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Gebiet der
Erfindung
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Ein
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung bezieht sich allgemein auf Tintenstrahldruckmechanismen
und insbesondere auf ein Abdecksystem und ein Verfahren zur Verwendung
in Tintenstrahlabdeckstationen.
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Hintergrund
der Erfindung
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Das
Reinigen und Schützen
einer Tintenstrahldruckkopfanordnung ist ein wichtiger Aspekt in Bezug
auf eine ordnungsgemäße Instandhaltung
eines Tintenstrahldruckmechanismus, wie z. B. eines Druckers oder
eines Plotters. Üblicherweise
umfassen Tintenstrahldruckmechanismen einen Wartungsstationsmechanismus,
der innerhalb des Druckerchassis befestigt ist, zum Reinigen und
Schützen
der Tintenstrahldruckkopfanordnung. In Betrieb wird die Druckkopfanordnung über die
Station bewegt, um eine Durchführung
bestimmter vordefinierter Instandhaltungsvorgänge zu ermöglichen.
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Eine
Abdeckstation ist üblicherweise
in einer Wartungsstation enthalten und wird während der Speicherung oder
in Nicht-Druck-Perioden verwendet. Das Abdecksystem ist nämlich entworfen,
um die Druckkopfanordnungsdüsen
im Wesentlichen vor Verunreinigungen abzudichten und ein Trocknen
der Tinte in der Druckkopfanordnung zu verhindern. Viele Abdeckstationen
verwenden einen Elastomerdeckel, der gegen die Druckkopfanordnung
gepresst wird, um eine hermetische Dichtung zu erzeugen.
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Die
US-A-4045802 offenbart ein Verfahren zum Dichten der Düsen eines
Tintenstrahlaufzeichnungskopfs unter Verwendung einer Abdeckvorrichtung,
bei dem die Abdichtkraft auf die Düsenplatte selbst ausgeübt wird.
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Gegenwärtige Deckelentwürfe benötigen jedoch
zu viel Fläche
in der Ebene der Druckkopfanordnungsöffnungsplatte. Folglich müssen bestimmte Komponenten
der Druckkopfanordnung, wie z. B. das Substrat, das die Tintenausstoßelemente
enthält,
größer sein
als dann, wenn die Fläche
für die Abdeckdichtung
kleiner oder nicht erforderlich wäre. So kann die unnötige Abdichtfläche, die
durch gegenwärtige
Abdeckstationen verwendet wird, die Herstellungskosten der Druckkopfanordnung
erhöhen,
da die Kosten für
das Substratmaterial, wie z. B. Silizium, mit der Größe ansteigen.
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Zusätzlich pressen
gegenwärtige
Abdeckstationen üblicherweise
die Deckel eng gegen die Öffnungsplatte
der Druckkopfanordnung, bis eine Dichtung um die Druckkopfanordnungsdüsen herum erzielt
wird. Diese enge Dichtung wird verwendet, um das Verdampfen von
Tinte zu hemmen. Eine enge Dichtung jedoch benötigt üblicherweise eine relativ große Menge
an Kraft, was die Druckkopfanordnung aus ihrer jeweiligen Datumsebene
heraussetzen könnte,
wodurch die Ausrichtung der Druckkopfanordnung verändert wird.
So sind zusätzlich
zu den obigen Problemen bei gegenwärtigen Abdeckstationen diese
außerdem
nicht empfindlich gegenüber Variationen
der Deckelkraft.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung umfasst als ein Ausführungsbeispiel eine Abdeckstation
für eine
Fluidausstoßvorrichtung,
die ein Schnauzenmerkmal aufweist, wobei die Abdeckstation einen
Deckel mit einem starren Körper
und einer Stutzendichtung, die um einen inneren Umfang eines Hohlraums
angeordnet ist, der durch den starren Körper definiert ist, zum elastischen
Aufnehmen von Seitenabschnitten des Schnauzenmerkmals der Fluidausstoßvorrichtung aufweist,
um eine Dichtung mit der Fluidausstoßvorrichtung zu erzeugen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
vorliegende Erfindung kann Bezug nehmend auf die folgende Beschreibung
und die beigefügten
Zeichnungen, die die bevorzugten Ausführungsbeispiele darstellen,
besser verstanden werden. Weitere Merkmale und Vorteile werden aus
der folgenden detaillierten Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen, die beispielhaft die Prinzipien der Erfindung darstellen,
ersichtlich.
