DE69701920T2

DE69701920T2 - Lippenheizelement für kontinuierlich arbeitenden Tintenstrahldrucker

Info

Publication number: DE69701920T2
Application number: DE1997601920
Authority: DE
Inventors: J. Simon
Original assignee: Kodak Versamark Inc
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1996-04-30
Filing date: 1997-04-21
Publication date: 2000-12-07
Anticipated expiration: 2017-04-22
Also published as: EP0805030A2; CA2203953A1; EP0805030B1; EP0805030A3; DE69701920D1; AU1993697A; JPH1034963A; AU714382B2

Description

Gebiet der Technik

Die Erfindung betrifft einen Tintenstrahldruck und insbesondere ein in der Schutzklappe eines Tintenstrahldruckkopfes eingebautes Heizelement.

Stand der Technik

Es sind Tintenstrahldrucker bekannt, deren Druckkopf eine oder mehrere Reihen von Öffnungen aufweist, die über einen Verteiler für unter Druck stehendes Fluid ein elektrisch leitfähiges Aufzeichnungsfluid erhalten und dieses in Reihen paralleler Strahlen ausstoßen. Drucker mit derartigen Druckköpfen bewirken die graphische Wiedergabe durch selektives Aufladen und Ablenken der Tropfen der einzelnen Strahlen und Absetzen zumindest einiger der Tropfen auf einem Druckbildträger, während die anderen Tropfen zu einem Tropfenfänger gelangen.
Während der Stillstandszeiten des Tintenstrahldruckkopfes müssen Mittel zum Verschließen des Druckkopfes vorhanden sein, damit die Tinte nicht auf der Tropfenfängerfläche trocknet oder aus den Düsen aussickert und das Gerät oder angrenzende Arbeitsflächen verunreinigt. Daher ist es wünschenswert, am Druckkopf eine Schutzklappe anzubringen, wie dies beispielsweise in der US-A- 5,475,410 gezeigt ist. Die Schutzklappe nimmt während der Anlaufzeit des Tintenstrahldruckers den Fluidfluß auf und leitet ihn durch den Tropfenfänger. In der Anlaufzeit werden die Tintenstrahlen aufgebaut, die Hochspannungselektroden getrocknet und die Aufladespannung bereitgestellt.
Die Schutzklappe lenkt den Tintenfluß vom Resonator zurück in den Druckkopf, während der Drucker eingeschaltet ist, aber nicht druckt. Die Schutzklappe kann jederzeit nach dem Anliegen der Aufladespannung geöffnet werden. Normalerweise bleibt die Schutzklappe geschlossen, während andere Drucker zugeschaltet werden oder Papier nachgeladen wird oder während Pausen der Bedienperson oder sonstigen Unterbrechungen des normalen Betriebsablaufs. Die Schutzklappe bleibt geschlossen, um im Falle verbogener Düsen oder sonstiger Druckkopfstörungen, die nicht automatisch erkannt werden, Dokumente oder andere Gegenstände unter dem Druckkopf zu schützen.
Die derzeitigen Druckköpfe sind dahingehend optimiert worden, daß die Verdunstung reduziert ist, um Änderungen der Tintenkonzentration im System zu minimieren. Durch die Optimierung wird der Luftstrom durch den Tropfenfänger auf ein Minimum reduziert. Durch den verringerten Luftstrom im Tropfenfänger wird bei geschlossener Schutzklappe die Luft im Bereich der Düsen nicht vollständig beseitigt. Die vorhandene Luft wird durch stellenweise Verdunstung aus Tintentropfen mit Wasserdampf gesättigt. Die Lufttemperatur kommt an die Tintentemperatur heran, die um 5 bis 10ºC über der Temperatur in der geschlossenen Schutzklappe liegt. Die gesättigte Luft schlägt sich dann an der Schutzklappe nieder. Mit der Zeit füllt das Kondensat den vorhandenen Raum und tropft aus der Schutzklappe heraus oder führt zu einem Kurzschluß bei der Hochspannungselektrode.
Aufgrund des beschränkten Luftstroms im Tropfenfänger sind Versuche, das Kondensatproblem der Schutzklappe durch Verstärkung des Luftstroms und/oder durch Herabsetzung der Tintentemperatur zu lösen, ohne Erfolg geblieben.
Damit ist ein Bedarf an einem Mittel zur Verhinderung der Kondensatbildung an der Schutzklappe von Tintenstrahldruckköpfen erkennbar.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Bedarf wird gedeckt durch das erfindungsgemäße, in die Schutzklappe eingebaute Heizelement, wodurch die Oberflächentemperatur der Schutzklappenanordnung auf einem Wert über der Umgebungslufttemperatur gehalten wird, um die Bildung von Kondensat zu verhindern.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist die Schutzklappenanordnung eines Tintenstrahldruckkopfs eine Schutzklappe, die eine Fluidströmung aufnimmt und durch einen Fanghals führt, sowie ein in die Schutzklappe eingebautes Heizelement auf, um eine Kondensation an der Schutzklappe zu verhindern.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, die Bildung von Kondensat an der Oberfläche einer Druckkopf-Schutzklappe zu verhindern. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, in die Schutzklappenanordnung ein Heizelement einzubauen, um die Oberflächentemperatur der Schutzklappe auf einem Wert über der Umgebungslufttemperatur zu halten. Schließlich besteht ein Vorteil der Erfindung darin, daß die Heizung in die Schutzklappendichtung eingeformt werden kann, um den Energiebedarf zu minimieren.
Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung, den beigefügten Zeichnungen und den Ansprüchen hervor.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt den Druckkopfbereich einer Tintenstrahldruckeinrichtung mit der erfindungsgemäßen Schutzklappe und Schutzklappenheizung, und
Fig. 2 zeigt eine isometrische Ansicht des Bereichs Schutzklappe/Tropfenfängeranordnung des Druckkopfes von Fig. 1 zur Darstellung des Tintenflusses und der Kondensatbildung.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Fig. 1 zeigt eine Schutzklappeneinrichtung 1, wie sie für einen kontinuierlichen Tintenstrahldrucker benötigt wird. Die Schutzklappeneinrichtung 1 weist typischerweise ein Betätigungselement 1a und ein Abdichtungselement 1b auf. Das Betätigungselement 1a öffnet bei Druckbeginn, damit Drucktropfen aus dem Druckkopf 10 austreten können. Die Schutzklappenabdichtung 1b nimmt während der Anlaufphase den Fluidstrom 2d auf und leitet ihn, wie in Fig. 2 gezeigt, durch den Fanghals 2a des Tropfenfängers. In der Anlaufphase werden die Tintenstrahlen 3 vom Tröpfchengenerator 4 aufgebaut, die Hochspannungselektroden 2b getrocknet und die Aufladespannung bereitgestellt. Die Schutzklappe kann jederzeit nach dem Anliegen der Aufladespannung geöffnet werden. Normalerweise bleibt die Schutzklappe geschlossen, während auf die Zuschaltung anderer Drucker gewartet oder Papier nachgeladen wird, sowie während Pausen der Bedienperson und sonstigen Unterbrechungen des normalen Arbeitsablaufs. Die Schutzklappe bleibt geschlossen, um im Falle verbogener Düsen oder sonstiger Druckkopfmängel, die nicht automatisch erkannt werden, Dokumente oder andere Gegenstände unter dem Druckkopf zu schützen.
Die Druckkopfgestaltung ist dahingehend optimiert worden, daß die Verdunstung reduziert wird, um Veränderungen der Tintenkonzentration im System zu minimieren. Die Optimierung bewirkt jedoch auch, daß der Luftstrom durch den Tropfenfänger auf ein Minimum reduziert wird. Durch den reduzierten Luftstrom im Tropfenfänger wird die Luft im Bereich 5 um die Düsen nicht vollständig beseitigt, wenn die Schutzklappe geschlossen ist. Die vorhandene Luft sättigt sich durch stellenweise Verdunstung aus Tintentropfen mit Wasserdampf, wodurch die Lufttemperatur an die Tintentemperatur herankommt, die um 5 bis 10ºC über der Temperatur in der geschlossenen Schutzklappe liegt. Die gesättigte Luft schlägt sich auf der Schutzklappe nieder, insbesondere auf der Oberfläche 1c von Fig. 2. Mit der Zeit füllt das Kondensat den vorhandenen Raum aus und tropft aus der Schutzklappe oder führt zu Kurzschlüssen bei der Hochspannungselektrode.
Gemäß der Erfindung ist eine Schutzklappenheizung 6 vorgesehen, um die Kondensatbildung auf der Oberfläche der Schutzklappe, insbesondere auf der Oberfläche 1c der Schutzklappe, die parallel zu der Tropfenfängeroberfläche ist, auf der Tinte auftrifft, zu verhindern. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Heizung 6 auf: eine flexible Schaltung, wobei das Heizelement 6b in der Oberseite der flexiblen Schaltung angeordnet ist, einen Flansch an der Oberseite, der über den eingeformten Bereich hinausreicht, um die flexible Schaltung während des Einformvorgangs in der richtigen Position im Einformungshohlraum zu halten, sowie elektrische Verbindungen 6a.
Die Schutzklappenanordnung 1, die das Betätigungselement 1a und die Schutzklappendichtung 1b aufweist, dichtet den Druckkopf 10 während Stillstandszeiten ab, damit die Tinte nicht auf der Tropfenfängerfläche festtrocknet oder aus den Düsen sickert. Die Dichtung 1b ist vorzugsweise eine Silikonkautschuk-Schutzklappendichtung. Das Heizelement 6 ist in die Schutzklappendichtung 1b eingebaut, um die Oberflächentemperatur der Schutzklappe auf einem Wert über der Umgebungslufttemperatur zu halten und die Bildung von Kondensat auf der Schutzklappe 1 auszuschließen. Das Einformen des Heizelements in die Schutzklappendichtung hat außerdem den erwünschten Effekt, daß der Energiebedarf minimiert wird. Das Einformen verringert den Energiebedarf dadurch, daß die Energievergeudung durch Beheizung des Betätigungselements wegfällt. Das Betätigungselement, das aus Aluminium besteht, leitet Wärme sehr gut, weil Aluminium eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat, während die Dichtung, die aus Silikonkautschuk besteht, Wärme nicht gut leitet, weil Silikonkautschuk eine geringe Wärmeleitfähigkeit hat. Wenn die Heizung 6 außen am Silikon angebracht statt wie bei der Erfindung in die Dichtung eingeformt wird, muß die Energie durch die Grenzfläche ins Silikon und durch das Silikon hindurch wandern, bevor sie die zu erwärmende Fläche erreicht. Dadurch erhöht sich der Energiebedarf von 1,5 W auf einen Wert zwischen 6 und 10 W.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Schutzklappenanordnung mit integrierter Heizung auch ein eingebautes Verbindungselement 6a auf, damit die Schutzklappe für Wartungszwecke leicht abgenommen werden kann.

