HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft Tintenstrahldrucker und insbesondere eine Kappe
bzw. einen Aufsatz für eine Wartungsstation zum Warten von Tintenstrahl-Druckköpfen.
Beschreibung des Standes der Technik
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Tintenstrahldrucker drucken, indem sie Tintentropfen auf eine Seite schießen. Die
Tinte wird in einem Reservoir gespeichert und durch Düsen in einem Druckkopf auf die Seite
ausgestoßen. Um ein Bild zu drucken, bewegt sich der Druckkopf über die Seite vor und
zurück, wobei er Tropfen schießt, während er sich bewegt.
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Ein Problem bei Tintenstrahldruckern ist, daß Luftblasen in die Düsen gepreßt werden
können und den Betrieb des Druckkopfes stören können. Zusätzlich kann Tinte aus den
Düsen lecken, trocknen und sie verstopfen. Dinge wie z. B. Schmutz und Papierstaub können
sich auch auf dem Druckkopf sammeln und die Düsen verstopfen.
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Um diese Probleme anzugehen, umfassen Tintenstrahldrucker typischerweise Aufsätze
und Wartungsstationen. Ein Aufsatz umschließt und definiert einen Hohlraum um den
Druckkopf, wenn der Druckkopf nicht in Betrieb ist oder Wartung benötigt. Eine
Wartungsstation ist eine Position auf dem Drucker, wo der Druckkopf gewartet werden kann. Der
Aufsatz befindet sich normalerweise in der Wartungsstation.
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Der Aufsatz hilft, um zu verhindern, daß Tinte auf dem Druckkopf trocknet, indem er
einen Hohlraum schafft, der feucht gehalten wird. Tinte wird in den Hohlraum ausgestoßen,
und die Feuchtigkeit aus der Tinte hält sie davon ab, auf dem Druckkopf zu trocken.
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Das Volumen des Hohlraums wird jedoch verringert, wenn der Aufsatz den Druckkopf
umschließt, was zu einer Druckänderung im Hohlraum führt. Wenn sich der Druck im
Hohlraum ändert, werden Luftblasen in die Düsen des Druckkopfes gepreßt. Deshalb werden die
Aufsätze belüftet, um dem Druck im Hohlraum zu erlauben, sich mit dem Druck außerhalb
des Hohlraums auszugleichen, so daß keine Luftblasen in die Düse des Druckkopfes gepreßt
werden.
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Bisher wurden die Aufsätze durch eine mit dem Hohlraum verbundene Pumpe
belüftet. Ein Beispiel eines solchen Aufsatzes ist im US-Patent Nr. 4,853,717 mit dem Titel
"Service Station for Ink-Jet Printer" offenbart.
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Wenn ein Tintenstrahldrucker angeschaltet wird, bewirkt ein Steueralgorithmus, daß
der Druckkopf durch alle Düsen Tinte in den Aufsatz schießt, um die Düsen zu reinigen und
jegliche Tintenverstopfungen zu entfernen. Die Düsen können auch zu ausgewählten Zeiten
während des Druckens aktiviert bzw. ausgelöst werden. Die Tintentropfen, die abgeschossen
werden, halten den vom Aufsatz definierten Hohlraum feucht oder in einer humiden
Umgebung, so daß keine Tinte auf dem Druckkopf trocknet, wenn er nicht in Gebrauch ist.
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Häufig wird ein elastischer Aufsatz über das Düsenende eines Druckkopfes gesetzt,
um eine ausreichend humide Umgebung sicherzustellen. Ein solcher Aufsatz muß eine
leckagefreie Dichtung zwischen den Druckkopfdüsen und der Außenumgebung bilden. Diese
leckagefreie Dichtung wird geschaffen, indem der Aufsatz mit ausreichender Kraft in den
Druckkopf gepreßt wird, um den Aufsatz um seine Dichtungslippe zu verformen. Ein
Beispiel eines solchen elastischen Aufsatzes ist im US-Patent Nr. 5,448,270 mit dem Titel
"Ink-Jet Printhead Cap Having Suspended Lip" offenbart.
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Ein weiterer Tintenstrahldrucker und insbesondere ein Aufsatzsystem ist im US-Patent
Nr. 5,216,449 mit dem Titel "Rounded Capillary Vent System for Ink-Jet Printers" offenbart.
Dieses Dokument zeigt einen Aufsatz umfassend einen Aufsatzkörper und eine
Bassinstruktur, die darauf aufgebracht den Aufsatzkörper aufweist, wobei der Aufsatzkörper und die
Bassinstruktur zusammenwirken, um einen Hohlraum um den Druckkopf zu definieren,
wobei die Bassinstruktur ein Rahmenelement und eine Austrittsöffnung im Rahmenelement
umfaßt, wobei der Aufsatzkörper und das Rahmenelement dazwischen einen Kapillarraum um
die Austrittsöffnung herum definieren, um eine wirksame Dichtung zwischen der
Austrittsöffnung und dem Hohlraum zu schaffen. Der Aufsatzkörper umfaßt weiterhin beabstandete
erste und zweite Endwände und beabstandete äußere und innere periphere Wände, die durch
die beabstandeten ersten und zweiten Endwände verbunden sind.
