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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Druckvorrichtung wie beispielsweise
ein Druck- oder Kopiersystem, die mehrere Druckköpfe verwendet, welche Ausstoßelemente
zum bildweisen Bilden von Punkten einer Markierungssubstanz auf
einem Bildempfangselement enthalten. Beispiele solcher Druckvorrichtungen
sind Tintenstrahldrucker und Tonerstrahldrucker. Im folgenden wird
auf Tintenstrahldrucker Bezug genommen. Die vorliegende Erfindung
betrifft außerdem
ein Verfahren zum Befestigen wenigstens eines Druckkopfes an einer
Druckwagenanordnung gemäß dem ersten
Teil von Anspruch 8.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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In
Tintenstrahldruckern und Ähnlichem
verwendete Druckköpfe
enthalten gewöhnlich
jeder eine Vielzahl von Ausstoßelementen,
welche in (einer) linearen Reihe(n) parallel zu der Ausbreitungsrichtung des
Bildempfangselements oder, mit anderen Worten, der Unterabtastrichtung
angeordnet sind. Die Ausstoßelemente
sind gewöhnlich
im wesentlichen äquidistant
platziert. Im Betrieb werden die Ausstoßelemente so gesteuert, daß sie bildweise
Tintentröpfchen
auf ein Bildempfangselement ausstoßen, so daß Spalten von Bildtintenpunkten
in Beziehung zu den linearen Reihen gebildet werden. Die Ausstoßaktivierung
kann thermisch oder thermisch unterstützt und/oder mechanisch oder
mechanisch unterstützt
und/oder elektrisch oder elektrisch unterstützt sein, einschließlich piezoelektrisch.
In abtastenden Tintenstrahldruckern werden die Druckköpfe von
einem Druckwagen getragen, der über
ein Führungselement
quer über
das Bildempfangselement bewegbar ist, d.h. in der Richtung senkrecht
zu der Ausbreitungsrichtung des Bildempfangselements oder, mit anderen
Worten, in der Hauptabtastrichtung. Im Betrieb bildet ein abtastender
Tintenstrahldrucker eine Matrix aus Bildtintenpunkten entsprechend
einem Teil eines Bildes, indem die Druckköpfe wenigstens einmal, optional
bidirektional, über
das Bildempfangselement in der Hauptabtastrichtung abtastend bewegt
werden. Nachdem eine erste Matrix vervollständigt wurde, wird das Bildempfangselement
versetzt, so daß das
Bilden der nächsten
Matrix ermöglicht wird.
Dieser Prozeß kann
wiederholt werden, bis das vollständige Bild wiedergegeben wurde.
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Die
Ausrichtung des Druckkopfes/der Druckköpfe in Tintenstrahldruckern,
insbesondere in der Unterabtastrichtung, ist von äußerster
Wichtigkeit, da Punktpositionierungsfehler sichtbare Störungen in dem
gebildeten Bild verursachen können.
In abtastenden Tintenstrahldruckern mit mehreren Druckköpfen können zusammenhängende Punkte
von unterschiedlichen Druckköpfen
stammen. Beispiele solcher Tintenstrahldrucker umfassen Mehrfarbendrucker
mit wenigstens einem Druckkopf pro Farbe, Mehrfarbendrucker mit
wenigstens einem Druckkopf für
die schwarze Prozeßfarbe
und wenigstens einem Druckkopf für
die anderen Prozeßfarben
und monochrome Drucker mit mehreren Druckköpfen für die schwarze Prozeßfarbe.
