DE60318454T2

DE60318454T2 - Tintenstrahldrucker mit einem behälter von hoher kapazität und zugehöriges farbstoffnachfüllsystem

Info

Publication number: DE60318454T2
Application number: DE60318454T
Authority: DE
Inventors: Alessandro Scardovi; Roberto Morandotti; Marco Brigando; Marco Dellea; Alberto Colombi; Gianrico Scarton
Original assignee: Telecom Italia SpA
Current assignee: Telecom Italia SpA
Priority date: 2002-05-20
Filing date: 2003-05-19
Publication date: 2009-01-02
Anticipated expiration: 2023-05-20
Also published as: ATE465877T1; WO2003097362A3; EP1923222B1; US7690772B2; ATE467514T1; AU2003234067A1; DE60332565D1; US20050174397A1; US20080007599A1; EP1923220B1; ITTO20020428A1; EP1923220A2; AU2003234067A8; EP1923222A2; US7722171B2; ITTO20020428A0; ATE382483T1; US20080007600A1; EP1923222A3; WO2003097362A2

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Tintenstrahldrucker, der mit einem Haupttintenbehälter versehen ist, und ein Verfahren zum Wiederbefüllen des Druckers mit Tinte.
Der erfindungsgemäße Drucker kommt bevorzugt im Einzelhandelsbereich zum Einsatz, wo täglich eine Vielzahl von Transaktionen durchgeführt wird, wie z. B. Verkaufspunkte (points of sale bzw. POS) in Supermärkten, Großmärkten, und auch in Banken und Postdienststellen, in denen Belege ausgehändigt und/oder Dokumente mit monochromatischer Tinte oder in drei Farben bedruckt werden.
Die Farbversion eignet sich dabei vor allen Dingen für diejenigen Verkaufsstellen, die großen Wert auf ihr Image legen, wie z. B. Juweliergeschäfte, Boutiquen, Markenbekleidungsgeschäfte, die üblicherweise kleine Verkaufsbelege und/oder Quittungen aushändigen, auf denen ihr Logo angegeben ist.
Der erfindungsgemäße Drucker ist vorwiegend, jedoch nicht ausschließlich, für Schalteranwendungen gedacht, bei denen die Vorgänge in Kontakt mit der Öffentlichkeit erfolgen und daher eine hohe Zuverlässigkeit und eine rasche Bearbeitung erforderlich ist, um nicht unnötige Verzögerungen aufgrund des Druckvorgangs zu verursachen. Darüber hinaus ermöglicht der erfindungsgemäße Drucker einen kostengünstigen Betrieb, eine eindeutig höhere Druckqualität als bei thermischen Druckern, und ein dreifarbiges Drucken.
Diese Erfordernisse werden in einfacher Weise mit dem erfindungsgemäßen Tintenstrahldrucker erreicht, mit dem das Drucken nicht nur auf herkömmlichem Papier sondern auch auf verschiedenartigen Medien und in unterschiedlichen Formaten, wie z. B. als Schecks, Verkaufsbelege, Kundenrechnungen, Papierstreifen usw., erfolgen kann, was mit thermischen Druckern nicht möglich ist.
Die bessere Druckqualität, die typisch für einen Tintenstrahldrucker ist, ist nicht nur zur besseren Lesbarkeit erforderlich, sondern auch für das Drucken des Verkaufsstellenlogos, egal ob monochromatisch oder in Farbe, und für das Drucken des Barcodes, der eine Einzelidentifizierung jeder Quittung schafft, bei dem eine perfekte Druckauflösung zur korrekten Erfassung unabdingbar ist, wie z. B. im Falle des Warentausches, wenn die in der Firmendatenbank enthaltene Information lediglich durch das Scannen der Quittung aufgefunden werden soll.
Kurzbeschreibung des Standes der Technik
Es sind verschiedene Arten von Geräten bekannt, die zum Echtzeitdrucken von Zahlungsbelegen oder Verkaufsbelegen geeignet sind. Diese Geräte sind mit Tintenstrahldruckern ausgestattet, die üblicherweise eine Tintenpatrone mit geringem Fassungsvermögen, insbesondere aufgrund der Abmessungen, enthalten. Diese Drucker scheinen jedoch aufgrund ihrer Unterhaltskosten und der begrenzten Lebensdauer der Tintenpatronen nicht für Verkaufspunkte geeignet, da diese häufig ausgetauscht werden müssen, weswegen die wartenden Kunden unangenehme Verzögerungen in Kauf nehmen müssen, um den Beleg unter Inkaufnahme von Unannehmlichkeiten und eines Zeitverlusts entgegenzunehmen.
Die europäische Patentanmeldung Nr. 1.142.713 schlägt einen Tintenstrahldrucker für Verkaufsstellen vor, der versucht, die zuvor genannten Nachteile zu beseitigen. Diese europäische Patentanmeldung beschreibt einen Drucker, bei dem ein zweiter Tank, der mit dem mobilen Druckkopf einstückig gebildet ist, mit dem feststehenden Haupttintenbehälter mittels externer Leitungen zum Wiederbefüllen des Druckkopfes über eine Pumpe und Absperrventilen verbunden ist.
Die Pumpe und die Ventile werden durch eine Steuereinrichtung geregelt, welche die Signale verarbeitet, die von einer Tinten-Messvorrichtung, die aus einem beweglichen, in dem zweiten Behälter befindlichen Schwimmer besteht, erzeugt werden. Der Schwimmer trägt einen Permanentmagneten, der in der vertikalen Bewegung des Schwimmers schrittweise dem einem oder dem anderen von zwei feststehenden Magnetfelddetektoren, die an einer Wand des zweiten Behälters angeordnet sind, gegenüberliegt. Folglich ist das Ansprechverhalten der Pegelmessvorrichtung nicht kontinuierlich, wenn er sich von dem vollen Zustand in den leeren Zustand bewegt, sondern er zeigt ein Maximum an, wenn der Magnet dem einen oder dem anderen Magnetdetektor gegenüberliegt, und erreicht in den Positionen dazwischen ein Minimum bevor er bis zu dem einen oder dem anderen Maximalwert in Bewegungsrichtung des Schwimmers ansteigt.
Dieser Drucker ist kompliziert in der Herstellung und anfällig für Störungen aufgrund des Vorhandenseins von hydraulischen Verbindungen zwischen dem feststehenden Hauptbehälter und dem beweglichen Druckkopf, wobei die Verbindungsleitungen, die sich bewegen müssen, um der Bewegung des Druckkopfes zu folgen, einer kontinuierlichen Biegeverformung ausgesetzt sind, was wiederum eine große Gefahr von Durchbrüchen und des Austretens von Tinte in sich birgt.
Darüber hinaus besteht bei diesem Drucker das System zur Erfassung des Tintenpegels aus beweglichen Teilen, die sich leicht verklemmen und/oder unerwartet versagen. Daneben ist die Anzeige der Pegelmessvorrichtung nicht präzise, da sie aufgrund von Nichtlinearitäten des Ansprechverhaltens der verwendeten magnetischen Sensoren und von Folgeerscheinungen der Hysterse, d. h. verschiedene Vorzeichen abhängig von der Bewegungsrichtung des Schwimmers, beeinträchtigt wird.
Die europäische Patentanmeldung Nr. 863,013 offenbart eine Tintenstrahldruckvorrichtung mit einem Satz auswechselbarer tintenbezogener Komponenten, die als ein einzelnes Tintenzuführsystem für jede verschiedene Farbtinte zusammen installiert und zusammen ausgewechselt werden. Der Satz umfasst einen Tintendruckkopf mit einer Einlassöffnung, ein Tintenzufuhrmodul, und ein Druckkopf-Servicemodul, die jeweils manuell durch einen Bediener an einem Tintenstrahldrucker anbringbar sind. Das Tintenzufuhrmodul enthält genügend Tinte, um ein ganzes Tintenkopfreservoir mehrere Male wiederzubefüllen, bevor die zu erwartende Lebensdauer des Druckkopfs zu einem Zeitpunkt abläuft, bei dem ein Bediener den gesamten Satz von tintenbezogenen Komponenten für eine spezielle Farbe austauschen kann. In ähnlicher Weise ist das Druckkopf-Servicemodul für einen zuverlässigen Einsatz für die zu erwartende Lebensdauer des Druckkopfes ausgelegt.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Tintenstrahldrucker, der einen Tintenbehälter mit einem hohen Fassungsvermögen hat, und das dazugehörige Tinten-Wiederbefüllsystem ohne die bei ähnlichen Vorrichtungen des Standes der Technik vorhandenen Nachteile herzustellen.
