ein
in den Figuren nicht gezeigtes Rohr verbunden. Wenn die Pumpe 80 angetrieben
wird, wird Tinte aus den Düsen
des Druckkopfes 12 durch die Kappe 43 abgesaugt
und dann in die Tintenabfallkammer der Tintenpatrone abgegeben.
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Mit
der letzten Stufe (der Seite des Abdeckmechanismus 40 und
des Rakelmechanismus 50) des Vorgeleges im Kraftübertragungsmechanismus 70 ist
ein zylindrischer Exzenter 60 verbunden. In der Umfangsfläche des
Exzenters 60 ist eine erste Exzenterrinne 61 (erster
Exzenterteil) für
das Gleiten der Kappe 43 und, getrennt davon, eine zweite
Exzenterrinne 62 (zweiter Exzenterteil) für das Gleiten des
Rakels 52 ausgebildet. Damit ist der Exzenter 60 Teil
des Abdeckmechanismus 40 und Teil des Rakelmechanismus 50.
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Genauer
gesagt ist, wie nachfolgend näher erläutert, ein
Nockenfolgeglied 46 zum Eingriff in die Exzenterrinne 61 am
Gleiter 41 des Abdeckmechanismus 40 ausgebildet
(nachfolgend näher
beschrieben) und ein Nockenfolgeglied 53 zum Eingriff in
die Exzenterrinne 62 ist am Gleiter 51 des Rakelmechanismus 50 ausgebildet.
Wenn sich der Exzenter 60 dreht, gleitet also der Gleiter 41 des
Abdeckmechanismus 40 und der Gleiter 51 des Rakelmechanismus 50 in Übereinstimmung
mit den Exzenterrinnen 61 bzw. 62.
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Zum
Abdeckmechanismus 40 gehört der Gleiter 41,
Kappenhalter 42 und Kappe 43. Der Gleiter 41 ist
wie ein Gehäuse
ausgebildet und wird von der Stützeinheit 32 so
getragen, daß er
orthogonal zur Schlittenwelle 11 gleitet, mit anderen Worten,
in Richtung zu und von der Düsenfläche 15 des
Druckkopfes 12 weg.
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Wie 5 zeigt,
ist ein Ende des Gleiters 41 offen. Ein in der Mitte im
Innern des Gleiters 41 ausgebildetes Trennglied 41a teilt
den Gleiter in einen vorderen Abschnitt und einen hinteren Abschnitt.
Der Kappenhalter 42 ist im vorderen Abschnitt (linke Seite
der Zeichnung in 5) so abgestützt, daß er gegenüber dem Gleiter 41 verschiebbar
ist. Die Kappe 43 ist an der Stirnseite des Kappenhalters 42 befestigt.
Bei der Kappe 43 handelt es sich um ein elastomeres Gebilde
in Kastenform, welches eine Öffnung in
solcher Größe hat,
daß es
die Düsen
des Druckkopfes 12 bedecken kann. In dieser Öffnung ist
ein mehrschichtiger, Tinte absorbierender Körper 43a angeordnet.
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Wie 5 auch
zeigt, ist zwischen der Kappe 43 und dem Gleiter 41 ein
Ventilmechanismus 47 zum Öffnen und Schließen eines
Ventils vorgesehen, welches mit der Kappe 43 in Verbindung
steht, so daß die
Innenseite der Kappe 43 entweder von Luft abgeschnitten
oder zur Luft hin geöffnet
werden kann. Am hinteren Teil der Kappe 43 ist ein Röhrchen 43b vorgesehen,
welches sich in Gleitrichtung des Kappenhalters 42 erstreckt.
Das Röhrchen 43b hat ein
Durchgangsloch 43c, durch das der Raum im Innern der Kappe 43 mit
Luft in Verbindung stehen kann. Am Trennglied 41a ist ein
Ventilkopf 41b vorgesehen oder ausgebildet, der die einen
Ventilsitz bildende Stirnfläche
des Röhrchens 43b berühren und das
Durchgangsloch 43c schließen kann. Zwischen der Kappe 43 und
dem Gleiter 41 ist eine Druckfeder 44a angeordnet,
die das Röhrchen 43b und
den Ventilkopf 41b umgibt. Es sei erwähnt, daß das mit der Pumpe 80 in
Verbindung stehende Röhrchen 45 an der
Rückseite
der Kappe 43 vorgesehen ist, und eine weitere Druckfeder 44b umgibt
dieses Röhrchen 45 zwischen
der Kappe 43 und dem Gleiter 41.
