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Die
Erfindung betrifft das Drucken mit kontinuierlichem Tintenstrahl
und insbesondere die Anordnung einer Klappendichtung bezüglich eines
Auffangtrogs mittels verschiedener Biegemittel.
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Tintenstrahldrucksysteme,
bei denen ein Druckkopf eine oder mehrere Reihen von Öffnungen definiert,
die aus einem Sammler, der unter Druck stehende Flüssigkeit
enthält,
eine elektrisch leitende Aufzeichnungsflüssigkeit empfangen und die
Flüssigkeit
in Reihen paralleler Ströme
ausstoßen,
sind bekannt. Drucker mit solchen Druckköpfen erzeugen grafische Reproduktionen
durch wahlweises Laden und Umlenken der Tropfen in den einzelnen
Strömen,
wobei mindestens einige der Tropfen auf ein Druckmedium aufgebracht
werden, während
andere Tropfen zu einer Tropfenauffangeinrichtung gelangen.
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Wenn
sich der Tintenstrahldruckkopf nicht in Betrieb befindet, muss der
Druckkopf durch Bereitstellung geeigneter Mittel so abgedichtet
werden, dass die Tinte nicht im stirnseitigen Bereich der Auffangeinrichtung
eintrocknet oder aus den Düsen tropft
und das Gerät
oder benachbarte Arbeitsflächen verschmutzt.
Bei kontinuierlich arbeitenden Tintenstrahldrucksystemen ist die
Klappe eine bewegbare Dichtung, welche die Tinte bei der Inbetriebnahme
in die Auffangeinrichtung umlenkt, sodass die Tinte dem Kreislauf
erneut zugeführt
und im Druckkopf zurückgehalten
wird. Die Abdichtung erfolgt gegen eine Lippe des metallischen Auffangblechs,
das typischerweise etwa 0,025 Zoll dick ist. Im Druckmodus des Druckers öffnet sich
die Klappe etwa 0,04 Zoll, sodass die Tintentropfen auf das Druckmedium
gelangen können.
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Bei
der Inbetriebnahme des kontinuierlich arbeitenden Tintenstrahldruckers
als Vorbereitung für den
Druckvorgang müssen
die teilweise ausgebildeten Tintenstrahlen und Tröpfchen in
eine Auffangeinrichtung umgelenkt werden. Gleichzeitig muss Tinte aus
der Umgebung der Ladeleitungen abgesaugt werden.
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Die
Klappe ist eine bewegbare Dichtung, welche die Tinte umlenkt und
sich mit ihrer Unterkante dichtend an den Auffangtrog anlegt. Zwischen
der Stirnfläche
der Dichtung und der Krümmung
der Auffangeinrichtung ist ein kleiner Spalt (~0.020 Zoll) vorhanden.
Ein zu kleiner Spalt kann den Abfluss der Tinte in den Durchlass
der Auffangeinrichtung behindern. Wenn die Tinte dann beim Übergang
von niedrigen zu hohen Drücken
die Klappe überströmt, kann dies
zu einem Ausfall bei der Inbetriebnahme des Druckkopfs führen. Ein
großer
Spalt zwischen der Klappe und der Krümmung der Auffangeinrichtung erzeugt
eine Umwälzzone
im Durchlass der Auffangeinrichtung, die ebenfalls bewirkt, dass
Tinte über
die Klappe strömt.
Beide Zustände
können
zu Ausfällen bei
der Inbetriebnahme führen.
Wenn eine Klappendichtung zu hoch positioniert ist, blockiert sie
den Durchlass der Auffangeinrichtung, was ebenfalls zu Ausfällen bei
der Inbetriebnahme führt.
Wenn die Klappendichtung zu niedrig positioniert ist, kann die Dichtung
zwischen der Klappe und dem Auffangtrog lecken.