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Ein Problem bei Tintenstrahl-Druckkopfaufsätzen ist, daß die humide Umgebung in
einem Hohlraum um die Düsen durch Austritte, die sich direkt zum Hohlraum öffnen, zerstört
werden kann.
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Um dieses Problem anzugehen, können die Austritte mit einem absorbierenden Polster
bedeckt werden, um eine wirksame Dichtung zu schaffen, während eine Belüftung zur
Außenumgebung sichergestellt wird, wodurch ein Trocknen des Hohlraums verhindert wird.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ohne absorbierendes Polster eine
wirksame Dichtung zwischen dem von einem Aufsatz definierten Hohlraum und der
Außenumgebung zu schaffen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Tintenstrahldrucker
vorgesehen, der umfaßt:
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einen Druckkopf;
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einen Aufsatz, der einen Hohlraum um den Druckkopf definiert;
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einen mit dem Hohlraum assoziierten Austritt; und
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mit dem Hohlraum assoziierte Wände, um einen Kapillarraum zu definieren, um eine
wirksame Dichtung zwischen dem Hohlraum und dem Austritt zu schaffen, wobei der
Aufsatz einen Aufsatzkörper umfaßt, der mit einem Lippenbereich ausgebildet ist, und
eine erste dieser Wände und eine Bassinstruktur mit einer zweiten dieser Wände, die der
einen Wand des Aufsatzkörpers gegenüberliegt und davon beabstandet ist, dadurch
gekennzeichnet, daß der Aufsatzkörper einen mit der ersten Wand gebildeten Balken
umfaßt, wobei die erste Wand dem Austritt gegenüberliegt.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Aufsatz für einen
Tintenstrahl-Druckkopf vorgesehen, der umfaßt:
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einen Aufsatzkörper; und
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eine Bassinstruktur, die darauf aufgebracht den Aufsatzkörper aufweist, wobei der
Aufsatzkörper und die Bassinstruktur zusammenwirken, um einen Hohlraum um den
Druckkopf zu definieren,
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wobei die Bassinstruktur ein Rahmenelement und eine Austrittsöffnung im
Rahmenelement umfaßt,
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wobei der Aufsatzkörper und das Rahmenelement dazwischen einen Kapillarraum um die
Austrittsöffnung herum definieren, um eine wirksame Dichtung zwischen der
Austrittsöffnung und dem Hohlraum zu schaffen,
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wobei der Aufsatzkörper beabstandete erste und zweite Endwände und beabstandete
äußere und innere periphere Wände umfaßt, die durch die beabstandeten ersten und
zweiten Endwände verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufsatz weiterhin
einen Lippenbereich an der ersten Endwand sowie einen Balken umfaßt, der zwei
Abschnitte der inneren peripheren Wand verbindet, und worin das Rahmenelement und
der Balken gegenüberliegende beabstandete Wände aufweisen, die dazwischen den
Kapillarraum definieren.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Tintenstrahldruckers, der die vorliegende
Erfindung enthält (in der Figur versteckt), wobei ein Teil der Abdeckung des Druckers
angehoben und offen ist, um die Druckkopfkartusche zu zeigen;
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Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Druckkopf-Schutzaufsatzes gemäß der
vorliegenden Erfindung;
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Fig. 3 ist eine Draufsicht auf den in Fig. 2 gezeigten Aufsatz;
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Fig. 4 ist ein Schnitt durch die Linie 4-4 des in Fig. 3 gezeigten Aufsatzes in seinem
zusammengebauten Zustand in einem Tintenstrahldrucker; und
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Fig. 5 ist eine Teilansicht der Fig. 4, die den Aufsatz mit einem in den Kapillarräumen
gebildeten Tintenfilm darstellt, die zwischen den Wänden gebildet sind, die mit einem
vom Aufsatz definierten Hohlraum assoziiert sind.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM
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Fig. 1 zeigt einen typischen Tintenstrahldrucker 10, dessen Deckel 12 offen und
angehoben ist, so daß ein Druckkopfschlitten 14 und eine Druckkopfkartusche 16 sichtbar
sind. Die Kartusche 16 ist auf dem Schlitten 14 angebracht, und beide bewegen sich auf einer
Stange 18 und einer Schutzvorrichtung 20 vor und zurück. In Fig. 1 sind Schlitten 14 und
Kartusche 16 am äußersten rechten Ende der Stange 18 in der Position der Wartungsstation
gezeigt. Die Kartusche 16 oder der Schlitten 14 wird zur Wartungsstation bewegt, wenn der
Drucker nicht druckt oder wenn er Wartung benötigt. Bei anderen Druckern kann sich die
Wartungsstation am linken Ende der Stange 18 befinden.