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Das
Durchgangsloch 43c wird durch Verschieben des Gleiters 41 geöffnet und
geschlossen. Der Gleiter 41 kann in solche Stellung gebracht
werden, daß das
Ventil geschlossen ist, wenn die Kappe 43 eng auf der Düsenfläche des
Druckkopfes 12 aufsitzt (abgedichtete Stellung), daß das Ventil
offen ist, wenn die Kappe 43 eng auf der Düsenfläche sitzt
(bedeckte Stellung) oder daß die
Kappe 43 von der Düsenfläche des
Druckkopfes 12 getrennt ist (zurückgezogene Stellung).
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Aus 6 ist
zu entnehmen, daß die
abgedichtete Stellung und geschlossene Stellung der Kappe 43 um
Entfernungen L1 bzw. L2 (< L1)
zum Druckkopf 12 von der zurückgezogenen Stellung getrennt
sind. Wenn die Kappe 43 sich in abgedichteter Stellung
befindet, ist die Kappe 43 zwischen den Gleiter und den
Druckkopf gezwickt, und das Durchgangsloch 43c vom Ventilkopf 41b verschlossen. Wenn
sich die Kappe 43 in bedeckter Stellung befindet, wird
die Kappe 43 von den Druckfedern 44a, 44b zum
Druckkopf gedrängt,
ein Spalt von L1–L2
wird zwischen der Kappe 43 und dem Gleiter 41 geschaffen
(genauer gesagt zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilkopf), und
folglich öffnet
sich das Durchgangsloch 43c.
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Die
Gestalt der Exzenterrinne 61 ist vom Verhältnis zwischen
dem Drehwinkel des Exzenters 60 und der Entfernung bestimmt,
um die sich der Gleiter 41 bewegt. Die Exzenterrinne 61 hat
drei kreisbogenförmige
Abschnitte 61b, 61c, 61a, um die Kappe 63 in
abgedichteter Stellung, bedeckter Stellung und zurückgezogener
Stellung zu halten. Genauer gesagt, ist die Exzenterrinne 61 ein
Spiralkanal, der in der Oberfläche
des Exzenters 60 ausgebildet ist, wobei die Spirale von
den drei kreisbogenförmigen
Abschnitten 61b, 61c, 61a gebildet ist.
Die Kappe 43 bleibt in jeder dieser Positionen, wenn sich
der Exzenter 60 um einen jeweiligen Winkel dreht.
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Bei
der 0° Winkelstellung
des Exzenters gemäß 6,
erstreckt sich der Exzenterrinnenabschnitt 61a zum Halten
der Kappe 43 in zurückgezogener
Stellung von 135° bis
290°, der
Exzenterrinnenabschnitt 61b zum Halten der Kappe 43 in
der abgedichteten Stellung erstreckt sich von 350° bis 30°, und der
Exzenterrinnenabschnitt 61c zum Halten der Kappe 43 in
der bedeckten Stellung erstreckt sich von 45° bis 85°. Diese Exzenterrinnenabschnitte 61a, 61b, 61c werden
von Übergangsabschnitten
der spiralförmigen
Exzenterrinne 61 zwischen 30° und 45°, zwischen 85° und 135° sowie zwischen
290° und 350° verbunden.
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Am
Ende des Gleiters 41 ist außerdem ein Verriegelungsteil 41c zum
Fixieren der Position des Druckkopfes 12 vorgesehen, um
den Druckkopf 12 in seiner Ausgangsstellung zu halten.
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Wie 4 zeigt,
gehört
zum Rakelmechanismus 50 ein Gleiter 51 und ein
Rakel 52. Der Gleiter 51 hat kastenförmige Gestalt
und ist auf der Stützeinheit 32 so
abgestützt,
daß er
in der gleichen Richtung gleiten kann wie der Gleiter 41 des
Abdeckmechanismus 40. In ein Ende des Gleiters 51 ist
ein elastomeres, klingenartiges Rakel 52 eingebettet. Der
Gleiter 51 ist zwischen einer zurückgezogenen Stellung, bei der
das Rakel 52 am weitesten ins Innere der Wartungsvorrichtung
hineingezogen ist, einer Kopfreinigungsstellung (erste Abwischposition),
bei der Tinte und Fremdstoffe mittels des Rakels 52 von der
Düsenfläche 15 abgewischt
werden, und einer Rakelreinigungsstellung (zweite Abwischposition) bewegbar,
die näher
zum Druckkopf 12 ist als die erste Stellung. In der Kopfreinigungsstellung
steht die führende
(freie) Kante des Rakels 52 um ein Stück s1 über die Düsenfläche 15 zur Basis des
Druckkopfes vor, wie 10 zeigt, und in der Rakelreinigungsstellung
steht die führende
Kante des Rakels 52 um ein Stück s2 (s2 > s1) vor, wie in 11 gezeigt.