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Eine
Möglichkeit,
die Klappendichtung exakt am Auffangtrog zu positionieren, besteht
darin, die Toleranzen der Teile zu verengen. Die Bauteile der Klappe
und der Auffangeinrichtung werden dann mit hoher Genauigkeit hergestellt,
sodass eine hochgenaue Baugruppe entsteht. Dieses Verfahren erhöht jedoch
die Kosten für
die Teile und ist mit einer großen
Anzahl von Teilen schwer zu verwirklichen.
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Es
besteht somit ein Bedarf für
ein verbessertes Klappen-positionierungsverfahren, das die Möglichkeit
bietet, die Gummi dichtung einer Klappe bezüglich der Auffangeinrichtung
genau zu positionieren.
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Diesen
Bedarf deckt das erfindungsgemäße verbesserte
Klappen-positionierungsverfahren,
bei dem mit verschiedenen Biegemitteln eine exakte Positionierung
einer Klappendichtung bezüglich
eines Auffangtrogs erzielt wird. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
kann eine Klappe bequem so justiert werden, dass sie bei der Inbetriebnahme
des Tintenstrahldruckers teilweise ausgebildete Tintenstrahlen und
-tröpfchen
einwandfrei in eine Auffangvorrichtung umlenkt.
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Erfindungsgemäß wird die
Klappe nach einem Klappenpositionierungsverfahren für einen
Tintenstrahldrucker bezüglich
der Auffangeinrichtung genau positioniert, um den Druckkopf einwandfrei abzudichten.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Tintenstrahldruckersystem
gemäß Anspruch
1 mit einer verbesserten Positionierung zum Ausrichten der Klappe
bezüglich
des Druckkopfrahmens oder der Auffangeinrichtung zu schaffen.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten
bevorzugten Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
Querschnittsansicht einer Klappe in Relation zu einer Auffangeinrichtung,
in der sich die Klappe in einer offenen Stellung befindet, damit Tintentropfen
aus dem Druckkopf austreten können;
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2 eine
Explosionsansicht einer Druckkopfkonstruktion;
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3 eine
Halterung für
das Klappensystem mit Mehrfacharmgestänge nach dem Stand der Technik,
bei dem das erfindungsgemäße Verfahren
verwirklicht werden kann;
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4 die
Halterung für
das in 2 dargestellte Klappensystem mit Mehrfacharmgestänge nach
Verwirklichung des erfindungsgemäßen, verbesserten
Klappenpositionierverfahrens;
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5A und 5B eine
Aufsicht bzw. Vorderansicht der Halterung zur Veranschaulichung
der senkrechten Ausrichtungsfunktion der Erfindung; und
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6A und 6B eine
Aufsicht bzw. Vorderansicht der Halterung, aus denen hervorgeht,
wie der Abstand zwischen der Klappe und der Krümmung der Auffangeinrichtung
erfindungsgemäß ausgerichtet
werden kann.
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Typisch
für die
Ausrichtung von Klappen in Tintenstrahldrucksystemen ist, dass diese
sich bezüglich
des Auffangtrogs so bewegen können,
dass sie in der geschlossenen Stellung eine Inbetriebnahme des Druckers
und in der offenen Stellung einen Druckvorgang ermöglichen.
Die Bewegung kann als Drehbewegung um einen Drehzapfen, als Gleitbewegung
oder als Hin- und Herbewegung oder auch mittels eines Mehrfacharmgestänges ausgeführt werden.
Der Fachmann wird erkennen, dass sich die Erfindung mit allen diesen
Bewegungsmechanismen verwirklichen lässt. Hier wird das erfindungsgemäße Verfahren
anhand einer Klappenanordnung mit einem Mehrfacharmgestänge beschrieben,
wie es beispielsweise in US-A-6 247 781 mit einem System, das dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 entspricht, beschrieben und beansprucht
wird.
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In
der Zeichnung zeigt 1 eine Querschnittsansicht eines
Teils eines Tintenstrahldruckkopfs 50. Über einer Auffangeinrichtung 54 und
einer Klappendichtung 58 ist ein Tropfengenerator 52 angeordnet.
Die Klappe befindet sich in der offenen Stellung, in der Tintentropfen 53 aus
dem Druckkopf austreten können.