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1 ist
ein Ausführungsbeispiel,
das ein Blockdiagramm eines Gesamtdrucksystems zeigt.
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2 ist
ein Ausführungsbeispiel,
das einen exemplarischen Tintenstrahldruckmechanismus zeigt, wobei
hier ein Drucker, der ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung beinhaltet, lediglich zu Darstellungszwecken gezeigt
ist.
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3 ist
ein Ausführungsbeispiel,
das lediglich zu Darstellungszwecken eine perspektivische Ansicht
einer exemplarischen Tintenstrahldruckkassette mit einer Druckkopfanordnung,
die durch ein Schnauzenmerkmal getragen wird, zeigt.
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4 ist
ein Ausführungsbeispiel,
das lediglich zu Darstellungszwecken eine Querschnittseitenansicht
des Abdeckmerkmals mit einer Form einer vorstehend geformten Stutzendichtung
zeigt.
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5 ist
ein alternatives Ausführungsbeispiel,
das zu Darstellungszwecken eine gewinkelte Dichtung mit Einkerbungen
in einer nicht abgedeckten Position zeigt.
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6 ist
ein alternatives Ausführungsbeispiel,
das zu Darstellungszwecken eine gewinkelte Dichtung mit Einkerbungen
in einer abgedeckten Position zeigt.
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7A ist
ein alternatives Ausführungsbeispiel,
das zu Darstellungszwecken eine Dichtung mit einem Entlüftungsweg
mit eingekerbten Entlüftungskanälen zeigt.
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7B ist
eine Teilansicht der Dichtung aus einer Sicht AA aus 7A.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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In
der folgenden Beschreibung der Erfindung wird Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
genommen, die einen Teil derselben bilden und in denen darstellend
ein spezifisches Beispiel gezeigt ist, bei dem die Erfindung praktiziert
werden kann. Es wird darauf verwiesen, dass andere Ausführungsbeispiele verwendet
und Strukturveränderungen
durchgeführt werden
könnten,
ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, wie durch
die beigefügten Ansprüche unten
definiert, abzuweichen.
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I. Allgemeiner Überblick
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1 zeigt
ein Blockdiagramm eines Gesamtdrucksystems eines Ausführungsbeispiels.
Das Drucksystem umfasst Eingangsdaten 108, eine Druckkopfanordnung 110 mit
einem Druckkopfkörper 111,
einen Tintenvorrat 112 (in gepunkteten Linien gezeigt,
da sich derselbe entweder entfernt von der Druckkopfanordnung 110 befinden
oder mit derselben integriert sein kann), Druckmedien 114 und
ein Abdecksystem 116. Der Druckkopfkörper umfasst außerdem ein
Schnauzenmerkmal 118, das eine entfernbare Kopplung zu
dem Abdecksystem 116 herstellt.
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Während eines
Druckvorgangs wird Tinte von dem Tintenvorrat 112 an einen
inneren Abschnitt (wie z. B. ein Tintenreservoir) des Druckkopfkörpers 111 geliefert.
Der innere Abschnitt des Druckkopfkörpers 111 liefert
Tinte durch Tintenkanäle
und Kammern 120 zu einem Düsenbauteil 122. Die
Druckkopfanordnung 110 empfängt nämlich Befehle und Eingangsdaten 108 von
einem Prozessor (nicht gezeigt), um Tinte zu drucken und ein erwünschtes Muster
zum Erzeugen von Text und Bildern auf den Druckmedien 114 zu
bilden.
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Wenn
die Druckkopfanordnung gerade nicht druckt, ist das Schnauzenmerkmal 118 fest
mit dem Abdecksystem 116 gekoppelt. Das Abdecksystem umfasst
einen Deckel 128 mit einem starren Körper und einer vorstehend geformten
Stutzendichtung 130, die um einen inneren Umfang eines
Hohlraums des starren Körpers
angeordnet ist, zum elastischen Aufnehmen von Seitenabschnitten
des Schnauzenmerkmals der Druckkopfanordnung, um eine nicht-planare
Dichtung mit der Druckkopfanordnung zu erzeugen (unten Bezug nehmend
auf 4 detailliert erläutert). Der Querschnitt der
Stutzendichtung ist vorzugsweise kreisförmig und passt mit dem Schnauzenmerkmal 118 zusammen.