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Der Drucker 10 umfaßt auch einen Eingabepapiereinsatz 22 und einen
Ausgabepapiereinsatz 24. Papier tritt von Einsatz 22 in den Drucker ein, bewegt sich durch den Drucker,
und tritt in Einsatz 24 aus. Wenn das Papier in Einsatz 24 austritt, bewegt sich die Kartusche
16 über das Blatt vor und zurück und stößt Tintentropfen aus, die ein gedrucktes Bild
ergeben. In Fig. 1 ist ein Papierblatt 26 gezeigt, das nach dem Drucken aus dem Drucker
austritt.
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Die Kartusche 16 umfaßt ein Tintenreservoir (nicht gezeigt) und einen Druckkopf 30
(siehe Fig. 4). Wie im Stand der Technik bekannt, umfaßt der Druckkopf 30 Düsen (nicht
gezeigt), durch die Tinte vom Reservoir auf das Papier ausgestoßen wird.
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In Fig. 4 ist der Druckkopf 30 von einem Schutzaufsatz 32 umschlossen gezeigt, der
einen Hohlraum um den Druckkopf definiert. Der Hohlraum wird durch Tintentropfen feucht
gehalten, die vom Druckkopf in den Hohlraum ausgestoßen wurden oder ausgelaufen sind.
Vom Druckkopf kann Tinte in den Hohlraum ausgestoßen werden, um die Düsen von
jeglichen Tintenverstopfungen zu reinigen oder einfach, um den Hohlraum feucht zu halten.
Die Feuchtigkeit im Hohlraum hilft, zu verhindern, daß Tinte auf dem Druckkopf trocknet
oder die Düsen verstopft.
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Der Aufsatz 32 ist im Detail in Fig. 2 bis 5 dargestellt. In seiner bevorzugten
Ausführungsform umfaßt der Aufsatz 32 einen Aufsatzkörper 34 und eine Bassinstruktur 36.
Während die Erörterung voranschreitet, wird verständlich, daß der Aufsatzkörper 34 und die
Bassinstruktur 36 zusammenwirken, um den Hohlraum um den Druckkopf 30 zu definieren
(siehe Fig. 4). Der Aufsatzkörper 34 umfaßt Boden- und Oberwände 38 und 40, die
beabstandet, aber durch äußere und innere periphere Wände 42 und 44 verbunden sind. Der
Aufsatzkörper 34 umfaßt auch einen Lippenbereich 46, der von der Oberwand 40 hervorsteht.
Der Lippenbereich 46 erstreckt sich um die Peripherie des Aufsatzkörpers. Wie in Fig. 3 und
4 gesehen werden kann, deckt sich der Lippenbereich 46 bevorzugt peripher mit der Oberwand
40. Wie in Fig. 4 gesehen werden kann, umfaßt der Lippenbereich 46 eine vertikale
Fläche 48 und eine nach außen geneigte Fläche 50, die in einer oberen Fläche 52 enden, die
bemessen ist, um einen Auftreffpunkt für den im allgemeinen planaren Druckkopf des
Tintenstrahlers vorzusehen, um dadurch, wie gezeigt, dichtend in ihn einzugreifen.
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Wie durch Bezug auf Fig. 1 und 3 gesehen werden kann, ist der Aufsatzkörper 34
ringförmig. Daher definiert die innere periphere Wand 44 ein Loch 54, das sich mittig im
Aufsatzkörper 54 befindet. Der Aufsatzkörper 34 umfaßt auch einen Balken 56, der sich über
das Loch 54 erstreckt. Wie durch Bezug auf Fig. 4 gesehen werden kann, verjüngt sich der
Balken 56 im Querschnitt nach oben und innen zu einem Punkt in einer Konfiguration, die als
allgemein trapezförmig beschrieben werden kann. Bevorzugt erstreckt sich der Balken 56
von einem Abschnitt der inneren peripheren Wand 44 zum entferntesten gegenüberliegenden
Abschnitt davon und weist eine flache Bodenfläche 58 auf, die die Bodenwand 38 überbrückt,
und eine Oberfläche 60, die die Oberwand 40 überbrückt. Bevorzugt erstreckt sich die flache
Bodenfläche 58 koplanar mit der flachen Bodenwand 38.
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Wie am besten in Fig. 4 zu sehen ist, weist der Aufsatzkörper 34 einen peripheren
Kanal 62 auf, der bemessen ist, um darin teilweise einen sich nach oben erstreckenden
ringförmigen Ansatzbereich oder eine Aufsatzanbringung 64 der Bassinstruktur 36 zu empfangen.