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Die
Gestalt der Exzenterrinne 62 ist vom Verhältnis zwischen
dem Drehwinkel des Exzenters 60 und der Entfernung, um
die sich der Gleiter 51 bewegt, bestimmt, ähnlich wie
im Fall der Exzenterrinne 61 und des Gleiters 41 des
Abdeckmechanismus 40. Im einzelnen ist, wie 6 zeigt,
die Exzenterrinne 62 eine Spirale aus drei kreisbogenförmigen Abschnitten 62a, 62b, 62c,
um das Rakel 52 in der Kopfreinigungsstellung, der Rakelreinigungsstellung und
der zurückgezogenen
Stellung zu halten. Das Rakel 52 bleibt in jeder dieser
Positionen, während sich
der Exzenter 60 um einen jeweiligen Winkel dreht.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
der Erfindung erstreckt sich, wie 6 zeigt,
der Exzenterrinnenabschnitt 62c, der das Rakel 52 in
zurückgezogener
Stellung hält,
von einer Winkelposition von 270° bis
zu 85°,
der Exzenterrinnenabschnitt 62a, der das Rakel 52 in
der Kopfreinigungsstellung hält,
erstreckt sich von 135° bis
170°, und
der Exzenterrinnenabschnitt 62b, der das Rakel 52 in
der Rakelreinigungsstellung hält,
erstreckt sich von 180° bis
200°. Übergangsabschnitte
der spiralförmigen
Exzenterrinne 62 zwischen 85° und 135°, zwischen 170° und 180° sowie zwischen
200° und
270° stellen
die Verbindung zwischen den Exzenterrinnenabschnitten 62a, 62b, 62c her.
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Die
Exzenterrinnen 61 und 62 sind so korreliert, daß eine Vorwärts- und
Rückwärtsbewegung der
Kappe 43 mit dem Vorwärtsbewegen
und Zurückziehen
des Rakels 52 synchronisiert ist, wie nachfolgend beschrieben.
Genauer gesagt, sind die Exzenterrinnen 61 und 62 so
ausgebildet, daß die
Kappe 43 in der zurückgezogenen
Stellung gehalten wird, wenn sich das Rakel 52 in der Kopfreinigungs-
und der Rakelreinigungsstellung befindet. Und wenn die Kappe 43 sich
in der abgedichteten und abgedeckten Stellung befindet, wird das
Rakel 52 in der zurückgezogenen
Stellung gehalten. Eine Umdrehung eines einzigen zylindrischen Exzenters 60 koordiniert
folglich die Bewegung der Kappe 43 und des Rakels 52 zur
Annäherung
an den Druckkopf 12 und zur Entfernung von demselben.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
der Erfindung sind, wie 6 zeigt, die Exzenterrinnenabschnitte 62a und 62b,
welche die Kopfreinigungsstellung und die Rakelreinigungsstellung
des Rakels 52 bestimmen, im gleichen Bereich wie der Exzenterrinnenabschnitt 61a ausgebildet,
der die zurückgezogene
Stellung der Kappe 43 bestimmt, mit anderen Worten, zwischen
135° und
290° des
Exzenterdrehwinkels. Darüber
hinaus sind die Exzenterrinnenabschnitte 61b und 61c,
welche die abgedichtete Stellung und bedeckte Stellung der Kappe 43 bestimmen,
im gleichen Drehwinkelbereich ausgebildet wie der Exzenterrinnenabschnitt 62c,
der die zurückgezogene
Stellung des Rakels 52 bestimmt, nämlich zwischen 270° und 85°.