Gewerbliche Anwendbarkeit und Vorteile

Die vorliegende Erfindung eignet sich für den Tintenstrahldruck und hat den Vorteil, daß die Bildung von Kondensat auf der Oberfläche der Druckkopf-Schutzklappe verhindert wird. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ein Heizelement in die Schutzklappendichtung integriert ist, um die Oberflächentemperatur der Schutzklappe auf einem Wert über der jeweiligen Umgebungslufttemperatur zu halten. Schließlich hat die Erfindung den Vorteil, daß die Heizung in die Schutzklappendichtung eingeformt werden kann, um den Energiebedarf zu minimieren.
Aus der ausführlichen Beschreibung der Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform wird ersichtlich, daß im Rahmen des mit den Ansprüchen definierten Schutzumfangs Abwandlungsmöglichkeiten gegeben sind.

Claims

1. Schutzklappenanordnung in einem kontinuierlich arbeitenden Tintenstrahldruckkopf, enthaltend:

eine Schutzklappe, um Drucktropfen zu ermöglichen, den Druckkopf zu verlassen,

eine Schutzklappendichtung, die mit der Schutzklappe zusammenwirkt, um eine Fluidströmung aufzunehmen und durch einen Fanghals zu führen, und

eine Heizeinrichtung, die integral mit der Schutzklappendichtung ausgebildet ist, um eine Kondensation an der Schutzklappe zu verhindern.

2. Schutzklappenänordnung nach Anspruch 1, wobei die Schutzklappendichtung eine Silkonkautschuk-Schutzklappendichtung ist.

3. Schutzklappenanordnung nach Anspruch 1 bei der die Heizeinrichtung enthält:

eine flexible Schaltung mit einer flexiblen Schaltungsfläche,

ein Heizelement, welches in der Fläche der flexiblen Schaltung angeordnet ist,

einen Flansch, um die flexible Schaltung in einer Position zu befestigen, und elektrische Verbindungsmittel.

4. Schutzklappenanordnung nach Anspruch 3, bei der das Heizelement die Temperatur der flexiblen Schaltungsfläche bei ca. 5ºC oberhalb der örtlichen Umgebungstemperatur hält.

5. Schutzklappenanordnung nach Anspruch 3, bei der das Heizelement in der Schutzklappendichtung eingeformt ist.