Durch Bezug auf Fig. 4 ist zu sehen, daß der Kanal 62 im Querschnitt eine nach oben und
innen geneigte äußere Seitenwand 70 und eine nach oben und innen geneigte innere
Seitenwand 72 aufweist. Die geneigten äußeren und inneren Seitenwände 70 und 72 erstrecken sich
nach oben zu einem Punkt in einem allgemein dreieckigen Querschnittsprofil des Kanals 62.
Die Aufsatzanbringung 64 erstreckt sich entlang der Peripherie eines relative steifen
Rahmenelements 66 der Bassinstruktur 36. Das Rahmenelement 66 bringt die Aufsatzanbringung 64
auf seiner oberen planaren flachen Wand 68 an. Das Rahmenelement 66 weist ein
Austrittsloch 74 auf, das sich, wie in Fig. 4 gesehen, von einer Austrittsöffnung 76, die sich in der
oberen planaren flachen Wand 68 befindet, nach unten erstreckt. Das Austrittsloch 74 ist
mittig angeordnet und der Bodenfläche 58 des Balkens 56 entgegengesetzt. Die
Aufsatzanbringung 64 verjüngt sich im Querschnitt nach oben und innen im wesentlichen zu einem
Punkt in einer allgemein dreieckigen Querschnittskonfiguration. Der Kanal 62 und die
Aufsatzanbringung 64 sind so bemessen, daß ein vorbestimmter Abstand C zwischen der
Bodenwand 38 des Aufsatzkörpers 34 und der oberen planaren flachen Wand 68 des
Rahmenelements 66 vorgesehen ist. Daher ist ein Kapillarraum 78 zwischen Grundfläche 58 des
Balkens und der oberen planaren flachen Wand des Rahmens 66 definiert. Der Kapillarraum
78 erstreckt sich vollständig entlang der Peripherie der Austrittsöffnung 76, so daß die
Austrittsöffnung über den Kapillarraum mit dem Loch 54 verbunden ist. Um die Kapillarwirkung
zu erleichtern, ist der Aufsatzkörper 34 aus einem benetzbaren Material wie z. B. Naturgummi
oder Synthesegummi hergestellt. Das Austrittsloch 74 erstreckt sich durch einen nach unten
vorstehenden Ansatz 80. Wie in Fig. 4 zu sehen, ist das Austrittsloch 74 über ein Rohr 82 mit
einer Saugpumpe 84 verbunden.
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Wenn der Druckkopf 30 Wartung benötigt, wird der Aufsatz 32 gegen den Druckkopf
bewegt. Wenn der Aufsatz 32 gegen den Druckkopf 30 bewegt wird, greift der Aufsatzkörper
34 ein, um eine Kompressionspassung des Lippenbereichs 46 mit dem Druckkopf 30 zu
bilden. Dies dichtet den Hohlraum ab, der durch die Arbeitsfläche des Druckkopfes 30, den
Lippenbereich 46, die innere periphere Wand 44 des Aufsatzkörpers 34 und die oberen
planare flache Wand 68 des Rahmens 66 definiert ist. Wenn die Pumpe 84 in Betrieb
genommen wird, werden getrocknete Tintenpartikel und Blasen aus den Düsen des Druckkopfes
30 in das Innere des vom Aufsatz 32 definierten Hohlraums gezogen. Die im Inneren des
Aufsatzkörpers 34 gesammelten Tintenpartikel werden durch den Kapillarraum 78 und das
Austrittsloch 74 auf die Saugpumpe 84 zu in das Rohr 82 gezogen. Die Tintenpartikel werden
in ein Reservoir, nicht gezeigt, ausgestoßen, nachdem sie die Pumpe 84 verlassen.
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Aufgrund von Kapillarwirkung verbleibt ein Teil der Tintenpartikel in der Kapillare
78, um einen Tintenfilm zu bilden, der eine wirksame Dichtung zwischen Öffnung 76 des
Austrittslochs 74 und dem durch Aufsatz 32 definierten Hohlraum schafft. Dies verhindert,
daß die Düsen des Druckkopfes 30 mit der Außenumgebung in Verbindung stehen. Das
Vorsehen des Tintenfilms im Kapillarraum 78 dichtet nicht nur den durch Aufsatz 32
definierten Hohlraum ab, sondern hält auch den Hohlraum und die Düsen des Druckkopfes 30
humid.
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In der bevorzugten Ausführungsform wird die vorliegende Erfindung in einem Aufsatz
des sogenannten temporären Aufsatztyps verkörpert, wobei ein Aufsatz gegen den Druckkopf
bewegt wird, wenn der Tintenstrahl-Druckkopf Wartung benötigt. Die vorliegende Erfindung
kann gleichermaßen in einem Aufsatz des sogenannten permanenten Aufsatztyps verkörpert
sein.