Es ist insbesondere eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen an Verkaufsstellen eingesetzten Tintenstrahldrucker herzustellen, bei dem die Tintenpatrone, die einstückig mit dem Druckkopf gebildet ist, der bezüglich dem Druckmedium beweglich ist, von einem separaten Tintenbehälter aus wiederbefüllt wird, der an dem Rahmen des Druckers angebracht ist, an dem die Patrone in Abständen, die durch die Messung der darin enthaltenen Tintenpegel festgelegt wird, verbunden ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, zur Messung des Pegels der in der Patrone enthaltenen Tinte einen statischen Widerstandsdetektor, der im Inneren der Patrone befestigt ist und zur kontinuierlichen und linearen Erfassung des Pegels der Tinte zwischen dem Patronenvollzustand und dem im Wesentlichen Patronenleerzustand geeignet ist, zu verwenden.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Tintenstrahldrucker herzustellen, bei dem die Serviceposition oder die Parkposition des beweglichen Druckkopfes mit der Wiederbefüllposition übereinstimmt.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Tintenstrahldrucker herzustellen, der mit einem innovativen Kopf-Reinigungssystem vorsehen ist, bei dem die Reinigungsklinge, die mit der gerade von dem Kopf entfernten Tinte beladen ist, durch eine weitere Reinigungsklinge ersetzt wird.
Gemäß den der Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben wird ein Tintenstrahldrucker vorgeschlagen, der mit einem Tintenbehälter hohem Fassungsvermögen versehen ist und wie im Anspruch 1 definiert gekennzeichnet ist.
Die Eigenschaften der Erfindung ergeben sich klar aus der Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform durch ein nicht-einschränkendes Beispiel anhand der Figuren der beigefügten Zeichnungen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine perspektivische Außenansicht eines Tintenstrahldruckers gemäß der vorliegenden Erfindung, der an Verkaufspunkten (POS) zum Einsatz kommt;
2 zeigt eine perspektivische Ansicht des inneren Aufbaus des Druckers in 1;
3a, b zeigen jeweils eine perspektivische Ansicht der Tintenpatrone, die einstückig mit dem Druckkopf gebildet ist, und eine Schnittdarstellung desselben;
4 zeigt eine perspektivische Ansicht teilweise im Schnitt des Hauptbehälters und des Kopfes in der Ruhe- und gleichzeitigen Wiederbefüllposition;
5 zeigt eine perspektivische Ansicht der Ruhe- und Wiederbefüllstationen, die an dem Hauptbehälter angebracht sind;
6 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht der Ruhe- und Wiederbefüllstationen in 5;
6a zeigt eine perspektivische Ansicht der Ruhe- und Wiederbefüllstationen, die an dem Hauptbehälter im Falle eines Farbdruckers angebracht sind;
7 zeigt eine Schnittdarstellung des Hauptbehälters in 5;
8 zeigt eine perspektivische Ansicht des flexiblen Beutels für die Tinte, der in den Hauptbehälter eingesetzt wird;
9 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht der Reinigungsgruppe des Druckkopfes;
9a, b zeigen eine perspektivische Ansicht von außen der Gruppe in 9 und der Vorrichtung zum Zurückziehen und Reinigen der Klinge;
10 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Gruppe des Geräts in 2, welche die Papierbahn hat;
11 zeigt eine Seitenansicht der Gruppe in 10;
12 zeigt eine Innenansicht der Gruppe in 10;
13 zeigt die Gruppe in 12 in gekippter Position, um einen Zugriff auf die Papierrolle zu ermöglichen;
14 zeigt in einer perspektivischen Darstellung eine Tintenpumpvorrichtung, die an dem Hauptbehälter angebracht ist;
15 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung der 14;
16 zeigt eine perspektivische Ansicht des Hauptbehälters, der in einer Pumpvorrichtung für drei verschiedene Farbtinten eingebaut ist;
17 zeigt ein Detail in 16;
18 zeigt die Tintenpegel-Erfassungseinrichtung;
19 zeigt den Rahmen, der die Wiederbefüllstation für einen Farbdrucker trägt;
20 zeigt den Programmablauf zur Vorbereitung eines neuen Kopfes, der an dem Drucker in 2 angebracht wird;
21 zeigt den Programmablauf, durch den das Verfahren zum Wiederbefüllen der Patrone gesteuert wird;
22 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer alternativen Ausführungsform des Hauptbehälters in 5 für die Verwendung in einem monochromatischen Drucker;
23 zeigt eine Ansicht im Schnitt eines Ventils des Hauptbehälters in 22; und
24 zeigt eine Ansicht im Längsschnitt einer Version der alternativen Ausführungsform für den Hauptbehälter in 22 für die Verwendung in einem Farbdrucker.
Genaue Beschreibung der Erfindung
In 1 ist der erfindungsgemäße Drucker in ein Gerät eingebaut, welches allgemein mit dem Bezugszeichen 1 angegeben ist und zur Ausgabe von Zahlungsbelegen, die auf einem Papierstreifen, auf Verkaufsstreifen oder auf einem von den Kunden zugeführten Druckmedium gedruckt sind, wobei dieses Gerät 1 vorzugsweise in Kombination mit einer Registrierkasse an den sog. Verkaufspunkten (POS) z. B. in einem Großmarkt.
Das Gerät 1 ist in ein Gehäuse 2 eingesetzt, das im Wesentlichen aus drei Teilen besteht, die idealer Weise durch eine Trennlinie 3 zwischen einem Basisteil 4 und dem hinteren Teil 5 und durch eine Linie 6 entsprechend der inneren Papierbahn 7, die im Folgenden näher beschrieben ist, getrennt sind, die einen vorderen Block 8 von der Basis 4 und von dem hinteren Teil 5 trennt. Die Basis 4 weist vorzugsweise den Abschnitt auf, der das gesamte Gerät elektronisch steuert und verwaltet. Das hintere Teil 5 umfasst mehrere mechanische Hilfsgruppen, die an einem Hilfsrahmen angebracht sind, wie z. B. eine automatische Schneidvorrichtung, einen Sitz für die Papierrolle und einen Haupttintenbehälter mit großem Fassungsvermögen.
Der vordere Block 8 umfasst eine Druckgruppe aufweisend einen beweglichen Druckkopf mit eigener Patrone und eigenem Mechanismus zum Antreiben des Druckkopfes und zum Zuführen der verschiedenen, nicht in der Figur gezeigten, Druckmedien.
In dem vorderen Teil weist das Gehäuse 2 eine horizontale Öffnung 9 auf, von welcher eine Ablage 10 zum Einführen der Dokumente, auf denen der Druckvorgang erfolgen soll, vorsteht.
In dem oberen Teil weist das Gehäuse 2 an dem Ende der Papierbahn einen Querschlitz 11 auf, aus dem die bedruckten Dokumente, die in die Öffnung 9 eingezogen wurden, sowie die (nicht gezeigten) Belegstreifen, die von dem Bediener mittels einer in dem Schlitz 11 befindlichen Schneideinrichtung 12 durchtrennt werden, ausgegeben werden. Des Weiteren befindet sich an dem oberen Teil des Gehäuses eine kleine Konsole 14, in der mehrere Tasten zum Steuern des gesamten Gerätes enthalten sind.
Insgesamt zeichnet sich das Gehäuse 2 durch seine äußerst kompakte Größe aus, um nicht zu viel Platz an der Arbeitsfläche des Kassenangestellten in Anspruch zu nehmen.
2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht den inneren Aufbau des Geräts 1, wobei die jeweiligen mechanischen Bauteile von einem Hauptrahmen 20 getragen werden. Insbesondere ist an dem Rahmen 20 eine Druckeinheit 21 angebracht aufweisend einen Tintenstrahldruckkopf 22, der mit seiner Tintenzufuhrpatrone 25 einstückig verbunden ist und vom wiederbefüllbaren Typ ist und einen nicht sichtbaren schwammartigen Körper enthält, der die Tinte in den kapillaren Hohlräumen zurückhält. Der Kopf 22 und die jeweilige Patrone 25 sind an einem beweglichen Schlitten 26 angebracht, der in Querrichtung von einem Motor 23 mittels eines Riemens 27 entlang horizontaler, feststehender Führungen 28 angetrieben wird.