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Ein
die Ausgangsstellung des Exzenters 60 erfassender Detektor 72 (in 12 gezeigt)
ist auch am Träger
vorgesehen. Eine Ausgangsstellung ist als die 60° Winkelposition des Exzenters
festgelegt, wie in 6 gezeigt. Die Positionen der
Kappe 43 und des Rakels 52 werden durch Drehen
des Exzenters 60 in bezug auf diese Ausgangsstellung festgelegt. Wie
schon gesagt, bewirken die Exzenterrinnen 61 und 62 des
Exzenters 60, daß die
Kappe 43 und das Rakel 52 gemeinsam miteinander
gleiten, wodurch die Größe des Druckers
reduziert und die Mechanismen im Vergleich zum Stand der Technik
vereinfacht werden können.
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Wie 7 zeigt,
ist aus einem dünnen
Metallblech mit spezifischer Flexibilität ein im wesentlichen L-förmiger Abstreifer 56 geformt.
Ein Ende dieses Abstreifers 56 ist an der Wartungsflächenseite 12a des
Druckkopfes 12 so befestigt, daß der Abstreifer 56 kragarmartig
unter einem bestimmten Winkel zur Seite 12a verläuft. Die
Kante des freien Endes des Abstreifers 56 ist wie ein Haken
nach innen (zur Seite 12a) gebogen und bildet einen Rechen 56a,
um Tinte und Fremdstoffe vom Rakel abzukratzen. So kann das Rakel 52 zwischen
den Rechen 56a und die Seite 12a des Druckkopfes 12 eingeführt werden.
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Der
Rechen 56a befindet sich geringfügig hinter (zur Patronenhalterseite)
der Düsenfläche 15 des
Druckkopfes 12, so daß der
Abstreifer 56, wenn sich der Druckkopf 12 durch
den Druckbereich bewegt, das zu bedruckende Papier auf der Druckwalze 22 nicht
berührt.
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An
einer Kante der Düsenfläche 15 ist
ein Rakelreinigungselement 16 (zweiter Abstreifer) ausgebildet,
um Tinte vom Rakel 52 abzustreifen. Im einzelnen ist, wie
am besten in 7 und 10 erkennbar,
eine Stufe in einer gewissen Tiefe von der Düsenfläche 15 weg an der
Seite des Druckkopfes 12 gegenüber derjenigen Seite 12a ausgebildet,
an der sich der Abstreifer 56 befindet. Das Rakelreinigungselement 16 ist
eine geneigte Oberfläche,
welche die Stufe mit der Düsenfläche 15 verbindet
und bewirkt, am Rakel 52 haftende Fremdstoffe in gewissem
Maß zu
entfernen, wie noch näher
erläutert
wird. Die Reinigungswirkung des Rakelreinigungselements 16 ermöglicht es,
die Häufigkeit
des Reinigungsverfahrens zu verringern, mit der das Rakel 52 zum
Säubern
mittels des Abstreifers 56 bewegt wird.
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12 ist
ein Blockschaltbild des Steuersystems eines Druckers gemäß dem Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Gemäß 9 steuert
die Steuereinheit 55 den Druckkopf 12 des Druckkopfantriebsmechanismus 10 und
den Motor 13 zum Bewegen des Druckkopfes 12, den
Motor 23 für
den Papiertransportmechanismus 20 sowie den Motor 71 für die Wartungsvorrichtung 30.
Bei den Motoren 13, 23, 71 handelt es
sich um Schrittmotoren. Die Steuereinheit 55 steuert die
verschiedenen Mechanismen durch entsprechendes Anlegen von Impulssignalen
an die Motoren 13, 23, 71. Die Steuereinheit 55 weist
hauptsächlich
einen auf einer Leiterplatte angebrachten Mikroprozessor, Firmware
zum Steuern der Mechanismen sowie ROM, RAM und/oder sonstige Einrichtungen
zum Speichern und für
den Betrieb der Firmware auf.
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Die
Steuereinheit 55 steuert die Lagebestimmung des Druckkopfes 12 in
Richtung der Breite des zu bedruckenden Papiers durch Steuern des
Ausmaßes
der Umdrehung des Motors 13 und steuert den Drehwinkel
(Winkelposition) des Exzenters 60 durch Steuern des Ausmaßes der
Umdrehung des Motors 71. Der Detektor 14 ist innerhalb
des Bewegungsbereichs des Druckkopfes 12 angeordnet, um
eine absolute Position des Druckkopfes 12 zu erfassen.
Die Steuerung der Lagebestimmung des Druckkopfes 12 beruht
auf einer Ausgabe des Detektors 14. Die Drehwinkelsteuerung
des Exzenters 60 beruht auf einer Ausgabe vom Detektor 72,
wodurch die Positionen des Rakels 52 und der Kappe 43 gesteuert
werden.