Dieses Zusammenpassen erzeugt jeweilige Abdichtkräfte, die
orthogonal zu jeder Seite des Schnauzenmerkmals 118 sind.
Bei dieser Anordnung sind die Abdichtkräfte entgegengesetzt zueinander,
wodurch die Abdeckkraft, die zum Zusammenpassen des Schnauzenmerkmals 118 mit
dem Abdecksystem 116 verwendet wird, sinkt und so die Druckkopfanordnung 110 nicht aus
ihren jeweiligen Datumsebenen herausgesetzt wird. Zusätzlich erlaubt
dieses Abdecksystem 116 einen kleineren und deshalb kostengünstigeren
Siliziumdruckkopf. Ferner beseitigt dieses Abdecksystem 116 den
Bedarf nach sekundären
Abdeckoberflächen oder
Abdeckoberflächen „innerhalb
der Ebene", die gegenüber der
Düsenöffnungsplatte
abdichten.
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Das
Abdecksystem kann alternativ auch mehrere andere mechanische Merkmale 132 umfassen.
Es kann nämlich
eine gewinkelte Dichtung umfassen, die in einer Horizontalebene
eingekerbt ist, um eine größere Unterbringung
von Abdichtkräften zu
ermöglichen
(unten Bezug nehmend auf die 5 und 6 detailliert
erläutert).
Dies senkt außerdem die
Wahrscheinlichkeit einer Verunreinigung durch ein Tintenwegauslaufen.
Die gewinkelte Dichtung kann auch in einer vertikalen Ebene eingekerbt
sein, um einen Luftdruckanstieg während des Abdeckvorgangs oder
während
Veränderungen
der Umgebungsbedingungen unterzubringen. Diese mechanischen Merkmale
steuern Abdeckkräfte,
während eine
Dichtung bei Abdeckung beibehalten wird. Die einheitliche Dichtung
senkt eine Verdampfung von Tinte und radial wirkende Kräfte erleichtern
eine einheitlichere Dichtung.
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II. Exemplarisches Drucksystem:
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2 ist
ein Ausführungsbeispiel
eines exemplarischen Tintenstrahldruckmechanismus, hier eines Hochgeschwindigkeitsdruckers,
der ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung beinhaltet, der lediglich zu Darstellungszwecken gezeigt
ist. Allgemein kann der Drucker 200 die Druckkopfanordnung 110 aus 1 beinhalten
und kann ferner eine Ablage 222 zum Halten von Druckmedium
umfassen. Wenn ein Druckvorgang eingeleitet wird, werden Druckmedien,
wie z. B. Papier, vorzugsweise unter Verwendung einer Blattzuführvorrichtung 226 von
der Ablage 222 in den Drucker 200 geführt. Das
Blatt wird dann umgewendet und bewegt sich in einer entgegengesetzten
Richtung der Ausgabeablage 228. Andere Papierwege, wie
z. B. ein geradliniger Papierweg, können ebenso verwendet werden.
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Das
Blatt stoppt in einer Druckzone 230 und ein sich bewegender
Wagen 234, der eine oder mehrere Druckkopfanordnung 236 trägt, wird
zum Drucken eines Tintenbandes auf dasselbe über das Blatt bewegt. Nach
einer einzelnen Bewegung oder mehreren Bewegungen wird das Blatt
dann inkremental z. B. unter Verwendung eines Schrittgebermotors
oder von Zuführrollen
zu einer nächsten
Position innerhalb der Druckzone 230 verschoben. Der Wagen 234 bewegt
sich zum Drucken eines nächsten
Tintenbandes wieder über
das Blatt. Der Vorgang wiederholt sich, bis das gesamte Bildblatt
bedruckt wurde, wobei an diesem Punkt das Blatt in die Ausgabeablage 228 ausgestoßen wird.