Nicht nur die Ausrichtung der jeweiligen Druckköpfe in solchen Druckern, insbesondere
in der Unterabtastrichtung, ist von äußerster Wichtigkeit, sondern
auch eine genaue Positionierung der Druckköpfe relativ zueinander. Die
Ausrichtung der jeweiligen Druckköpfe relativ zueinander in der
Unterabtastrichtung kann durch genaues Positionieren der Druckköpfe in Bezug
auf eine Referenzposition kontrolliert werden. Diese Referenzposition
ist typischerweise das Führungselement,
an dem die die Druckköpfe
tragende Druckwagenanordnung aufgehängt ist. Dies ist ein schwieriges
Problem, da die Positionierungsgenauigkeit im Bereich einiger hundert Mikrometer,
vorzugsweise einiger zehn Mikrometer sein sollte, während die
Entfernung zwischen dem Führungselement
und den jeweiligen Druckköpfen typischerweise
im Bereich von wenigen Zentimetern bis einigen zehn Zentimetern
liegt. Ein Ansatz zur Bewältigung
dieses Problems könnte
es sein, eine Druckwagenanordnung vorzusehen, die eingebaute Mittel
zum Befestigen der jeweiligen Druckköpfe an der Anordnung aufweist.
Da dieses eingebaute Befestigungsmittel an festen Positionen innerhalb
der Anordnung angeordnet ist, ist auch die Position in Bezug auf
die Aufhängepunkte
der Anordnung festgelegt. Daher hängt die Positionierungsgenauigkeit der
Druckköpfe
von den Maßtoleranzen
ab, die zum Herstellen der Druckwagenanordnung verwendet wurden.
Folglich sollte, um eine hohe Positionierungsgenauigkeit für die jeweiligen
Druckköpfe
zu erhalten, die Druckwagenanordnung mit einer hohen Präzision hergestellt
werden, d.h. die jeweiligen Teile und/oder Komponenten der Anordnung
sollten unter Einhaltung von Maßtoleranzen
hergestellt und positioniert werden, die typischerweise in der Größenordnung
von Mikrometern oder weniger liegen. Obwohl es möglich sein mag, Druckwagenanordnungen
mit solchen strikten Maßanforderungen
herzustellen, wären
die damit verbundenen Kosten zu hoch, um von wirtschaftlichem Nutzen
zu sein.
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In
der europäischen
Patentanmeldung
EP 1145860 wird
eine Druckkopfanordnung offenbart, die mittels einer Schnappverschlußeinrichtung,
die elastische Seitenfinger verwendet, einfach an einer festen Position
an der Druckerwand installiert und von dort entfernt werden kann.
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ZIELE DER
ERFINDUNG
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Es
ist ein Ziel der Erfindung, eine Druckvorrichtung mit einer in der
Hauptabtastrichtung bewegbaren Druckwagenanordnung zur Verfügung zu
stellen, bei der der Druckkopf/die Druckköpfe an einer solchen Position
an der Anordnung befestigt werden können, daß man eine vorbestimmte Ausrichtungs- und
Positionierungsgenauigkeit des jeweiligen Druckkopfs/der jeweiligen
Druckköpfe,
insbesondere in der Unterabtastrichtung, erhält.
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Es
ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Verfahren zum Befestigen
eines Druckkopfs/von Druckköpfen
auf einer Druckwagenanordnung zur Verfügung zu stellen, bei dem man
eine vorbestimmte Ausrichtungs- und Positionierungsgenauigkeit des jeweiligen
Druckkopfs/der jeweiligen Druckköpfe
erhält.
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Wenn
der Druckkopfhalter einmal an der Druckwagenanordnung angebracht
ist, sollte ein Versetzen des Druckkopfhalters unmöglich oder
wenigstens begrenzt sein.