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Die
Steuereinheit 55 steuert außerdem den Antrieb der Pumpe 80 auf
Ansaugen von Tinte vom Druckkopf 12 und Abgeben von Tinte
an die Tintenabfallkammer der Tintenpatrone 4 durch Ansteuern des
Motors 71 in der normalen Richtung (vorwärts), wenn
sich die Kappe 43 in der abgedichteten Stellung befindet.
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Das
Wartungsverfahren gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung umfaßt
ein Druckkopfreinigungsverfahren zum Abwischen von Tinte und Fremdstoffen,
die an der Düsenfläche 15 des Druckkopfes 12 haften,
ein Rakelreinigungsverfahren zum Entfernen von Fremdstoffen, die
am Rakel 52 haften, sowie ein Düsenreinigungsverfahren zum Absaugen
von Tinte aus dem Innern der Düsen
des Druckkopfes 12, um eine Verstopfung von Düsen zu verhindern
oder aufzuheben. Es sei noch darauf hingewiesen, daß beispielsweise,
wenn kein Druckverfahren läuft
oder, genauer gesagt, sich der Druckkopf 12 in Bereitschaftsstellung
befindet, die Kappe 43 des Abdeckmechanismus 40 sich
in der bedeckten Stellung befindet, während sich das Rakel 52 des
Rakelmechanismus 50 in der zurückgezogenen Stellung befindet.
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Für den Düsenreinigungsvorgang
bewegt die Steuereinheit 55 die Kappe 43 aus der
bedeckten Stellung in die abgedichtete Stellung. Genauer gesagt,
steuert die Steuereinheit 55 den Motor 71 mit
einer Anzahl von Impulsen gleichwertig dem gewünschten Drehwinkel an, was
den Exzenter 60 veranlaßt, sich um einen bestimmten
Drehwinkel zu drehen (60°→10° in 6).
Die Drehrichtung des Motors 71 wird daraufhin geändert, um
die Pumpe 80 anzutreiben. So wird das Durchgangsloch 43c vom
Ventilkopf 41b des Gleiters 41 geschlossen und
zu diesem Zeitpunkt die Düsenfläche des
Druckkopfes 12 vollständig
von der Kappe 43 abgedichtet, so daß das Ansteuern der Pumpe 80 den
Druck innerhalb der Kappe 43 senkt, wodurch Tinte aus den
Düsen herausgesaugt
wird. Die Tinte wird dann durch das Röhrchen 45 in die Tintenabfallkammer
der Tintenpatrone 4 ausgetrieben.
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Nachdem
die Pumpe 80 eine festgesetzte Zeit lang angetrieben wurde,
hält die
Steuereinheit 55 den Motor 71 an und ändert erneut
die Drehrichtung des Motors, treibt dann den Exzenter 60 um
einen spezifischen Winkel (10°→60° in 6)
und bringt die Kappe 43 aus der abgedichteten Stellung
zurück in
die abgedeckte Stellung. Die Steuereinheit 55 ändert danach
wieder die Drehrichtung des Motors 71 und steuert erneut
die Pumpe 80 an. Während
die Düsenfläche des
Druckkopfes 12 von der Kappe 43 bedeckt ist, ist
zu dieser Zeit das Durchgangsloch 43c offen. Durch den
Antrieb der Pumpe 80 wird deshalb keine Tinte aus den Düsen gesaugt,
sondern statt dessen nur die im absorbierenden Körper 43a der Kappe 43 gehaltene
Tinte durch das Röhrchen 45 in
die Tintenabfallkammer der Tintenpatrone 4 abgegeben. Danach
hält die
Steuereinheit 55 den Motor 71 an und beendet das
Düsenreinigungsverfahren, nachdem
die Pumpe 80 eine im absorbierenden Körper 43a der Kappe 43 angesammelte
Tintenmenge eliminiert hat. Es sei noch erwähnt, daß die Kappe 43 in
der bedeckten Stellung gelassen wird, um eine Druckschwankung im
Innern der Kappe 43 aufgrund von Temperaturänderungen
zu verhüten
und zu vermeiden, daß der
Tintenmeniskus im Innern der Düsen
zerstört
wird, wenn der Drucker längere
Zeit nicht benutzt wird.