Der Druckkopf 22 eignet sich zum Bedrucken von Printmedien unterschiedlicher Arten und Formate, unter denen sich ein Papierstreifen 30 befindet, auf den das Logo oder der Geschäftsname der Verkaufsstelle und eine Auflistung der Transaktionen mit der zu zahlenden Gesamtsumme und dem Wechselgeld normalerweise gedruckt wird. Der Streifen 30 wird von dem Bediener mittels einer manuellen Schneideinrichtung 12 oder nach freiem Ermessen des Bedieners von einer automatischen Schneideinrichtung 34, die am oberen Teil 34a des Geräts 1 angeordnet ist, in Verkaufsbelege geschnitten und dem Kunden ausgehändigt.
Der Beleg 30 wird von einer Rolle 32 abgerollt, die in einem inneren Sitz 33 abgelegt ist und nicht in 2 zu sehen ist, die jedoch durch das Zurückwerten des oberen Teils 34a (12&13) erreichbar ist.
Der Druckkopf 22 eignet sich auch zum Bedrucken eines Papiermediums mit größeren Abmessungen als das Band 30, wie z. B. Kundenrechnungen, Schecks usw. Diese Dokumente werden an einer vorderen Ebene 10 eingeführt und mittels Vorschubrollen 37, die von einem (in 10 gezeigten) Motor 38 angetrieben werden, in Richtung auf den Druckbereich entlang einer Papierbahn 36 (2), die an der Ablageebene 10 beginnt und in Übereinstimmung mit einer der Schneideinrichtungen 12 oder 34 endet, in Bewegung gesetzt.
Entlang der Papierbahn befinden sich – wie aus dem Stand der Technik bekannt – Sensoren, die in Verbindung mit einer (nicht in den Zeichnungen gezeigten) elektronischen Steuereinheit den Motor 38 steuern, um die Dokumente zunächst in einer kontinuierlichen Bewegung zum Druckkopf 22 und anschließend in einer in einzelne Abständen unterteilte Bewegung (Zeilenvorschub) während des Druckens vorzuschieben.
Auf der rechten Seite des Geräts 1 befindet sich ein Behälter 35 für die Tinte mit großem Fassungsvermögen, wie z. B. 200 ml, der – wie im Folgenden genauer beschrieben – hauptsächlich vorgesehen ist, um die Patrone 25 wiederzubefüllen. Der Behälter 35 ist in Übereinstimmung mit einem Hub-Ende E des Druckkopfes 22 (auf der rechten Seite in 2) positioniert, wo auch die sog. Servicestation S (5) positioniert ist, in welcher der Kopf 22 jedes Mal geparkt wird, wenn er einen Druckvorgang beendet hat.
Folglich hält bei dem erfindungsgemäßen Drucker der Druckkopf bei Bedarf entweder zum Parken und Reinigen oder zum Wiederbefüllen mit Tinte in einer einzigen Hubposition E an.
Druckeinheit
Die Druckeinheit 21 des bekannten Typs ist in den 3a und 3b jeweils in einer perspektivischen Ansicht und in einer Ansicht im Längsschnitt gezeigt, auf welche im Folgenden Bezug genommen wird. Die Einheit 21 umfasst die Patrone 25 für die Tinte und den Tintenstrahldruckkopf 22 des bekannten Typs. Die Patrone 25 besteht aus einem im Wesentlichen parallelepiped-förmigen Behälter 40, der einen schwammartigen Körper 41 mit in Verbindung stehenden Zellen enthält, die durch Kapillarität eine bestimmte Tintenmenge speichern können. Der Tintenstrahldruckkopf 22 des bekannten Typs ist an einer hinteren Wand 42 der Patrone 25 einstückig angebracht, die von einem vorstehenden Abschnitt 42a der Wand 42 getragen wird und besteht aus einer Siliziumplatte 44, die mehrere Schichten trägt, in denen die Ausstoßkammern, die Heizelemente (Widerstände) und eine entsprechende Vielzahl von Tintentröpfchen-Ausstoßdüsen 45 gebildet sind, die von dem schwammartigen Körper 41 über einen inneren Kanal 46 versorgt werden.
Die Patrone 25 ist gegenüberliegend der Wand 42 durch einen Deckel 47 verschlossen, an dem zwei Elektroden 48 angebracht sind, die sich in das Innere des schwammartigen Körpers 41 erstrecken und als ein Sensor Rs (19) für den Tintenpegel in der Patrone 25 fungieren. Der Sensor Rs erfasst den elektrischen Widerstand der in dem Schwamm 41 enthaltenen Tinte in dem Bereich zwischen den Elektroden 48, der einem den Elektroden zugeführten Stromimpuls entgegengesetzt wird. Die beiden Elektroden 48 stehen von dem Deckel 47 mit entsprechenden Metallknöpfen 49 zum Anschließen an einen Schaltkreis CR (18) nach außen vor, um den in der Patrone 25 vorhandenen Tintenpegel zu ermitteln. Der Schaltkreis CR ist hierin nicht näher beschrieben, da dieser bereits in der italienischen Patentschrift Nr. 1.245.065 entsprechend EP 509 747 A veröffentlicht ist.
Die Druckeinheit 21 ist an dem Schlitten 26 (3b&4) mittels eines Hebels 51 verriegelt, der an dem Schlitten 26 schwenkbar befestigt ist und im Gegenuhrzeigersinn in eine geschlossene Position in Richtung auf den Deckel 47 der Patrone 25 gedreht wird, wobei der Hebel 51 durch eine in 4 gezeigte Arretierung 52 verriegelt ist. Der Hebel 51 trägt zwei Kontaktköpfe 53, die so angeordnet sind, dass sie einen elektrischen Kontakt mit den beiden entsprechenden Knöpfen 49 herstellen. Die beiden Kontaktköpfe 53 sind mit einem Flachkabel 55 elektrisch verbunden, über welches die für die Bestimmung des Tintenpegels in der Patrone 25 benötigten Signale an den Erfassungsschaltkreis CR übertragen werden. Das Flachkabel 55 ist mit einem weiteren Flachkabel 55a (2&4) elektrisch verbunden, welches die Verstellsignale für den Druckkopf 22 führt.
Um die Eigenständigkeit des Druckers 22 zu erhöhen, kann die erfindungsgemäße Patrone 25 in regelmäßigen Abständen mit Tinte wiederbefüllt werden, die von dem Erfassungsschaltkreis CR festgelegt werden, ohne dabei die leere Patrone ersetzen zu müssen oder diese zum Wiederbefüllen herausnehmen zu müssen, wodurch ein laufender Druckvorgang unterbrochen wurde.
Das Wiederbefüllen der Patrone 25 gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt durch das Transferieren von Tinte aus dem Hauptbehälter 35 mit großem Fassungsvermögen bezüglich dem Fassungsvermögen der Patrone 25, der in einem geeigneten Sitz 57 (2), der von einem Rahmen 20 getragen wird, angeordnet ist.
Dementsprechend kann das Wiederbefüllen mit Tinte aus dem Hauptbehälter 35 zur Patrone 25 sehr oft und auch bei jedem Anhalten des Kopfes 22 in der Servicestation S (5) erfolgen, wobei die Abmessungen und das Fassungsvermögen der Patrone 25 im Vergleich zur Patrone eines nicht wiederauffüllbaren Kopfes, d. h. einem Einwegkopf, sehr stark verringert sein können.
Bei einem nicht einschränkenden Beispiel wird davon ausgegangen, dass die Patrone 25 ein Minimum von 3 cm³ und normalerweise 5 cm³ Tinte enthalten kann, während der Hauptbehläter 35 bis zu 200 cm³ Tinte enthalten kann. Folglich können, bevor sich die Tinte in dem Hauptbehälter 35 zu Ende neigt, in etwa 40 Nachfüllungen vorgenommen werden.
Der Hauptbehälter 35 besteht aus einem parallelepiped-förmigen Kunststoffbehälter 58 (4&7) mit einer obern Wand 59, die abnehmbar ist, so dass ein Faltbeutel 60 aus einem sehr elastischen, wasserdichten Material, wie z. B. aus Polyethylenaluminat (8) von oben her in den Behälter 58 eingesetzt werden kann. Der Beutel 60 ist an dem Boden mit einer rhomboid-förmigen Kappe 62 verschweißt, die mit einer seitlichen Wiederbefüllöffnung 64, die unter Verwendung eines Stopfens 64 (5) verschlossen wird, zum Zwecke des Wiederbefüllens mit Tinte und einem Abflussrohrabschnitt 66 versehen ist, der zum Zuführen der Wiederbefüllmittel der Patrone 25 in der im Folgenden beschriebenen Art und Weise verwendet wird.