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KURZFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Zur
Ausrichtung eines Druckkopfes in einer Druck- oder Kopiervorrichtung
sollten die Druckköpfe an
der Druckwagenanordnung an einer vorbestimmten Position angebracht
sein. Die vorliegende Erfindung schlägt die Verwendung eines Druckkopfhalters vor,
der an einer vorbestimmten Position befestigt werden kann, um eine
ordnungsgemäße Ausrichtung insbesondere
in der Unterabtastrichtung zu erhalten. Diese vorbestimmte Ausrichtungsposition
stimmt nicht mit einer selben festen Position innerhalb jeder Anordnung überein,
sondern ist in einem festgelegten Abstand von einer Referenzposition
angeordnet. Diese Referenzposition kann eine feste Position in der
Druckwagenanordnung sein, wie z.B. eine Kante derselben. Die Referenzposition
kann auch ein fester Ort innerhalb der Druckvorrichtung sein. Im
Falle von abta stenden Druckvorrichtungen kann diese Referenzposition
das Führungselement
sein, an dem die die Druckköpfe
tragende Druckwagenanordnung aufgehängt ist. Indem man so verfährt, wird
vermieden, daß Maßabweichungen
der Druckwagenanordnung, die z.B. im Herstellungsprozeß eingebracht
wurden, eine Verschiebung der Position eines Druckkopfes verursachen
und folglich zu einer Fehlausrichtung führen, die zu groß ist, um
ausgeglichen zu werden. Daher wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden
Erfindung eine Druckvorrichtung gemäß Anspruch 1 definiert.
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In
dem Fall, daß die
Druckvorrichtung eine abtastende Druckvorrichtung ist, ist ein Führungselement
vorgesehen, das sich quer über
das Bildempfangselement erstreckt. In dem letzteren Fall ist der Druckwagen über das
Führungselement
in der Hauptabtastrichtung bewegbar.
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Jede
Markierungssubstanz einschließlich Tinte
und Toner kann verwendet werden.
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Das
Bildempfangselement kann ein Zwischenelement oder ein Medium sein.
Das Zwischenelement kann ein endloses Element, wie z.B. ein Band
oder eine Trommel sein, das zyklisch bewegt werden kann. Das Medium
kann Bahn- oder
Blattform haben und kann beispielsweise aus Papier, Film, Karton,
Etikettenmaterial, Kunststoff oder einem Gewebe zusammengesetzt
sein.
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Erfindungsgemäß wird die
vorbestimmte Position des oder jedes Druckkopfes zum Erhalten einer ordnungsgemäßen Ausrichtung
in der Unterabtastrichtung in Bezug auf das Führungselement festgelegt. Das
Führungselement
kann wenigstens einen Stab, der sich quer über das besagte Bildempfangselement
in der Hauptabtastrichtung erstreckt, zum Führen der Druckwagenanordnung
in einer Hin- und Herbewegung über
das Bildempfangselement aufweisen. Um Reibung zu verringern, kann
die Druckwagenanordnung mittels wenigstens eines Lagers an dem Führungselement
aufgehängt
sein. Zum Beispiel kann in dem Fall, daß das Führungselement wenigstens einen
Stab aufweist, die Druckwagenanordnung mit wenigstens einem Gleitlager
zum beweglichen Aufhängen
der besagten Druckwagenanordnung an dem wenigstens einen Stab versehen
sein. In letzterem Fall kann die vorbestimmte Position des oder
jedes Druckkopfes zum Erhalten einer ordnungsgemäßen Aus richtung in der Unterabtastrichtung
in Bezug auf das wenigstens eine Gleitlager festgelegt werden, wie
in Anspruch 4 definiert ist.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist der oder jeder Druckkopfhalter an der Druckwagenanordnung
mittels wenigstens drei elastischer Elemente befestigt. Die Verwendung
eines an dem Druckkopfhalter angebrachten elastischen Elements zum
Befestigen des Druckkopfhalters an der vorbestimmten Position an
der Druckkopfanordnung hat einen Vorteil insofern, als dies die
Verlagerung des Druckkopfhalters innerhalb der Druckwagenanordnung,
um die vorbestimmte Position zu erreichen, erleichtert. Außerdem stellt
die Verwendung eines elastischen Elements sicher, daß ein guter
Kontakt mit der Anordnung zur Verfügung gestellt wird, wodurch ermöglicht wird,
dass man eine stabile Verbindung mit derselben erhält. Die
Verwendung von drei oder mehr elastischen Elementen hat den Vorteil,
daß der Druckkopfhalter
stabil in der Druckwagenanordnung aufgehängt ist oder, mit anderen Worten,
es schwierig ist, den Druckkopfhalter zu verlagern, nachdem er einmal
an der Anordnung befestigt worden ist. Folglich kann die Ausrichtung
sogar nach längerem
Gebrauch der Druckvorrichtung aufrechterhalten werden. Das elastische
Element ist vorzugsweise eine Feder, besonders bevorzugt eine Blattfeder.