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Das
Druckkopfreinigungsverfahren mit dem Druckkopf 12 in Bereitschaftsstellung
beginnt damit, daß die
Steuereinheit 55 das Rakel 52 aus der zurückgezogenen
Stellung in die Kopfreinigungsstellung S1 bewegt, bei der sich das
Rakel 52 um das Stück
s1 über
den Düsenfläche 15 des
Druckkopfes 12 hinaus erstreckt. Genauer gesagt, erhält der Motor 71 eine
Anzahl von Impulsen von der Steuereinheit 55, die der gewünschten
Bewegungsstrecke des Rakels 52 gleichwertig ist, und das
veranlaßt
den Exzenter 60, sich um einen bestimmten Drehwinkel zu drehen
(60°→150° in 6).
Diese Umdrehung des Exzenters 60 bewegt auch die Kappe 43 in
die zurückgezogene
Stellung.
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In
dieser Kopfreinigungsstellung befindet sich das Rakel 52 dem
Rakelreinigungselement 16 des Druckkopfes 12 gegenüber, wie
in 9(a) und 10(a) gezeigt.
Die Steuereinheit 55 steuert dann den Motor 13 des
Druckkopfantriebsmechanismus 10 mit einer spezifischen
Impulszählung
an, um den Druckkopf 12 aus dem Wartungsbereich zum Druckbereich zu
bewegen. Genauer gesagt, bewegt sich der Druckkopf 12 aus
der in 9(a) gezeigten Startposition
P1 für
die Kopfreinigung in die in 9(b) gezeigte
Startposition P2 für
die Rakelreinigung.
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Bei
der Bewegung des Druckkopfes 12 kontaktiert das Rakel 52 zuerst
das Rakelreinigungselement 16 des Druckkopfes 12 und
biegt sich dann beim Gleiten über
die Düsenfläche 15 des
Druckkopfes 12 um ein von der Strecke s1 bestimmtes Ausmaß, wie in 10(b) gezeigt, wodurch an der Düsenfläche 15 haftende
Tinte an das Rakel 52 übertragen
und damit von der Düsenfläche 15 entfernt
wird. Es sei noch erwähnt,
daß das
Rakelreinigungselement 16 über die Oberfläche des
Rakels 52 kratzt und folglich eine noch verbliebene Menge
Tinte vom Rakel 52 entfernen kann, wenn sich das Rakel 52 längs des
Rakelreinigungselements 16 nach oben bewegt, ehe es über die
Düsenfläche 15 gleitet.
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Der
Druckkopf 12 bewegt sich dann zum Druckbereich, was eine
Trennung des Rakels 52 von der Düsenfläche 15 des Druckkopfes 12 verursacht, wie
in 10(c) gezeigt, und hält an einer
Position P11 an, an der das Rakel 52 mit dem Rechen 56a des Abstreifers 56 in
Berührung
tritt. Wenn das Rakel 52 den Rechen 56a des Abstreifers 56 kontaktiert,
bleibt es gebogen wie beim Gleiten über die Düsenfläche 15.
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Bei
an der Position P11 angehaltenem Druckkopf 12 bewegt die
Steuereinheit 55 das Rakel 52 aus der Kopfreinigungsstellung
S1 in die zurückgezogene
Stellung, wie in 10(d) gezeigt. Im
einzelnen wird der Motor 71 von der Steuereinheit 55 mit einer
Impulszählung
gleich der gewünschten
Bewegungsstrecke angesteuert, um den Exzenter 60 um einen
spezifischen Drehwinkel zu drehen (150°→60° in 6). Wenn
sich das Rakel 52 in die zurückgezogene Stellung bewegt,
wird Tinte 9b mittels des Rechens 56a von einem
Stück des
Endes des Rakels 52 etwa gleich der Strecke s1 entfernt
und vom Abstreifer 56 gehalten. Tinte, die sich in größerer Entfernung
als der Strecke s1 vom Ende des Rakels 52 befindet, bleibt
auf dem Rakel 52 zurück.
Das Rakel 52 trennt sich allmählich vom Abstreifer 56 und
kehrt dadurch langsam aus der gebogenen Stellung in die normale
Stellung zurück,
wodurch verhindert wird, daß am
Rakel 52 verbliebene Tinte 9a und am Abstreifer
vorhandene Tinte 9b vom Rakel oder Abstreifer abgeschleudert
und verteilt wird.