Wenn die Klappe in die geschlossene Stellung bewegt wird, drückt die
Klappendichtung 58 gegen die Unterkante der Auffangeinrichtung 54,
damit die Tinte bei der Inbetriebnahme und beim Abschalten des Druckersystems
im Druckkopf zurückgehalten
wird.
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Wie
aus der Explosionsansicht in 2 ersichtlich,
werden der Tropfengenerator 52, die Auffangeinrichtung 54 und
die Klappenanordnung 68 sämtlich an einem gemeinsamen
Druckkopfrahmen 72 montiert. Während der Montage wird die
Auffangeinrichtung an dem Druckkopfrahmen 72 befestigt. Anschließend wird
der Tropfengenerator zu der Auffangeinrichtung so genau ausgerichtet,
wie dies für eine
einwandfreie Auswahl druckender und nicht druckender Tropfen erforderlich
ist. Um die genaue Ausrichtung aufrechtzuerhalten, wird der Tropfengenerator
an dem Druckkopfrahmen befestigt. Die Klappenanordnung kann dann
an dem Druckkopfrahmen montiert werden. Die Klappenanordnung 68 ist
mit einem Betätigungsmittel
versehen, das die Klappe für die
Inbetriebnahme und das Abschalten in eine geschlossene Stellung
und zum Drucken in eine offene Stellung bewegen kann, damit Tintentropfen
zwischen der Auffangeinrichtung und der Klappe hindurchgelangen
und auf einem Druckmedium gedruckt werden können. Es hat sich erwiesen,
dass die Klappe für
einen einwandfreien Betrieb des Druckkopfs mit verhältnismäßig engen
Toleranzen zu dem Tropfengenerator und der Auffangeinrichtung ausgerichtet
werden muss. Eine Fertigung der Bauteile mit derartig engen Toleranzen
ist in Anbetracht der Komplexität
des Druckkopfrahmens 72 und der Anzahl der in der Klappenanordnung 68 verwendeten
Teile teuer.
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3 zeigt
eine Halterung 60 des Klappensystems 68 mit Mehrfachgestänge nach
dem Stand der Technik, mit der die Klappenanordnung 68 an dem
Druckkopfrahmen 72 montiert wird. Die Halterung 60 weist
einen Sockel 1 mit Lagern 2 und 62 auf, durch
die andere Stangen ausschwenken. Der Sockel 1 kann mit
einem Rahmenmontagemittel 61 zu einem in 2 gezeigten
Druckkopfrahmen 72 ausgerichtet werden. Das Rahmenmontagemittel 61 besteht
aus einer runden Fixieröffnung 3,
einer geschlitzten Fixieröffnung 4 und
Schraubenaufnahmen 5.
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In
die runden und geschlitzten Fixieröffnungen 3, 4 können Stifte 43 an
dem in 2 dargestellten Druckkopfrahmen 72 eingreifen.
Der Sockel 1 wird dann über
die Schraubenaufnahmen 5 mit zwei unverlierbaren Schrauben
(nicht dargestellt) an dem Druckkopfrahmen befestigt. Die Klappenlager 2 und Drehzapfen 62 für die Klappengestängearme
sind mit den Montage- und Ausrichtmitteln starr verbunden.
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4 veranschaulicht
die Erfindung. Die Konstruktion 60' in 4 unterscheidet
sich von der Konstruktion 60 in 3 durch
zwei zusätzlich
vorgesehene Biegemittel 20. Die Biegemittel 20 befinden sich
zwischen dem Rahmenmontagemittel 61 und dem Abschnitt des
Sockels 1, in dem sich die Drehpunkte 2 und 62 befinden.
Die Biegemittel ermöglichen
eine genaue Positionierung der Gummidichtung 58 der Klappe
bezüglich
der Auffangeinrichtung.
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Wie
in 4 und außerdem
in 5A und 5B gezeigt,
wird das Biegemittel 20 von einem in dem Schlitz 22 angeordneten
Gummieinsatz 23 vorgespannt. Der Einsatz 23 ist
größer als
der Schlitz 22, sodass das Montagemittel an dem Biegemittel 20 bezüglich der
Drehpunkte 2 und 62 nach unten umgelenkt wird.