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Die
Druckanordnungen 236 können
entfernbar an dem sich bewegenden Wagen 234 angebracht
sein oder permanent an demselben angebracht sein. Außerdem können die
Druckkopfanordnungen 236 in sich geschlossene Tintenreservoirs aufweisen,
wie den Tintenvorrat 112 aus 1. Alternativ
kann jede Druckkassette 236 fluidisch über flexible Kanäle 240 mit
einem einer Mehrzahl fester oder entfernbarer Tintenbehälter 242,
die als der Tintenvorrat 112 aus 1 dienen,
gekoppelt sein.
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3 ist
ein Ausführungsbeispiel,
das lediglich zu Darstellungszwecken eine perspektivische Ansicht
einer exemplarischen Tintenstrahldruckkassette zeigt (ein Beispiel
der Druckkopfanordnung 110 aus 1), obwohl
andere Druckkopf- und Druckerkonfigurationen abhängig von der bestimmten vorliegenden
Implementierung eingesetzt werden könnten.
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Bezug
nehmend auf die 1 und 2 gemeinsam
mit 3 umfasst die Druckkopfanordnung 110 den
Druckkopfkörper 111 mit
dem Düsenbauteil 122,
an dem sich das Schnauzenmerkmal 118 befindet. Die Druckkopfanordnung 110 umfasst
eine flexible Schaltung 320, die ein flexibles Material
sein kann, das üblicherweise
als eine Bandautomatikverbindungs-(TAB-)Schaltung bezeichnet wird, die über eine
Abdeckschicht 322 mit der Druckkopfanordnung 110 verbunden
ist. Die flexible Schaltung 320 umfasst außerdem einen
Zwischenverbindungsbereich 324 mit Zwischenverbindungskontaktanschlussflächen, die
mit Elektroden auf dem Wagen 234 aus 2 ausgerich tet
sind und elektrisch dieselben berühren (nicht gezeigt). Die dargestellte
Druckkopfanordnung 110 weist ein Schnauzenmerkmal 118 auf, das
in einer Öffnungsplatte 325 endet,
die eine Druckkopfebene definiert.
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Ein
Schaltungsaufbau innerhalb der flexiblen Schaltung 320 umfasst
vorzugsweise einen digitalen Schaltungsaufbau, der über elektrische
Signale kommuniziert, zum Steuern einer Abfeuerung von Tintenausstoßelementen
(nicht gezeigt), die mehreren Öffnungen
oder Düsen 326 zugeordnet
sind. Die Düsen 326 sind
durch die Öffnungsplatte 325 hindurch
z. B. durch Laserablation, zum Erzeugen einer Tintentropfenerzeugung
gebildet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eines thermischen
Tintenstrahldruckkopfs werden einer oder mehrere Widerstände mit
Energie versorgt, um zu bewirken, dass Tinte in dem Druckkopf eine
Blase bildet, die durch eine zugeordnete Düse hindurch platzt. Weitere
Tintenstrahldruckkopftechnologien, wie z. B. piezoelektrische Druckköpfe, könnten ebenso
eingesetzt werden.
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III. Komponentendetails
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4 ist
ein Ausführungsbeispiel,
das lediglich zu Darstellungszwecken eine Querschnittseitenansicht
des Abdeckmerkmals mit der Stutzendichtung und dem Schnauzenmerkmal 118 in
einem mit dem Abdecksystem 116 in Eingriff gebrachten Zustand
zeigt. Das Abdecksystem 116 umfasst einen starren Körper 410,
vorzugsweise mit herkömmlichen
Spritzgießtechniken
hergestellt, der mit einem inneren Merkmal 412 gekoppelt
ist. Das innere Merkmal 412 umfasst eine Stutzendichtung 414 (ähnlich der
Dichtung 130). Das innere Merkmal 412 und die Stutzendichtung 414 sind
vorzugsweise vorstehend geformt, um ein weiches Elastomermerkmal
auf und innerhalb der inneren Wände
des starren Körpers
zu bilden. Ein bevorzugter Bereich für die Weichheit des vorstehend
geformten Merkmals beträgt
30 bis 80 auf einer Shore A- Durometer-Skala,
wobei ein noch bevorzugterer Bereich 50 bis 70 auf
einer Shore A-Skala ist.