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Jeder
Druckkopfhalter kann Mittel zum Einstellen der Position der daran
angebrachten Druckköpfe
in Bezug auf den Druckkopfhalter innerhalb einer begrenzten Weite
in der Unterabtastrichtung aufweisen. Diese Weite kann geringer
als der halbe Abstand der Ausstoßelemente sein. Beispielsweise kann
ein Abstand der Ausstoßelemente
von etwa 42 μm
verwendet werden, was es ermöglicht,
bei einer Auflösung
von 600 dpi zu drucken. Im letzteren Fall ist die besagte begrenzte
Weite geringer als 21 μm. Ein
Vorteil davon ist, daß man
Maßabweichungen von
Druckkopf zu Druckkopf ausgleichen kann, z.B. innerhalb der Druckwagenanordnung
bei Verwendung mehrerer Druckköpfe,
oder beispielsweise nach dem Austauschen eines Druckkopfes.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Befestigen
wenigstens eines Druckkopfes an einer Druckwagenanordnung einer
Druckvorrichtung gemäß Anspruch
8 offenbart.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 stellt
eine perspektivische Ansicht eines abtastenden Tintenstrahldruckers
dar, der eine Druckwagenanordnung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung aufweist.
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2 stellt
eine detailliertere Ansicht der Druckwagenanordnung aus 1 ohne
Druckköpfe und
Druckkopfhalter dar.
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3 stellt
einen Druckkopfhalter gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar.
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4 stellt
die Druckwagenanordnung aus 2 mit Druckkopfhaltern
wie in 3 dar.
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5 stellt
eine perspektivische Ansicht eines Befestigungsaufbaus zum Befestigen
von Druckkopfhaltern auf einer Druckwagenanordnung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar.
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6 stellt
den Positionierungs- und Freigabemechanismus des Druckkopfhalters
in Bezug auf den Z-Schlitten dar, der ein Teil des Befestigungsaufbaus
aus 4 ist.
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EINGEHENDE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Mit
Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen wird die vorliegende Erfindung im folgenden eingehend
beschrieben. Mehrere Ausführungsformen
werden offenbart. Es ist jedoch ersichtlich, daß ein Fachmann sich mehrere
andere äquivalente
Ausführungsformen
oder andere Wege vorstellen kann, die vorliegende Erfindung auszuführen, wobei
der Umfang der vorliegenden Erfindung nur durch die beigefügten Ansprüche begrenzt
wird. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung nicht auf Tintenstrahl-
oder Tonerstrahldrucker vom Abtasttyp beschränkt, d.h. Drucker, bei denen
die Druckköpfe
von einem Druckwagen getragen werden, welcher quer über das
Bildempfangselement bewegbar ist, sondern sie ist auch auf Drucker
anwendbar, die nicht einen Abtastvorgang in der Hauptabtastrichtung
durchführen.
Die Druckköpfe
dieser letzteren Art von Druckern können eine Breite haben, d.h.
einen maximalen Abstand zwischen den Ausstoßelementen eines Druckkopfes in
der Hauptab tastrichtung, die größer oder
gleich der Breite, d.h. der Ausdehnung in der Hauptabtastrichtung,
des Bildempfangselements ist.