Um abrupte Unterbrechungen der Druckaktivität des Kopfes 22 zu vermeiden, erfolgt das Wiederbefüllen der Patrone 25 mit Tinte, die aus dem Hauptbehälter 35 bezogen wird, wenn sich der Druckkopf 22 in der Hub-Ende-Position E (2) jenseits eines Druckzeilenendes in Übereinstimmung mit der Servicestation S (4) befindet, in der der Kopf 22 gereinigt wird und in der er in Leerlaufperioden in einer geschlossenen, feuchten Umgeben geparkt wird, um ein Austrocknen der Tinte in den Düsen zu verhindern.
Die Service Station S ist an einem selbststehenden Kunststoffrahmen 68 (5&6) befestigt, der durch Arretiervorrichtungen 69 abnehmbar an dem Behälter 58 des Hauptbehälters 35 befestigt werden kann, und gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist insbesondere der Rahmen 68 an einer vorderen Wand 70 des Behälters 58 befestigt und kann aufgrund der Gleitverbindung durch die Arretierungen 69 zwischen den entsprechenden Schlitzen 69a kleine vertikale Verstellbewegungen in Kontakt mit der Wand 70 ausführen, wie im Folgenden zu sehen.
Die Servicestation S umfasst eine Weichgummikappe 72, die in Draufsicht betrachtet rechteckförmig gebildet ist und mit einem kontinuierlichen aufragenden Rand 73 versehen ist, der mit einer vorderen Fläche 43 (3a) des Kopfes 22 in Berührung gehalten wird, so dass sämtliche Düsen 45 darin eingeschlossen sind.
Die Kappe 72 ist an einer Kunststoffhalterung 74 (5&7) angebracht, die insofern in Halterichtung der Kappe 72 elastisch federnd ist, als dass sich die Halterung 74 um eine kurze Hublänge in einem vorstehenden Sitz 75, der Teil des Rahmens 68 ist, gegen die Wirkung einer Feder 76 verschieben kann.
Kopfreinigungssystem
Es ist bekannt, dass während des Druckens eine bestimmte Tintenmenge an der äußeren Oberfläche um die Düsen herum zurückbleibt. Es ist daher erforderlich, den Kopf nach einer bestimmten Zeitdauer zu reinigen, um ein Beschmutzen des Mediums, welches bedruckt wird, zu vermeiden.
Zu diesem Zweck wird an dem Tintenstrahldrucker gemäß der Erfindung ein Reinigungssystem angeordnet, das jedes Mal, wenn der Kopf in Übereinstimmung mit der Servicestation S anhält, in Aktion tritt.
Das System zum Reinigen der Düsen 45 des Druckkopfes 22 (3a) umfasst eine Reinigungsgruppe P (5&9), die an dem Rahmen 68 neben der Kappe 72 angebracht ist, und zwar in einer Position vor der Kappe in der Richtung betrachtet, in der sich der Kopf 22 der Servicestation S nähert. Die Reinigungsgruppe P ist in einem Aufnahmegehäuse 78 angeordnet, das mit Führungen 79 versehen ist, die mit entsprechenden einstückig mit dem Rahmen 68 (6) gebildeten Gegenführungen 80 gekoppelt sind, um es der Reinigungsgruppe P zu ermöglichen, begrenzte Verstellbewegungen in Richtung auf und von dem Kopf 22 weg zu ermöglichen. Im Grunde muss die Reinigungsgruppe P aus der Bewegungsbahn des Kopfes entfernt werden, wenn sich letzterer der Hub-Ende-Position E näher, und muss anschließend näher zu dem Kopf verbracht werden, um das Reinigen der Düsen durchzuführen, während sich der Kopf in der Servicestation S befindet. Insbesondere wird die Reinigungsgruppe P von dem Rahmen 68 durch ein elastisches Element 81 (9b), das sich zwischen dem Gehäuse 78 und dem Rahmen selbst befindet, auf Abstand gehalten.
Die Reinigungsgruppe P umfasst eine rotierende Scheibe 82, die aus einem weichen, elastischen Gummi besteht und mit mehreren radialen Vorsprüngen oder Reinigungsklingen 83 (9) ausgebildet ist, wie z. B. vier in einem Winkel von 90° voneinander angeordnete Reinigungsklingen 83, wobei jede Klinge 83 eine gerade Kante 84 aufweist, die im Betrieb parallel zur vorderen Fläche 43 (9a) des Kopfes 22 angeordnet ist, um über diese zu gleiten und die Tinte, die sich während des Druckens um die Düsen herum abgelagert hat, zu entfernen, die andernfalls durch das Antrocknen die Wirksamkeit der Düsen beeinträchtigen würde.
Die Scheibe 82 ist an einer Buchse 85 mittels eines kreuzförmigen Kupplungselementes 86 angebracht. Die Buchse 85 ist wiederum an einem Zapfen 87 befestig, der mit einem Zahnrad 88 mittels einer unidirektionalen Kupplung der bekannten Art verbunden ist, die aus einer Schraubenfeder 89 besteht, die mit einem Spiel zwischen der Buchse 85 und dem Zapfen 87, der drehbar an dem Aufnahmegehäuse 78 befestigt ist, eingesetzt ist. Wenn das Zahnrad 88 in einer solchen Richtung in Drehung versetzt wird, dass eine Zunahme des Durchmessers der Feder 89 bewirkt wird, werden die Buches 85 und folglich die Scheibe 82 in Drehung versetzt. Umgekehrt bleibt die Buchse 85 unbewegt, wenn das Zahnrad 88 in die entgegengesetzte Richtung in Drehung versetzt wird, wenn sich der Durchmesser der Feder vergrößert.
Zusätzlich ist an dem Gehäuse 78 ein Tintensammelelement 90 angebracht, das in Form eines offenen Rings gebildet ist, konzentrisch der Scheibe 82 zugewandt angeordnet ist, und mit einer geriffelten Fläche 92 versehen ist, die mit einer Fläche der Scheibe 82 in Kontakt gebracht wird und von der Scheibe 82 die Tinte, die sich während eines jeden Reinigungsvorgangs des Kopfes ansammelt, entfernen kann.
Um zu verhindern, dass sich zu viel Tinte an jeder der Klingen 83 ansammelt, wird die Scheibe 82 um 90° im Gegenuhrzeigersinn (9b) nach jedem Abschabvorgang mittels einer Vorschiebeeinrichtung 94 (9b) gedreht, die aus einer Zahnstange 95 besteht, die an einer der Führungen 79 des Gehäuses 78 gleitet und mit dem Zahnrad 88 kämmt. Zwischen dem Zahnrad 88 und der Scheibe 82 befindet sich eine unidirektionale Kupplung 89 der bekannten Art. Die Zahnstange 95 ist fest mit dem Rahmen 68, d. h. mit dem Behälter 35, durch einen steifen Arm 96 verbunden.
Die Vorschiebeeinrichtung 94 wird durch dieselbe abwechselnde Annäherungs-/Zurückziehbewegung das Behälters 35 in Richtung des Druckkopfes 22 betätigt, wie sie auch in der Wiederbefüllphase zur Anwendung kommt, wie im Folgenden näher beschrieben.
Jedes Mal, wenn der Kopf 22 die Servicestation S erreicht, befindet sich die Reinigungsgruppe P in einer zurückgezogenen Position, so dass sich folglich der Kopf 22 an dieser ohne irgendeine Behinderung vorbeibewegt und in der Servicestation S zum Halten kommt, wie in 4 gezeigt.
An diesem Punkt wird der Behälter 35 vorgeschoben, bis ein Arm 97 (5&6), der von dem Gehäuse 78 vorsteht, mit der vorderen Wand 42 des Kopfes in Eingriff kommt, so das die Reinigungsgruppe P anhält. Eine weitere Vorschiebebewegung bewirkt, dass sich der Rahmen 68 relativ näher zur Reinigungsgruppe P heranzieht, wobei die Wirkung des elastischen Elements 81, welches zusammengedrückt wird, überwunden wird. Während dieser Annäherungsphase wird das Zahnrad 88 von der Zahnstange 95 in Drehung versetzt, die fest mit dem Behälter 35 verbunden ist. Das Zahnrad 88 ist wiederum mit der Buchse 86 durch die unidirektionale Kupplung 89 verbunden und bewirkt die Drehung im Gegenuhrzeigersinn (9b) der Scheibe 82 um einen Winkel von 90°, durch welche die Klinge 83, die mit Tinte verunreinigt ist, am Sammelelement 90 entlang gleitet und die nächste saubere Klinge vor dem Kopf 22 positioniert wird.