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Alternativ
kann die Stutzendichtung 414 auch ein separates weiches
Elastomermerkmal sein, das mit der inneren Wand 410 verbunden
ist. Die Stutzendichtung 414 weist einen kreisförmigen Querschnitt
auf, der sich um den inneren Umfang des starren Körpers 410 herum
erstreckt. Die Gesamtform der Stutzendichtung 414 passt
vorzugsweise mit der Form des Schnauzenmerkmals 118 zusammen.
Die Stutzendichtung 414 kann eine Gesamtform aufweisen,
die elliptisch, oval, rechteckig mit abgerundeten Ecken, quadratisch
mit abgerundeten Ecken, usw. ist.
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Die
Stutzendichtung 414 ist vorzugsweise aus einem weichen
Elastomer hergestellt und die Dichtung wird durch ein Erfassen eines
Stücks
des weichen Elastomers zwischen den Seiten 420 des Schnauzenmerkmals 118 und
der Dichtung 414 erzeugt, wobei die Differenz radialer
Abmessungen kleiner ist als der Querschnitt der Dichtung. Der Querschnitt
der Dichtung 414 beträgt
z. B. in einem nicht komprimierten Zustand 421 (nicht maßstabsgetreu
mit gepunkteten Linien gezeigt) etwa 1 mm mit einer Diametralkomprimierung
von etwa 29%. Durch ein Zusammenpassen der Seiten 420 des
Schnauzenmerkmals 118 und der Stutzendichtung 414 wird die
Dichtung in einem Volumen erfasst, das eine kleinere Abmessung aufweist
als den Querschnittsdurchmesser der Dichtung in dem nicht komprimierten
Zustand, wie in gestrichelten Linien in 4 gezeigt
ist.
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Insbesondere
presst das Zusammenpassen der Teile die Dichtung zwischen den Teilen,
was eine Abdichtkraft erzeugt. Folglich wird die Dichtung ohne den
Bedarf nach Kräften,
die orthogonal zu der Abdichtebene sind, um die Teile zusammenzuhalten,
erzeugt. Dies steht im Gegensatz zu gegenwärtigen Abdecksystemen, die
eine Dichtung gegenüber
der Öffnungsplatte 325 des
Schnauzenmerkmals zu dem Deckel bilden. Dies erlaubt ein Zusammenpassen
mit einer Druckkopfan ordnung 110 mit kleinerer Größe, was
das System kostengünstig
macht, sowie ein Unterbringen von Druckkopfanordnungen mit variierenden
Geometrien.
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5 ist
ein alternatives Ausführungsbeispiel,
das zu Darstellungszwecken eine gewinkelte Dichtlippe 508 mit
Einkerbungen in einer nicht abgedeckten Position zeigt. Die gewinkelte
Dichtung 508 ist eines der mechanischen Merkmale 132 aus 1.
Die Dichtung 508 weist mehrere Einkerbungen 520 auf
und ist vorzugsweise in einem Winkel 530 gebildet, um ein
Biegen und Komprimieren der Dichtung 508 zu ermöglichen,
wenn die Einkerbungen 520 während des Abdeckens zusammenfallen. Als
ein Ergebnis ermöglicht
die Dichtung 508 ein Dichten der Druckkopfanordnung 110 während des Abdeckvorgangs.
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6 ist
ein alternatives Ausführungsbeispiel,
das zu Darstellungszwecken eine gewinkelte Dichtung mit Einkerbungen
in einer abgedeckten Position, nachdem der Abdeckvorgang stattgefunden hat,
zeigt. Die Einkerbungen 520 werden während einer Ineingriffnahme
komprimiert und ermöglichen
es der Dichtung 508, die Seiten 420 des Schnauzenmerkmals 118 elastisch
zu berühren.
Dies minimiert einen vertikalen (in Bezug auf die Horizontalausrichtung
der Öffnungsplatte 325)
Druck gegen die Druckkopfanordnung 110 und wiederum einen
vertikalen Druck auf den Wagen 234 des Druckers 200 aus 2.