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Die
Druckvorrichtung aus 1 ist ein abtastender Tintenstrahldrucker,
der eine Druckwagenanordnung (10) aufweist, die in einer
Hin- und Herbewegung in der Hauptabtastrichtung Y über ein
Führungselement
bewegt werden kann. Das Führungselement
weist zwei Stäbe
(12) auf, die sich quer über das Bildempfangselement
(14) erstrecken. Im Betrieb wird das Bildempfangselement
durch Zuführungsmittel
(nicht dargestellt) in der Unterabtastrichtung X zugeführt. Eine
Anzahl von Druckköpfen
ist auf der Druckwagenanordnung unter Verwendung von Druckkopfhaltern
(nicht dargestellt) befestigt. Die Druckkopfhalter sowie die Druckwagenanordnung werden
detaillierter in 2 und 3 beschrieben werden.
In diesem Beispiel sind zur Veranschaulichung der Erfindung zehn
Druckköpfe
(16) auf der Druckwagenanordnung befestigt. In der Praxis
kann eine beliebige Anzahl von Druckköpfen eingesetzt werden. Jeder
Druckkopf (16) ist in einem Stück mit einer Tintenkartusche
ausgebildet, welche der einzige in 1 sichtbare
Teil ist. Auf der Unterseite der Tintenkartusche und auf der Unterseite
der Druckwagenanordnung (10), d.h. dem Bildempfangselement (14)
gegenüberliegend,
ist jeder Druckkopf mit wenigstens einer regelmäßigen Anordnung von Ausstoßelementen,
sogenannten Düsen,
und einem zugeordneten Ansteuersystem versehen, welches beispielsweise
durch piezoelektrische Betätiger
gebildet werden kann und dazu konfiguriert ist, zu bewirken, daß die einzelnen
Ausstoßelemente
bildweise Tintentröpfchen
zu geeigneten Zeitpunkten ausstoßen. Wie in 1 dargestellt
ist, sind die jeweiligen Druckköpfe
in einer bestimmten Konfiguration platziert. Die jeweiligen Druckköpfe können auf
der Druckwagenanordnung benachbart zueinander platziert sein, jedoch
so, daß die
Ausstoßelemente
der jeweiligen Druckköpfe
in einer versetzten Konfiguration anstatt in Reihe positioniert
sind. Dies kann beispielsweise getan werden, um die Druckauflösung zu
erhöhen oder
um die wirksame Druckfläche
zu vergrößern, die in
einem einzelnen Durchgang in der Hauptabtastrichtung angesprochen
werden kann. Alternativ können
die jeweiligen Druckköpfe
parallel zueinander platziert werden, so daß korrespondierende Ausstoßelemente
der jeweiligen Druckköpfe
in der Hauptabtastrichtung in Reihe positioniert sind. Eine solche
parallele Positionierung der Druckköpfe mit korrespondierender
in-Reihe-Platzierung der Ausstoßelemente ist vorteilhaft, um die Produktivität zu erhöhen und/oder
die Druckqualität
zu verbessern.
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In 2 und 4 ist
eine perspektivische Ansicht einer Druckwagenanordnung (10)
mit ihrer Unterseite nach oben dargestellt, d.h. der Seite, die bei
Befestigung an einer Druckvorrichtung dem Bildempfangselement gegenüberliegt. 2 stellt
die Druckwagenanordnung ohne Druckkopfhalter (25) dar,
während 4 die
Druckwagenanordnung mit Druckkopfhaltern darstellt. Zur Aufhängung und
genauen Positionierung der Druckwagenanordnung an dem Führungselement,
d.h. den zwei parallelen Stäben
(12) der Druckvorrichtung aus 1, ist der Druckwagen
mit drei Gleitlagern (21) (22) (23) versehen.
Der Wagen ist aus einem Blech hergestellt. Die Dicke des Blechs
ist typischerweise im Bereich von 0,5 mm bis 3 mm, wie z.B. 1 mm.
Das Metall, aus dem der Wagen aufgebaut ist, kann Stahl, rostfreier Stahl,
Aluminium oder jedes andere Metall sein, das leicht verfügbar ist
und einfach verarbeitet werden kann. Um den Wagen gegen Verschleiß, Korrosion oder
andere äußere Einflüsse zu schützen, kann
das Metall mit einer Metallbeschichtung, wie z.B. Nickel, oder mit
einer Beschichtung aus einer Metallegierung, z.B. NiCr, beschichtet
sein. Die Beschichtung hat typischerweise eine Dicke von 1 μm bis 20 μm, wie z.B.