Anschließend wird der Kopf 22 mehrere Male vor der Reinigungsgruppe P in einer solchen Weise vor- und zurückbewegt, dass die Reinigungsklinge 83 an den Düsen entlang gleitet, um die an diesen abgelagerte Tinte zu entfernen. Während dieser Bewegung des Kopfes 22 kommt der Arm 97 mit einer vorderen Fläche des Schlittens 26 in Berührung, um die Scheibe 82 im richtigen Abstand von dem Kopf 22 zu halten, so dass die Kante 94 über die vordere Fläche 43 des Kopfes 22 mit dem richtigen Maß der Überschneidung gleitet.
Danach wird der Behälter 35 zurückgezogen. Das elastische Element 81 wird freigegeben, so dass der ursprüngliche Abstand zwischen der Reinigungsgruppe P und dem Rahmen 68 hergestellt wird. Während dieser relativen Bewegung zwischen der Gruppe P und dem Rahmen 68 bewirkt die Zahnstange 95 eine Drehung des Zahnrads 88 im Leerlauf, d. h. ohne die Übertragung einer Bewegung auf die Reinigungsscheibe 82, da die unidirektionale Kupplung 89 nicht aktiv ist.
Die Klingen 83 können auch aus einer Anzahl von mehr als vier bestehen, und es ist allgemein klar, dass wenn die Anzahl der Klingen, wie z. B. die mit dem Bezugszeichen 83 bezeichneten, erhöht wird, die Funktion der Scheibe 82 verbessert wird. Es ist jedoch davon auszugehen, dass vier Vorsprünge einen guten Kompromiss zwischen der Optimierung der Scheibe 82 und der Gesamtabmessungen der Reinigungsgruppe P darstellen.
Tintenwiederbefüllsystem
Wie vorstehend bereits angedeutet, kann, um die Wirksamkeit und Selbständigkeit der Drucker zu erhöhen und um abrupte Unterbrechungen des Druckvorgangs zu vermeiden, oder allgemein ausgedrückt, um die Betriebskosten zu senken, die Patrone 25 des Kopfes 22 jedes Mal erneut mit Tinte aus dem Hauptbehälter 35 wiederbefüllt werden, wenn er sich unbewegt in der Servicestation S befindet und der Erfassungsschaltkreis CR eine Unterversorgung mit Tinte in der Patrone 25 feststellt.
Zur Erfüllung dieser Bedingungen sind gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung Wiederbefüllmittel 100 (5&7) vorgesehen, die die Eigenschaft des Kapillarelementes 101 nutzen, um die Übertragung von Tinte aus dem Hauptbehälter 35 zur Patrone 25 zu bewirken, indem das Kapillarelement 101 mit dem schwammartigen Körper 41, der sich in der Patrone 25 befindet, für kurze Zeitabschnitte in hydraulischen Kontakt gebracht wird. Genau zu diesem Zweck ist eine Öffnung 50 in der Wand 42 der Patrone 25 (3) gebildet, durch die ein Teil des schwammartigen Körpers 41 sichtbar ist.
Die Wiederbefüllmittel 100 sind an demselben selbstständigen Rahmen 68 angebracht, der die Servicestation S trägt, jedoch an einer höheren Position als letztere. Die Wiederbefüllmittel 100 bestehen aus dem Kapillarelement 101 mit hoher Kapillarität, das stirnseitig von einer Schutzhülle 102 vorsteht, die mit der Öffnung 50 in der Patrone (3a) immer dann ausgerichtet ist, wenn sich letztere, an ihrem Schlitten 26 befestigt, unbewegt in der Servicestation S befindet.
Das Kapillarelement 101 umfasst einen Zylinder aus einem schwammartigen Material hoher Kapillarität, der in einem geeigneten Sitz 104 (7), der in einer Halterung 105 gebildet ist, auf der Innenseite des Halterahmens 68 aufgenommen ist.
Alternativ kann das Kapillarelement 101 durch ein faserartiges Element ersetzt werden, das aus einem Bündel paralleler Fasern besteht, die in dem Sitz 104 in der Montagephase verpackt werden.
Der Sitz 104 steht mit einem Ende eines Zuführkanals 106 in Verbindung, der vorzugsweise aus einem flexiblen Siliziumrohr 107 besteht und das mit dem anderen Ende mit dem Hauptbehälter 35 und insbesondre mit dem Auslassrohr 66 (8) des Beutels 60 in Verbindung steht.
Wie bereits vorstehend angedeutet, wird die Patrone 25 wieder mit Tinte befüllt, wenn dies durch den Erfassungsschaltkreis CR angewiesen wird, indem das Kapillarelement 101 mit dem schwammartigen Körper 41 in hydraulischen Kontakt gebracht wird.
Zu diesem Zweck werden gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung Vorschiebemittel 112 (10&11) eingesetzt, die den Behälter 35 in einer Richtung senkrecht zum Hub des Kopfes 22 bewegen, um die Wiederbefüllmittel 100 gegen die Patrone 25 zu bewegen und um insbesondere das faserartige Element 101 mit dem schwammartigen Körper 41 der Patrone 25 in hydraulischen Kontakt zu bringen.
Der Behälter 58 des Hauptbehälters 35 ist wiederum in einem starren Gehäuse 57 (2&4) untergebracht, das oben offen ist, und darin durch einen Hebel 110 verriegelt.
Das Gehäuse 57 ist an zwei Zapfen 113 (2&10) gleitbeweglich befestigt, die einstückig mit dem Rahmen 20 des Geräts 1 gebildet sind und die mit zwei Paar Schlitze 114, die auf gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 57 (4) gebildet sind, in Eingriff stehen.
Die Vorschiebemittel 112 (10&11), die das Gehäuse 57 oder genauer gesagt den darin befindlichen Hauptbehälter 35 in Bewegung setzen, umfassen einen Motor 116, der über einen Getriebezug 117 eine Zahnstange 118 bewegt, die mit einem Schlitten 119 verbunden ist. Die Zahnstange 118 und der Schlitten 119 sind an feststehenden Stiften 120, die mit entsprechenden geradlinigen Schlitzen 121 in Eingriff stehen, gleitbeweglich befestigt.
Der Schlitten 119 ist mit einer seitlich vorstehenden Schubklinke 122 ausgestattet, die mit einem Vorsprung 124 in Eingriff steht, der seitlich von dem Gehäuse 57 (4) vorsteht.
Folglich kann sich der Hauptbehälter 35 in dem erforderlichen Ausmaß bewegen, um die Wiederbefüllmittel 100 in Längsrichtung in Richtung auf die Patrone 25 bewegen, die in der Servicestation S zum Halten gekommen ist, und das Kapillarelement 101 durch die Öffnung 50 in der Patrone 25 soweit einzuführen, bis eine hydraulische Verbindung mit dem Schwamm 41 in einer solchen Weise hergestellt ist, dass ein Strömen von Tinte aus dem Behälter 35 zur Patrone 25 durch das Kapillarelement 101 einsetzt.
Am Ende eines jeden Wiederbefüllvorgangs wird der Motor aktiviert, um den Schlitten 119 in der entgegengesetzten Richtung zu bewegen, während das Gehäuse 57 infolge der Wirkung der nicht in den Zeichnungen gezeigten Rückstellfeder zurückgezogen wird.
Um die Wiederbefüllzeit weitgehend zu verkürzen umfassen die Wiederbefüllmittel 100 gemäß der Erfindung eine Hilfs-Tintenzuführveinrichtung 126, die dem Kapillarelement 101 zugeordnet ist, um die Strömung der von dem Behälter 35 zur Patrone 25 übertragenen Tinte zu erhöhen.
Die Hilfs-Tintenzuführeinrichtung 126 ist in Verlaufsrichtung des Zuführkanals 106 stromabwärts des Beutels 60 angeordnet und an einem eigenen Hilfsrahmen 128 befestigt, der mittels elastischer Arretiervorrichtungen 130 abnehmbar an dem unteren Teil 132 des Behälters 58 befestigbar ist, so dass eine Rückwand des selben Behälters gebildet wird (7&14).
Die Hilfs-Zuführeinrichtung 126 besteht aus wenigstens einer Pumpe 134 (14) vom Perestaltiktyp, die dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt ist, mit wenigstens drei Rollen 135 (15), die an der Außenfläche einer Antriebsscheibe 136 angebracht sind. Die Rollen 135 drücken einen Abschnitt 138 des Schlauchs 107 zusammen, der in einem offenen Ring um die Antriebsscheibe 136 auf der Innenseite eines ringförmigen Gehäuses 139 gewunden ist. Der Hilfsrahmen 128 weist zudem ein weiteres Gehäuse 139a, 139b auf, das identisch mit dem Gehäuse 139 ist, wie im Folgenden beschrieben, für die Verwendung von drei verschiedenen Farbtinten, wie z. B. Rot, Zyan und Blau, vorgefertigt wurde.