Die Kraft 610 von dem Deckel 128, die gegen das
Schnauzenmerkmal 118 wirkt, wird von einer vertikalen Richtung
in eine horizontale Richtung übertragen,
bis der Abdeckvorgang abgeschlossen ist. Ferner heben die entgegengesetzten
Kräfte,
die auf jeder Seite der Schnauze geliefert werden, einander auf,
wie durch Pfeile 610 gezeigt ist, um die Wahrscheinlichkeiten
eines Heraussetzens der Druckkopfanordnung 110 während der
Abdeckung zu minimieren.
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Beide
Ausführungsbeispiele
beseitigen nicht nur die gegen die Düsen 122 der Druckkopfanordnung 110 ausgeübte Kraft,
sie richten außerdem
die Kraft auf die Seiten 420 des Schnauzenmerkmals 118 und
nicht auf dessen Fläche 325.
Da die Kräfte radial
ausgeübt
werden, kann die Kraft höher
sein, um eine angemessene Dichtung sicherzustellen. Zusätzlich reduziert
die Form der Dichtung 414 und 508 die Wahrscheinlichkeit,
sich in dem Weg von Tinte zu befinden, die aus der Druckkopfanordnung 110 entwichen
ist.
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7A ist
ein alternatives Ausführungsbeispiel,
das zu Darstellungszwecken eine Dichtung mit einem Entlüftungsweg
mit eingekerbten Entlüftungskanälen zeigt. 7B ist
eine Teilansicht der Dichtung aus einer Sicht AA aus 7A.
Bezug nehmend auf die 5 und 6 gemeinsam
mit den 7A und 7B kann
der Entlüftungsweg,
der als eingekerbte Kanäle 550 konfiguriert
ist, an einer Kante 552 der Dichtung beinhaltet sein, die
das Schnauzenmerkmal 118 berührt. Die eingekerbten Entlüftungskanäle 550 ermöglichen
es, dass ein Luftdruck 510, der komprimiert wird, wenn
das Schnauzenmerkmal 118 die Dichtung 508 in Eingriff
nimmt, entweichen kann (wie durch einen Pfeil 708 gezeigt
ist), bevor die Kante der Dichtung 552 das Schnauzenmerkmal 118 berührt.
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Anders
ausgedrückt
erlaubt diese Anordnung die Freigabe des Luftdrucks 510 auf
dem eingefangenen Volumen unterhalb des Schnauzenmerkmals 118 während einer
anfänglichen
Komprimierung und Abdeckung. Vorzugsweise ist die Tiefe der Kanäle 550 so
konfiguriert, dass, wenn diese vollständig abgedeckt sind, eine luftdichte
Dichtung besteht. So ist die Tiefe der Kanäle 550 vorzugsweise der
Abmessung der Dichtung 508 zugeordnet, wenn das Schnauzenmerkmal 118 mit
der Dichtung 508 zusammenpasst. Dies erlaubt eine Reduzierung
des Luftdrucks 510 in dem Deckel 128 während des
anfänglichen
Abdeckvorgangs, was ein unnötiges
Entladen der Druckkopfanordnung 100 vermeidet. Bei einem
alternativen Ausführungsbeispiel
der 5, 6, 7A und 7B bleiben
die Entlüftungswege
leicht offen, um einen Entlüftungskanal
zu der umliegenden Atmosphäre
zu liefern, um Veränderungen
der Umgebung, z. B. bei Bewegung in unterschiedlichen Höhenlagen,
unterzubringen.
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Außerdem weisen
die Deckel 128 der Ausführungsbeispiele
der 4, 5, 6, 7A und 7B vorzugsweise
jeweils ein Entlüftungssystem
auf, das es erlaubt, dass die jeweiligen Abdecksysteme Luft wie
notwendig aufnehmen oder ausstoßen,
während
Tinte vor einem übermäßigen Wasserverlust
aufgrund von Verdampfung geschützt wird.
Das Entlüftungssystem
kann jedes geeignete System sein, wie z. B. diejenigen, die in den
US-Patenten mit den Nummern 5,867,184, 5,712,668, 5,216,449, 5,146,243
und 5,448,270, die alle an die Hewlett-Packard Company, die vorliegende
Anmelderin, übertragen
sind, zu finden sind.