6 μm. Fünf Blechwände (24),
die parallel zur Unterabtastrichtung (d.h. der X Richtung) positioniert sind,
teilen die Druckwagenanordnung in sechs Fächer zum Aufnehmen der Druckkopfhalter
(25). Der Abstand A ist der Abstand zwischen zwei benachbarten
Wänden.
Wie in 3 gezeigt ist, ist der Abstand B die Breite des
Druckkopfhalters ohne daran angebrachte elastische Elemente, während der
Abstand D die Gesamtbreite des Druckkopfhalters mit den daran angebrachten
elastischen Elementen in entspanntem Zustand ist. Der Abstand A
und die Breiten B und D des Druckkopfhalters werden abhängig voneinander
gewählt,
um ein genaues Einsetzen und Positionieren des Druckkopfhalters
in dem durch zwei benachbarte Wände
definierten entsprechenden Fach der Druckwagenanordnung zu ermöglichen. Dies
bedeutet, daß die
Breite B kleiner gewählt
wird als der Abstand A, während
D größer oder
gleich dem Abstand A gewählt
wird. Vorzugsweise ist D-A eine Zahl im Bereich von 0,1 bis 0,4
mm. Indem dieselbe Breite für
jeden Druckkopfhalter und dieselbe Breite für jeden Druckkopf gewählt wird,
können
sowohl die Druckkopfhalter als auch der Druckkopf einfach ausgetauscht
werden, was zu einer erhöhten Flexibilität führt. In
diesem Beispiel nimmt jedes Fach einen oder zwei Druckkopfhalter
auf. In diesem Beispiel kann an jeden Druckkopfhalter ein Druckkopf abnehmbar
angebracht werden. Daher werden zehn Druckkopfhalter an vorbestimmten
Positionen an der Druckwagenanordnung befestigt, um eine ordnungsgemäße Positionierung
von zehn ihnen zugeordneten Druckköpfen (in 2 nicht
dargestellt) sicherzustellen. Blattfedern verbinden die jeweiligen
Druckkopfhalter mit den jeweiligen Blechfachwänden (24). Der Druckkopfhalter
wird detaillierter in Verbindung mit 3 beschrieben
werden.
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3 stellt
einen Druckkopfhalter (25) mit drei daran befestigten Blattfedern
(26) dar. Zwei Federn sind an den zwei oberen Seiten des
Druckkopfhalters angebracht. Die dritte Feder ist an der Mitte der
Unterseite des Druckkopfhalters angebracht. Diese Konfiguration
mit drei Blattfedern hat den Vorteil, daß sie ziemlich starr ist, wen
sie einmal an der Druckwagenanordnung angebracht ist, oder, mit
anderen Worten, es kann nach dem Befestigen nur eine sehr begrenzte
Verlagerung des Druckkopfhalters, wie z.B. Kippen, Drehen oder Verschieben
bewirkt werden, wenn eine erhebliche Kraft aufgewandt wird. Der
Druckkopfhalter kann aus einem Metall wie beispielsweise Aluminium
aufgebaut sein und ist so angepaßt, daß ein Druckkopf leicht daran
angebracht werden kann, z.B. durch Einschnappen. Der Druckkopfhalter
ist mit hoher Präzision
mittels Spritzgießen hergestellt.