Die Arbeitsweise der Perestaltikpumpe ist 134 ist klar und ist wie folgt. Jede Rolle 135 drückt den Schlauch 107 zusammen und in ihrer drehenden Bewegung drücken sie schrittweise aufeinanderfolgende Bereiche des Abschnitts 138 des Schlauchs 107 zusammen, wobei die Tinte in Richtung nach vorne zu dem Kapillarelement 101 gedrängt wird. Stromabwärts der Rollen 135 nimmt der Schlauch 107 aufgrund der elastischen Wirkung wieder seine ursprüngliche Form an, wobei im Inneren ein Unterdruck entsteht, der mehr Tinte aus dem Beutel 60 zieht.
Die Antriebsscheibe 136 ist mit einer vorderen Zahnung 140 versehen, die von der Seite gegenüberliegend der Rollen 135 vorsteht und die stirnseitig mit einer Antriebsscheibe, die von einem in dem unteren Teil des Rahmens 20 befindlichen Motor in Bewegung gesetzt wird, kämmen kann.
Immer wenn der Erfassungsschaltkreis CR einen Tintenpegel in der Patrone 25 feststellt, der geringer als ein vorgegebener Wert ist, wird der Motor 116 in Gang gesetzt, um den Schlitten 119 (11) in Richtung auf den vorderen Teil des Geräts 1 (links in 11) zu bewegen. Die Klinke 122, die mit dem Vorsprung 124 des Gehäuses 57 in Eingriff steht, bewegt den Behälter 35 nach vorne, um das Kapillarelement 101 mit dem Schwamm 41 in der Patrone 25 in Kontakt zu bringen. Zum selben Zeitpunkt wird die Pumpe 134 in Reaktion auf ein Wiederbefüll-Betriebsprogramm basierend auf den in der Patrone 25 erfassten Tintenpegel aktiviert, wodurch das Kapillarelement 101 mit einem geeigneten Tintenstrom versorgt wird, um die für das Wiederbefüllen der Patrone benötigte Zeit zu verkürzen.
Während der Phase, in der der Behälter 35 Seite an Seite mit der Patrone 25 gebracht wird, um eine perfekte Ausrichtung zwischen dem Kapillarelement 101 und der Öffnung 50 in der Patrone 25 sicherzustellen, wird der Halterahmen 68 (6) relativ zu dem Behälter 58, an dem er angebracht ist, bewegt, und zwar durch die Wirkung einer abfallenden Profilierung 142 eines Paares vorstehender Arme 143, die an dem Rahmen 68 befestigt sind und mit dem Schlitten 26 in Eingriff stehen. Ein Stift 145, der ebenfalls von dem Rahmen 68 vorsteht, betätigt einen Mikroschalter, um die Vorwärtsbewegung des Behälters 35 anzuhalten, wenn das Kapil larelement 101 die genaue Position des hydraulischen Kontakts mit dem Schwamm 41 der Patrone 25 erreicht hat.
12 zeigt die Bahn des Papierstreifens 30 in einer Normalbetrieb-Situation, in der sich der Halterahmen 35 der Schneideinrichtung 34 in der geschlossenen Position befindet. Der Streifen 30 rollt von der Rolle 32 ab, bewegt sich um die Antriebsrollen 37 und tritt an der Oberseite vor der Schneideinrichtung 34 aus.
13 zeigt den Halterahmen 35 in der zurückgeworfenen Position, der einen Zugriff auf das Gehäuse 33 der Papierrolle 32 ermöglicht, um diese auszuwechseln.
In der vorstehenden Beschreibung wurde auf eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckers Bezug genommen, die zum Drucken mit einer einzigen Tinte, wie z. B. Schwarz, ausgelegt ist. Es ist klar, dass der vorangestellte Gegenstand der Erfindung im Falle eines Farbdruckers unter Verwendung von drei Grundfarben, wie z. B. Rot, Zyan und Gelb, nicht im Geringsten verändert wird.
In diesem Fall nimmt der Behälter 58 drei Beutel 60 auf, die jeweils mit einer Tinte einer der drei Grundfarben gefüllt sind. Die Wiederbefüllmittel 100 verwenden drei Kapillarelemente 101a, 101b und 101c, d. h. eines für jede Farbe (5a). In ähnlicher Weise enthält die Patrone 25 drei Fächer, die mit Tinten der Grundfarben gefüllt sind, und weist drei Öffnungen 50 auf, um einen hydraulischen Kontakt zwischen den drei Kapillarelementen 101 und den drei Schwämmen der Patrone herstellen zu können. Die Hilfs-Zuführeinrichtung 126 besteht aus drei Perestaltikpumpen 147, 148, 149 (16&17), die jeweils an einem entsprechenden Abschnitt der drei Kanäle 106, die jeden Beutel 60 mit dem entsprechenden Kapillarelement 101 verbinden, arbeiten.
Die drei Pumpen 147, 148 und 149 sind an demselben in 15 gezeigten Hilfsrahmen 128 angebracht, der bei dem Einfarben-Drucker verwendet wird. Insbesondere ist dieser Rahmen mit drei identischen Gehäusen 139, 139a und 139b versehen.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform des Hauptbehälters 35 wird, wie in 22 gezeigt, der Faltbeutel 60 (8) ausgetauscht durch ein starres Gehäusefach, das in dem Hauptbehälter 35 (3&4) ausgebildet ist. Insbesondere umfasst im Falle eines Schwarz/Weiß-Druckers der Hauptbehälter 35 ein Behältnis 258 (22), das aus Seitenwänden 259, einer Rückwand 260 und einer oberen Verschlusswand 262 besteht, die alle aus einem starren Kunststoffmaterial bestehen und in einer solchen Weise gegeneinander verschweißt sind, dass das Behältnis 258 völlig wasserdicht verschlossen ist.
Das Behältnis 258, das gemäß der vorliegenden alternativen Ausführungsform aufgebaut ist, umfasst ein einziges Fach 263, das mit schwarzer Tinte während der Herstellung aufgefüllt werden kann.
Die Rückwand 260 ist mit einem nicht gezeigten und ähnlich dem in Bezug auf die 7 und 8 beschriebenen Auslassrohr 66 versehen, das an das Siliziumrohr 107 so angeschlossen werden kann, dass die Hilfs-Zuführeinrichtung (22) mit Tinte befüllt wird.
Auf Grund der Steifigkeit der Wände 259, 260 und 262 des Behältnisses 258 würde der Druck im Inneren des Behältnisses 258 tendenziell in signifikanter Weise abfallen, wenn der Behälter aus der Hilfs-Zuführeinrichtung 226 herausgezogen wird, bis die Tintenzufuhr unterbrochen wird.
Um dies zu vermeiden ist gemäß der vorliegenden alternativen Ausführungsform eine Vorrichtung 265 (22), die den Druck im Inneren des Behältnisses 258 bezüglich des Aussendrucks kompensiert, für die Verwendung vorgesehen.
Die Kompensationseinrichtung 265 umfasst ein kleines Einweg-Ventil 266 (23), das in der oberen Wand 262 sitzt und das die Funktion hat, Luft von außerhalb in das Behältnis 258 einzuleiten, wenn die darin enthaltene Tinte aufgebraucht wird, um den Druck im Inneren des Behältnisses bezüglich des Umgebungsdrucks zu kompensieren.
Das Ventil 266 besteht vorzugsweise aus einem runden, konkaven, scheibenförmigen elastischen Element 267 (23), das an einer Halterung 268 angebracht ist, die wiederum in eine Öffnung 269 in der Wand 262 eingesetzt ist. Eine Stange 270, die das Ventil 266 trägt, ist in eine zentrale Öffnung der Halterung 268 soweit eingeschoben, dass die Kante 271 der Scheibe 267 leicht an der Oberfläche der Halterung 268 aufliegt, wobei seine eigene Konvexität der Innenseite des Behältnisses 258 zugewandt ist.
Die Halterung 268 wird auch durch mehrere Verbindungsöffnungen 272, die auf der Innenseite der Kante 271 der Scheibe 267 und somit an der von derselben Scheibe 267 definierten Schirmfläche angeordnet sind, durchdringen.
Wenn der Druck im Inneren des Behältnisses 258 relativ zum Aussendruck abfällt, hebt folglich die Außenluft, die gegen die konvexe Fläche der Scheibe 267 drückt, die Kanten 271 an und strömt selbst in das Behältnis, wobei der Innendruck auf einen Pegel, der in etwa dem Außendruck entspricht, gebracht wird.