Das aus runden und geschlitzten Fixieröffnungen 3, 4 und
Schraubenaufnahmen 5 an den Enden der Biegemittel bestehende
Montagemittel 61 wird dann mit einer Justierung 66 in
der Öff nung 67 senkrecht
in die richtige relative Stellung zu den Drehpunkten 2 und 62 gebracht.
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Als
Justierung können
beliebige geeignete Mittel verwendet werden, wie zum Beispiel Schrauben,
beispielsweise eine in die Öffnung
oder Gewindebohrung 67 eingesetzte Stellschraube. Die Justierung
kann mit einer Loctite-artigen Gewindesicherung, einer Gegenschraube,
Sicherungsmuttern, Vergießen
mit Epoxidharz oder mit beliebigen anderen Mitteln gesichert werden,
um eine Verschiebung der Justierung oder Schraube zu verhindern.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
könnte die
Justierung aus einem in die Öffnung 67 eingesetzten
Passstift bestehen. Zum Umlenken des Biegemittels 20 könnte mit
einem Fremdkraftbetätigungsmittel
auf den Passstift Kraft ausgeübt
werden. Nach richtiger Positionierung der Biegemittel könnten die
Passstifte mit Cyanacrylatklebern in den Öffnungen gesichert werden.
Auf diese Weise verbleiben in der Klappenjustierung keine Schrauben
für die
Klappe. Andererseits könnten
auch die Biegemittel mit Fremdkraftbetätigungseinrichtungen oder Schrauben
manipuliert und die Anordnung verklebt oder vergossen werden, um
die gewünschte
Stellung aufrechtzuerhalten. Auch in diesem Fall würden keine Schrauben
in der Klappe verbleiben.
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Die
Justierung oder Schraube 66 drückt den Einsatz 23 zusammen
und lenkt das Biegemittel 20 wie in 5B gezeigt
um, sodass die Lage in der senkrechten oder y-Richtung, parallel
zu den Flüssigkeitsstrahlen,
genau eingestellt werden kann. Zum Ausgleich der Neigung der Anordnung
um die x-Achse, wenn die x-Achse
rechtwinklig zur Strahlreihe verläuft, werden die beiden Seiten
unabhängig
voneinander justiert. Die z-Achse würde dann parallel zu der Reihe
von Öffnungen
verlaufen. Somit stellt das Ausricht- und Biegemittel ein erstes
Schiebemittel zum Verschieben der Ausrichtung der Klappe in einer Richtung
bereit, die im Wesentlichen parallel zu den Tintenstrahlen verläuft.
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Wie
in 4 gezeigt, justieren zwei weitere Biegemittel 24 die
Drehbewegung des Sockels 1 um die y-Achse. Das Biegemittel 24 wird
von einer in 6A und 6B gezeigten
Schraube 64 in der Gewindebohrung 25 umgelenkt.
Wenn dieses Biegemittel zurückgebogen
wird, drückt
es gegen den Druckkopfrahmen, auf dem die Halterung montiert ist.
Infolgedessen entfernen sich die Drehpunkte 2 und 62 von
dem Druckkopfrahmen. Somit stellt das Ausricht- und Biegemittel
ein zweites Schiebemittel zum Verschieben der Ausrichtung der Klappe
in einer Richtung bereit, die im Wesentlichen rechtwinklig zu den
Tintenstrahlen und rechtwinklig zu der Reihe von Öffnungen
verläuft.