Die Blattfedern sind aus einem Metall oder einer Metallegierung
aufgebaut und haben eine Dicke im Bereich von 0,2 bis 1 mm, vorzugsweise
0,4 mm. Die Breite C der Blattfedern ist typischerweise in dem Bereich
von 2 bis 10 mm, wie z.B. 3 mm. Die Verwendung von Blattfedern als
elastische Elemente ist vorteilhaft, da ein wohldefinierter Kontaktbereich zwischen
jeder Feder und der Druckwagenanordnung erzeugt werden kann. Eine
wohldefinierte Kontaktfläche
ermöglicht
es, eine stabile Verbindung zwischen jeder Feder und der Druckwagenanordnung zu
erzeugen, z.B. durch Schweißen,
Kleben oder Bestrahlung. Es wird jedoch angemerkt, daß selbst dann,
wenn es eine Lücke
zwischen der Feder und der Druckwagenanordnung gibt, die kleiner
als 100 μm
oder vorzugsweise kleiner als 50 μm
ist, eine stabile Verbindung zwischen jenen immer noch mittels Laserschweißen hergestellt
werden kann. Jede der an einer Oberseite des Druckkopfhalters angebrachten
Blattfedern ist an den Seitenwänden
oder Blechwänden
(24) der Druckwagenanordnung angebracht. Die mittige untere
Blattfeder ist an der Unterseite der Druckwagenanordnung angebracht.
Ein Beispiel für eine
geeignete Metallegierung für
die Blattfeder ist NiCr, aber die Erfindung ist in keiner Weise
darauf beschränkt.
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Mit
Bezug auf die Zeichnungen wird gemäß der vorliegenden Erfindung
ein Verfahren zum Befestigen einer Mehrzahl von Druckköpfen auf
einer Druck wagenanordnung einer Druckvorrichtung unter Verwendung
einer Mehrzahl von Druckkopfhaltern offenbart. Die Druckwagenanordnung,
von der ausgegangen wird, ist eine teilweise fertiggestellte und weist
einen Metallgrundrahmen, der die Konturen der Anordnung definiert,
Aufhängepunkte
zum Aufhängen
der Druckwagenanordnung an der Druckvorrichtung und Befestigungswände auf,
welche die Druckwagenanordnung in Fächer zur Aufnahme der Druckkopfhalter
unterteilen. Ein Beispiel einer solchen Konfiguration ist die Druckwagenanordnung
aus 2 ohne die Druckkopfhalter. In der Druckwagenanordnung
aus 2 sind drei Aufhängepunkte in der Form von Gleitlagern
(21) (22) (23) vorgesehen, welche es
ermöglichen,
die Druckwagenanordnung in einer Hin- und Herbewegung über ein
Führungselement
einer Druckvorrichtung in der Hauptabtastrichtung zu bewegen. In
diesem Beispiel weist das Führungselement,
um den Druckwagen aufzunehmen, vorzugsweise zwei parallele Stäbe (12)
auf, die sich in der Hauptabtastrichtung erstrecken, um den Druckwagen
daran mittels der Gleitlager aufzuhängen. Eine Position in der
Unterabtastrichtung kann in Bezug auf wenigstens einen der Stäbe oder
in Bezug auf den/die ihm/ihnen zugeordneten Aufhängepunkt(e) definiert werden.
Insbesondere kann die imaginäre
Achse, welche das Gleitlager (21) mit dem Gleitlager (22)
verbindet, als Referenz zum Bestimmen der Position in der Unterabtastrichtung
herangezogen werden. Um die Druckkopfhalter an vorbestimmten Positionen
in Bezug auf diese Referenzlinie auf der Druckwagenanordnung zu
befestigen, wird ein Befestigungsaufbau (41) wie in 4 verwendet. Wie
in 4 gezeigt, weist der Befestigungsaufbau Befestigungsmittel
zum Aufhängen
der Druckwagenanordnung daran in einer wohldefinierten Weise auf. In
diesem Beispiel weist das Befestigungsmittel einen ersten Stab (42)
mit Maßen
auf, die den Maßen der
Gleitlager (21) (22) der Druckwagenanordnung entsprechen.