Entsprechend umfasst auch im Falle eines Farbdruckers das Behältnis 258 drei Fächer 275, 276 und 277, die durch starre Wände 278, 280 (24), die mit den Wänden 259, 260 und 262 des Behältnisses 258 verschweißt sind, voneinander getrennt sind. Die drei Fächer 275, 276 und 277 fungieren daher als abgedichtete Behälter für drei Farbtinten, welche die Faltbeutel, die dem Beutel 60 (8), ähnliche sind, ersetzen.
An der oberen Wand 262 des Behältnisses 258 (24) sind drei Einrichtungen 282, 283 und 284 vorgesehen, die den Innendruck eines jeden Fachs 275, 276 und 277 in genau der gleichen Weise wie die Ventileinrichtung 266 (23) kompensieren, die daher der Einfachheit wegen nicht genauer beschrieben werden.
Die drei Kompensationseinrichtungen 282, 283 und 284 arbeiten völlig unabhängig voneinander, abhängig von der Änderung des Drucks im Inneren der Fächer 275, 276 und 277, die durch die unterschiedlichen Mengen an Farbtinte erzeugt wird, die von der Hilfs-Zuführeinrichtung 126 zum Speisen der Wiederbefüllvorrichtung 100 entnommen wird.
Regelung und Steuerung des Wiederbefüllens mit Tinte
Die Regelung und Steuerung der Phasen des Wiederbefüllens der Patrone 25 mit Tinte aus dem Hauptbehälter 35 erfolgt durch eine Elektronikeinheit des bekannten Typs, die auch alle anderen Funktionen des Druckers gemäß der vorliegenden Erfindung regelt.
Insbesondere empfängt die Steuerungseinheit Signale betreffen den Tintenpegel im Inneren der Patrone 25 von dem Erfassungsschaltkreis CR (18).
Jedes Mal, wenn ein neuer Originalkopf in den Drucker eingesetzt wird, vollzieht sie eine Initialisierungsprozedur (20), um in einem Speicher M (3a&3b), der sich in der Patrone 25 befindet, mehrere Refernzdatenwörter zu laden, die von dem Drucker bei der späteren Verwendung des Kopfes verwendet werden, wie zum Beispiel:

– den VOLL-Wert, d. h. die Patrone ist voll mit Tinte;
– den REF-Wert, d. h. für die Normalreferenz zum Starten des Wiederbefüllens;
– den LOW1-Wert, d. h. die Obergrenze des Zugriffsfensters;
– den LOW2-Wert, d. h. die Untergrenze des Zugriffsfensters, entsprechend einer Situation, bei der die Patrone leer ist.

Die Initialisierungsprozedur wird in den folgenden Schritten (20) ausgeführt:
Schritt 150: ein Stromimpuls wird dem Sensor Rs zugeführt;
Schritt 151: der CR-Schaltkreis erfasst einen Widerstandswert entsprechend einem Zustand, bei dem die Patrone voll (VOLL) ist;
Schritt 152: die Umgebungstemperatur wird in einem Bereich benachbart zur Patrone 25 in einer auf dem Gebiet üblichen Art und Weise gemessen;
Schritt 153: die gemessene Temperatur wird mit einem Referenzwert von 25°C verglichen;
Schritt 154: wenn der gemessene Temperaturwert 25°C beträgt, wird der im
Schritt 151 erfasste VOLL-Wert in dem Speicher M gespeichert;
Schritt 155: wenn der gemessene Temperaturwert von 25°C verschieden ist, wird der im Schritt 151 erfasste VOLL-Wert erneut auf der Grundlage des Stromwertes der Temperatur mittels eines Konvertierungsalgorithmus, der im Speicher M gespeichert ist, berechnet und anschließend gespeichert;
Schritt 156: Berechnen und Speichern des REF-Wertes, zwischen 40% und 60% des VOLL-Wertes;
Schritt 157: Berechnen und Speichern des LOW1-Wertes, zwischen 35% und 45% des REF-Wertes;
Schritt 158: Berechnen und Speichern des LOW2-Wertes, der üblicherweise kleiner als der REF-Wert ist;
Schritt 159: Speichern der Werte von anderen bei der Regelung des Wiederbefüllens sowie beim Betrieb des Kopfes verwendeten Parametern, wie z. B.: Leitfähigkeit der Tinte, Herstellungstoleranzen für die Position der Elektroden 48; Toleranzen der Bauteile des CR-Schaltkreises; die Anzahl der möglicherweise bereits ausgestoßenen Tintentröpfchen bei der Bestandsaufnahme von nicht neuen Köpfen usw..
Nach der Durchführung der Initialisierung des Kopfes kann die elektronische Regelungseinheit der Tendenz des Tintenverbrauchs des Kopfes während des Druckens folgen. Das Regeln des Wiederbefüllens mit Tinte erfolgt daher gemäß den folgenden Schritten (21):
Schritt 160: die Regelungseinheit überprüft, ob sich ein Kopf in dem Schlitten 26 befindet;
Schritt 161: Lesen aus dem Speicher M, der sich an der Patrone 25 befindet, der VOLL-, REF-, LOW1- und LOW2-Werte;
Schritt 162: Lesen aus dem Speicher M der Anzahl der bereits ausgestoßenen Tintentröpfchen;
Schritt 163: Vergleichen der Anzahl der ausgestoßenen Tintentröpfchen in Relation zur Lebensdauer des Kopfes;
Schritt 164: wenn die Lebensdauer des Kopfes abgelaufen ist, wird eine Nachricht zum Auswechseln des Kopfes ausgegeben;
Schritt 165: wenn der Kopf weiterhin drucken kann, wird der Umgebungstemperaturwert in der Nähe des Kopfes gelesen;
Schritt 166: Vergleichen der gemessenen Temperatur mit dem Wert von 25°C;
Schritt 167: wenn die gemessene Temperatur von 25°C verschieden ist, werden die VOLL-, REF-, LOW1- und LOW2-Werte erneut berechnet;
Schritt 168: wenn die gemessene Temperatur 25°C beträgt, wird der Sensor Sr aktiviert, um den Stromwert für den Tintenpegel in der Patrone 25 zu erhalten;
Schritt 169: der Strompegelwert wird mit den berechneten LOW1- und LOW2-Werten verglichen;
Schritt 170: wenn der Pegel niedriger als LOW1 ist, betätigt die Steuereinheit den Motor 116 (10), um den Behälter 35 Seite an Seite mit der Patrone 25 anzuordnen und einen hydraulischen Kontakt zwischen dem Kapillarelement 101 und dem Schwamm 41 herzustellen; die Pumpe 134 (14) wird zum Wiederbefüllen der Patrone für eine vorbestimmte Zeitdauer aktiviert;
Schritt 171: Aktivieren des Sensors Sr zum Erfassen des neuen Tintenpegels;
Schritt 172: Vergleichen des erfassten Pegels mit dem REF-Wert;
Schritt 173: wenn der erfasste Pegel größer als REF ist, bedeutet dies, dass die Patrone 25 zu mehr als 50% des VOLL-Wertes gefüllt wurde, so dass folglich die Steuereinheit die Pumpe 134 stoppt und das Zurückziehen des Behälters 35 anweist, und der Druckvorgang kann fortgesetzt werden;
Schritt 174: wenn der erfasste Pegel geringer als REF ist, wird überprüft, ob der Strompegel höher als der vorher im Schritt 168 erfasste Pegel ist;
Schritt 175: wenn der Vergleich erfolgt ist, kehrt die Prozedur zurück zu Schritt 170, um einen neuen Wiederbefüllzyklus in Gang zu setzen; wenn daraufhin der Pegel geringer als REF ist und bei Schritt 174 keine Zunahme des Pegels festgestellt wurde, dann ist der Hauptbehälter leer, woraufhin der Druckvorgang ab Schritt 173 wieder aufgenommen wird, um die in der Patrone 25 noch vorhandene Tinte aufzubrauchen;
Schritt 176: wenn X-Punkte gedruckt wurden, wobei X einen Wert im Bereich von mehreren Millionen Punkten hat, wird die Anzahl der ausgestoßenen Tröpfchen im Schritt 177 aktualisiert, und der Vorgang wird ab Schritt 163 bis Schritt 169 wiederholt, wobei aller Wahrscheinlichkeit nach ein Pegel, der niedriger als LOW2 ist, erfasst wird, so dass im Schritt 178 eine Nachricht angezeigt wird, dass der Hauptbehälter 35 ausgewechselt werden muss.
Es ist daher klar, dass gemäß der Erfindung bei einem einzigen Sensor Sr, der an der Patrone 25 des Druckkopfes 22 angeordnet ist, sowohl der Füllzustand der Patrone als auch der Füllzustand des Hauptbehälters 35 erfasst werden kann.