Im Allgemeinen ist die Position der Klappe in der x-Richtung nicht
kritisch, wohl aber die Gewährleistung
der Parallelität
zwischen der Klappe und der Auffangeinrichtung. Daher wird in der Regel
bei einer gegebenen Anordnung nur ein Biegemittel 24 gegen
den Druckkopfrahmen zurückgebogen,
sodass nur die Drehbewegung um die y-Achse justiert wird. Erfindungsgemäß erfolgt
die Verschiebung typischerweise durch eine Drehbewegung und/oder
Hin- und Herbewegung der Klappe bezüglich der verschiedenen Achsen
der Strahlen/der Auffangeinrichtung. Ein erstes Schraubenmittel
ermöglicht
durch Umlenkung des Ausricht- und Biegemittels eine Drehbewegung
und Hin- und Herbewegung in einer Richtung, die parallel zu den
genau zu positionierenden Tintenstrahlen verläuft. Ferner kann die Ausrichtung
der Klappe in einer Richtung verschoben werden, die im Wesentlichen
rechtwinklig zu den Tintenstrahlen und rechtwinklig zu der Reihe
von Öffnungen
verläuft.
Auf diese Weise ermöglicht
das erste und zweite Biegemittelpaar eine unabhängige Ausrichtung der Klappe
bezüglich
der beiden nicht parallelen Achsen.
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Zur
Herstellung der erfindungsgemäßen Biegemittel
können
die Biegemittel 24 herkömmlich
bearbeitet und die Biegemittel 20 durch elektrochemische
Abtragung geschlitzt oder auf andere Weise hergestellt werden. Für die Herstellung
langer, schmaler Biegemittel, wie zum Beispiel die Biegemittel 20,
wird die elektrochemische Abtragung bevorzugt, weil dabei keine
Schnittkräfte
auftreten, die das Biegemittel verformen. Der schmale Einschnitt
dient auch als Begrenzung der größten Umlenkung
des Biegemittels, die gewährleistet,
dass der Werkstoff nicht bleibend verformt wird.
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Die
Erfindung umfasst daher mindestens ein Ausricht- und Biegemittel
zum genauen Positionieren der Klappe bezüglich der Auffangeinrichtung
oder des Tropfengenerators während
der Montage des Druckersystems. Das Biegemittel bleibt während der Betätigung der
Klappe im Wesentlichen starr. Im Einzelnen besteht das mindestens
eine Ausricht- und Biegemittel aus einem ersten Biegemittelpaar
und einem zweiten Biegemittelpaar mit einem ersten Schiebemittel
zum Verschieben der Ausrichtung der Klappe in einer Richtung, die
im Wesentlichen parallel zu den Tintenstrahlen verläuft. Eine
erste Seite des Biegemittelpaars kann unabhängig von einer zweiten Seite
des Biegemittelpaars justiert werden. Ferner wird das zweite Biegemittelpaar
von dem Schraubenmittel umgelenkt. Ein zweites Schiebemittel verschiebt
die Ausrichtung der Klappe in einer Richtung, die im Wesentlichen
rechtwinklig zu den Tintenstrahlen und rechtwinklig zu der Reihe
von Öffnungen
verläuft.
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Die
im Vorangehenden beschriebenen Biegemittel wurden in den Sockel
der Klappenhalterung eingebaut. Die Klappenausricht- und Biegemittel können jedoch
auch in andere Bauteile der Klappenanordnung oder sogar in den Druckkopfrahmen
eingebaut werden. Da es wünschenswert
ist, den Klappenmechanismus als Ganzes zu bewegen, wird das Biegemittel
vorzugsweise in die Halterung 60 eingebaut, die als Sockel
des Mehrfacharmgestänges
zum Betätigen
der Klappe dient. Die Klappe ist mit Schaltern versehen, deren Betätigung sich
nach der jeweiligen Stellung der Teile richtet. Wenn die Klappe
bezüglich
der Halterung 60 als Ganzes bewegt wird, bleiben diese
Relationen unverändert.
Wenn dies gewünscht
wird, kann das Biegemittel bei der Montage eingestellt werden, sodass
es beim Öffnen
und Schließen
im Wesentlichen starr bleibt, während
andere Bauteile durch Gleiten oder Drehen die Bewegung erzeugen.
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Die
Erfindung wurde hier anhand einer bevorzugten Ausführungsform
ausführlich
beschrieben, lässt
jedoch offensichtlich weitere Modifikationen und Variationen zu,
ohne den in den folgenden Ansprüchen
festgelegten Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.