Das Befestigungsmittel kann weiterhin einen zweiten Stab (nicht
dargestellt) parallel zu dem Stab (42) zum Aufnehmen des
Gleitlagers (23) aufweisen. Andere Befestigungsmittel können verwendet
werden, vorausgesetzt, daß der
Druckwagen an dem Befestigungsaufbau in einer stabilen und wohldefinierten
Weise befestigt werden kann, die es ermöglicht, eine Position innerhalb
der Durckwagenanordnung genau festzulegen. Wenn die Druckwagenanordnung
einmal an dem Befestigungsaufbau befestigt ist, kann sie in der
X-Y-Ebene präzise
versetzt werden. Um einen Druckkopfhalter, z.B. den Druckkopfhalter
aus 3, an der Druckwagenanordnung zu befestigen, wird
der Druckkopfhalter temporär
an einem Z-Schlitten (44) festgeklemmt, d.h. einem Schlitten,
der nur in der Z-Richtung genau versetzt werden kann. Dies wird
detaillierter in Verbindung mit 5 beschrieben.
Die Bewegung des Z-Schlittens mit dem daran angebrachten Druckkopfhalter,
kombiniert mit den Versetzungsfähigkeiten
des Befestigungsaufbaus in der X-Y-Ebene, ermöglicht es, den Druckkopfhalter
an seine vorbestimmte Position in Bezug auf die Referenzlinie zu
bringen. Die Positionierungsgenauigkeit liegt innerhalb von 5 μm, obwohl in
der Praxis eine Positionierungsgenauigkeit innerhalb von 200 μm ausreichend
sein kann, da eine geeignete Ausstoßelementauswahl auf jeweiligen Druckköpfen die
mögliche
Lücke oder Überlappung zwischen
den jeweiligen Druckköpfen
verringert. Die Anforderungen an die Ausrichtung der Druckkopfhalter
in der Unterabtastrichtung sind jedoch strenger, ihnen wird aber
nichtsdestotrotz entsprochen. Die maximale Fehlausrichtung kann
40 μm für einen Druckkopfhalter
mit einer Breite von 32 mm sein. Wenn er einmal an der Verwendungsstelle
ist, werden Laser einschließlich
Fokussierungsoptiken (43) verwendet, um die jeweiligen
an dem Druckkopfhalter angebrachten Blattfedern mit der Druckwagenanordnung
zu verschweißen.
Nachfolgend wird der Druckkopfhalter von dem Z-Schlitten abgelöst, und damit
endet das Befestigungsverfahren des Druckkopfhalters. Die verwendeten
Laser sind gepulste Nd:YAG-Laser, wie beispielsweise der HP54p von "Haas Laser". Der Laserlichtpunkt
ist typischerweise ein Lichtpunkt mit einem Durchmesser von 600 μm. Es wird
weiter festgestellt, daß die
Lücke zwischen dem
Ansatz einer Blattfeder und der Druckwagenanordnung höchstens
100 μm sein
sollte. Typischerweise werden ein oder zwei Schweißpunkte
verwendet, um jede der Blattfedern mit der Druckwagenanordnung zu
verbinden. Um einen Schweißpunkt
zu erzeugen, ist die Pulsdauer typischerweise im Bereich von 5 bis
10 ms, während
die Pulsenergie pro Punkt typischerweise im Bereich von 5 bis 10
Joule war.
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Mit
Bezug auf 5 kann der Mechanismus, um einen
Druckkopfhalter an einem Z-Schlitten festzuklemmen und um ihn hinterher
davon abzulösen, beschrieben
werden. Ein Druckkopfhalter (25) ist im gelösten Zustand
zusammen mit einem Z-Schlitten (44) gezeigt. Um den Druckkopfhalter
an den Z-Schlitten
zu klemmen, ist der Z-Schlitten mit Druckstücken versehen, d.h. vier federbelasteten
Stiften (52) und einem federbelasteten Zughaken (51).
Um den Druckkopfhalter von dem Z-Schlitten abzulösen, wird der Z-Schlitten entriegelt
und abwärts
gedrückt, so
daß der
Haken den Druckkopfhalter freigibt.