Claims

Tintenstrahldrucker mit einem Druckkopf (22), der vor einem Druckmedium (30) bewegbar ist, einem Hilfsbehälter (25) für Tinte, der einstückig mit dem Druckkopf (22) gebildet ist und der einen schwammartigen Körper (41) enthält, einem Erfassungsschaltkreis (CR) für den Pegel der Tinte in dem Hilfsbehälter (25), einem Hauptbehälter (35) für die Tinte, der an einem Rahmen (20) des Druckers angeordnet ist, und Wiederbefüllmitteln (100, 126), die wahlweise aktivierbar sind, um eine vorbestimmte Tintenmenge aus dem Hauptbehälter (35) zu dem Hilfsbehälter (25) in vorbestimmten Zeitintervallen zu übertragen, dadurch gekennzeichnet, dass die Wiederbefüllmittel (100, 126) wenigstens ein Kapillarelement (101) mit hoher Kapillarität und eine Hilfs-Tintenzuführeinrichtung (126), die dem an dem Hauptbehälter (35) angebrachten Kapillarelement (101) zugeordnet ist, umfassen, wobei das Kapillarelement (101) einen hydraulischen Kontakt mit dem schwammartigen Körper (41) herstellen kann, um durch Kapillarität die Tinte aus dem Hauptbehälter (35) zum Hilfsbehälter (25) zu übertragen, und wobei die Hilfs-Tintenzuführeinrichtung (126) mit dem Kapillarelement (101) zusammenarbeiten kann, um den Tintenfluss von dem Hauptbehälter (35) zum Hilfsbehälter (25) zu erhöhen, wenn der Druckkopf (22) in einer Servicestation (S) geparkt wird, und zwar jedes Mal, wenn der Erfassungsschaltkreis (CR) einen Tintenpegel in dem Hilfsbehälter (25) feststellt, der niedriger als ein vorher festgelegter Wert (REF) ist.
Drucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptbehälter die Wiederbefüllmittel (100), die Servicestation (S) und die Hilfs-Zuführeinrichtung (126) trägt.
Drucker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Kapillarelement (101) und die Servicestation (S) an einem Tragrahmen (68) angebracht sind und die Hilfs-Zuführeinrichtung (126) an einem eigenen Rahmen (128) angebracht ist, wobei der Tragrahmen (68) und der eigene Rahmen (128) durch elastische Arretiermittel (69, 130) jeweils an einer vorderen Wand (70) und an einer hinteren Wand (132) des Hauptbehälters (35) abnehmbar befestigt sind.
Drucker nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wiederbefüllmittel (100, 126) direkt mit dem Hauptbehälter (35) durch einen Förderkanal (106) aus einem elastischen und flexiblen Material verbunden sind, wobei der Kanal (106) mit der Hilfs-Zuführeinrichtung (126) zusammenarbeitet, um Tinte aus dem Hauptbehälter (35) zum kapillaren Körper (101) zu übertragen.
Drucker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfs-Zuführeinrichtung (126) wenigstens eine Perestaltikpumpe (134) umfasst, die zwischen dem Hauptbehälter (35) und dem Kapillarelement (101) angeordnet ist, wobei die Perestaltikpumpe (134) auf den Kanal (106) einwirkt, um das Wiederbefüllen mit Tinte in Gang zu setzen.
Drucker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Druckkopf (22) zum Drucken mit drei verschiedenfarbigen Tinten ausgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wiederbefüllmittel (100) drei Kapillarelemente (101a, 101b, 101c) mit hoher Kapillarität umfassen, und dass die Hilfs-Tintenzuführeinrichtung (126) drei Perestaltikpumpen (147, 148, 149) umfasst, wobei durch jedes der drei Kapillarelemente (101a, 101b, 101c) und jede der drei Pumpen (147, 148, 149) eine Tinte mit einer anderen Farbe strömt, und dass der Hauptbehälter (35) drei Faltbehälter (60) enthält, von denen jeder mit einer der verschiedenfarbigen Tinten gefüllt ist und die mit einem jeweiligen Kapillarelement (101a, 101b, 101c) durch drei Förderkanäle (106a, 106b, 106c) verbunden sind.
Drucker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kapillarelement (101) aus einem Zylinder aus schwammartigem Material mit hoher Kapillarität besteht, der in einem geeigneten Sitz (104), der in dem Tragrahmen (68) gebildet ist, aufgenommen ist.
Drucker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kapillarkörper (101) aus einem Faserelement besteht, das aus einem Bündel paralleler Fasern hergestellt ist, die beim Zusammenbau der Wiederbefüllmittel in den Sitz (104) gepackt werden.
Drucker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptbehälter (35) in ein Gehäuse (57) eingesetzt ist, welches an Zapfen (113) befestigt ist, die an dem Rahmen (20) angebracht sind und die mit zwei Paar Schlitze (114) des Gehäuses (57) gleitbeweglich verbunden sind, wobei das Gehäuse (57) aus einer Ruheposition, die von dem Druckkopf (22) entfernt ist, in eine Wiederbefüllposition bewegt wird, wobei der Behälter (35) vor dem Druckkopf (22) feststehend in der Servicestation positioniert wird, um es dem Kapillarelement (101) zu ermöglichen, den Hilfsbehälter (25) mit Tinte wlederzubefüllen.
Drucker nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Vorschiebemittel (112) zum Bewegen des Gehäuses (57) vorgesehen sind, wobei die Vorschiebemittel (112) einen Motor (116) umfassen, der kinetisch mit einem verfahrbaren Schlitten (119) über ein Getriebe (117) verbunden ist, und wobei der Schlitten (119) mit einer Schubklinke (122) versehen ist, die mit einem an dem Gehäuse (57) befestigen Vorsprung (124) in Schiebeeingriff steht.
Drucker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reinigungssystem (P) für die Düsen (45) des Druckkopfes (22), der an dem Rahmen (68) angebracht ist, neben der Servicestation (S) an einer Position vor der Station in der Richtung, entlang der sich der Kopf (22) der Servicestation (S) nähert, vorgesehen ist, wobei das Reinigungssystem (P) eine rotierende Reinigungsscheibe (82) aus einem weichen, elastischen Gummi aufweist, die mit mehreren radialen Fortsätzen (83) ausgebildet ist, die einen gleichen Winkelabstand voneinander haben, wobei jeder Fortsatz (83) eine rechteckige Kante (84) hat, und die im Betrieb nacheinander parallel zu einer Vorderseite (43) des Kopfes (22) in einer solchen Weise angeordnet werden, dass sie über diese gleiten, um die um die Düsen (45) herum vorhandene Tinte zu entfernen.
Drucker nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsscheibe (82) um einen vorbestimmten Winkel von einer Vorschiebeeinrichtung (94) gedreht wird, die von dem Hauptbehälter (35) jedes Mal, wenn sich der Behälter (35) neben dem Kopf (22) befindet, betätigt wird.
Drucker nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschiebeeinrichtung (94) ein Gehäuse (78), das bezüglich des Behälters (35) in einer Richtung senkrecht zur Bewegung des Kopfes (22) gleitet, wobei das Gehäuse in einem Abstand von dem Behälter (35) durch ein elastisches Element (81) gehalten wird, und eine Zahnstange (95) umfasst, die mit dem Behälter (35) verbunden ist und an dem Gehäuse (78) gleitet und mit einem Zahnrad (88), das mit der Reinigungsscheibe (82) verbunden ist, kämmt, wobei das Zahnrad (88) und die Reinigungsscheibe (82) an einem Zapfen (87) befestigt sind, der an dem Gehäuse (78) drehbar befestigt ist.
Drucker nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsscheibe (82) von einem Zahnrad (88) in nur einer Winkelrichtung durch eine unidirektionale Kupplung (89), die an dem Zapfen (87) befestigt und wahlweise mit der Scheibe (82) in Verbindung gebracht wird, in Drehung versetzt wird, um nacheinander verschiedene Kanten (84) in eine Position gegenüberliegend dem Kopf (22) zu bringen.
Drucker nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsscheibe (82) in seitlichem Kontakt mit einem Tintensammelelement (90), das einstückig an dem Gehäuse (87) befestigt ist, angeordnet ist, wobei das Sammelelement (90) an einer seitlichen Fläche mit einer Riffelung (92) versehen ist, die an der Reinigungsscheibe (82) während jeder Drehung gleitet, um die Tinte, die von den Düsen des Kopfes (22) entfernt wurde, auf einem der radialen Fortsätze (83) zu verteilen.