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Im
Rakelreinigungsprozeß hält die Steuereinheit 55 den
Druckkopf 12 an, wie in 9(b) gezeigt,
so daß das
Rakel 52, wenn es sich in die Rakelreinigungsposition S2
bewegt, sich zwischen dem Abstreifer 56 und der Seite 12a des
Druckkopfes 12 befindet (Startposition für die Rakelreinigung
P2).
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Als
nächstes
bewegt die Steuereinheit 55 das Rakel 52 aus der
zurückgezogenen
Stellung in die Rakelreinigungsstellung S2, bei der das Rakel 52 um
eine Strecke s2 über
die Düsenfläche 15 des Druckkopfes 12 hinausragt,
wie in 11(a) gezeigt. Im einzelnen
steuert die Steuereinheit 55 den Motor 71 mit
einer dieser Strecke s2 gleichwertigen Impulszählung an, um den Exzenter 60 um
einen spezifischen Drehwinkel weiterzubewegen (60°→190° in 6).
Das freie Ende des Rakels 52 wird dadurch an der Düsenfläche 15 des
Druckkopfes 12 vorbeibewegt und tritt zwischen den Abstreifer 56 und
die Seite 12a des Druckkopfes 12 ein.
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Wie
aus 11(b) hervorgeht, wird dann der Motor 13 des
Druckkopfantriebsmechanismus 10 mit einer spezifischen
Impulszählung
von der Steuereinheit 55 angesteuert, um den Druckkopf 12 in
die Position P21 zu bringen, wo der Rechen 56a des Abstreifers 56 das
Rakel 52 kontaktiert. Dies verursacht, daß sich der
Abstreifer 56 geringfügig
abbiegt.
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Wie 11(c) zeigt, steuert die Steuereinheit 55 dann
den Motor 71 an, um den Exzenter 60 um einen spezifischen
Drehwinkel zu drehen (190°→60° in 6),
damit das Rakel 52 aus der Rakelreinigungsstellung S2 in
die zurückgezogene
Stellung bewegt wird. Wenn sich das Rakel 52 vom Rechen 56a des
Abstreifers 56 entfernt, ermöglicht es die der Abbiegung
des Abstreifers 56 entsprechende elastische Kraft dem Rechen 56a,
vom Rakel 52 einen der Strecke s2 gleichwertigen Teil 9e der
am Rakel 52 haftenden Tinte 9c abzukratzen.
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Damit
ist die auf dem Rakel 52 verbliebene Menge Tinte 9d,
wenn das Rakel aus der Rakelreinigungsstellung S2 in die zurückgezogene
Stellung zurückkehrt,
geringer als die Menge Tinte 9a, die auf dem Rakel 52 noch
vorhanden ist, wenn es aus der Kopfreinigungsstellung S1 in die
zurückgezogene Stellung
zurückkehrt.
Dieser Rakelreinigungsprozeß macht
es also möglich,
Tinte aus einem Bereich am Ende des Rakels zu entfernen, der größer ist
als der Bereich entsprechend der Strecke s1 für den nächsten Kopfreinigungsprozeß.
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Durch
die Verwendung eines Abstreifers 56 zur ordnungsgemäßen Entfernung
von Tinte und sonstigen Fremdstoffen, die sich, wenn das Rakel 52 über die
Düsenfläche 15 des
Druckkopfes 12 wischt, an dieses anklammern, kann die Erfindung
den Druckkopf mit einem tintenfreien Teil des Rakels 52 säubern und
damit ein Verstopfen der Düsen
des Druckkopfes 12 und daraus resultierende Punktausfälle verhüten.
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Da
das Rakel 52 unmittelbar nachdem es die Düsenfläche 15 des
Druckkopfes 12 abgewischt hat, mit dem Abstreifer 56 in
Berührung
gebracht wird, hindert die vorliegende Erfindung außerdem am
Rakel 52 haftende Tinte daran, vom Rakel abgeschleudert
zu werden und sich zu verteilen.
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Die
vorliegende Erfindung wurde unter Hinweis auf die Verwendung einer
in der Seite eines zylindrischen Exzenters ausgebildeten Rinne zum
Bewegen des Rakels und der Kappe beschrieben. Die Erfindung soll
aber nicht so eingeschränkt
sein, denn ein vorstehendes, schienenartiges Glied könnte auf der
Oberfläche
des zylindrischen Exzenters ausgebildet sein, um die Rakel- und
Kappenbewegung zu beschreiben.