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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Tintenstrahldruckmechanismen
und insbesondere auf ein Flüssigkeitsabdeckungssystem
zum Abdichten eines Tintenstrahldruckkopfs eines Tintenstrahldruckmechanismus
während
Perioden von Druckinaktivität.
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Hintergrund
der Erfindung
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Tintenstrahldruckmechanismen
verwenden Stifte, die Tropfen von flüssigem Farbmittel, das hierin
allgemein als „Tinte" bezeichnet wird,
auf eine Seite schießen.
Jeder Stift weisteinen Druckkopf auf, der mit sehr kleinen Düsen gebildet
ist, durch die die Tintentröpfchen
abgefeuert werden. Um ein Bild zu drucken, wird der Druckkopf vor
und zurück über die
Seite getrieben und feuert Tintentropfen in einem gewünschten
Muster ab, während
er sich bewegt. Der bestimmte Tintenausstoßmechanismus in dem Druckkopf
kann eine Vielzahl unterschiedlicher Formen annehmen, die für einen
Fachmann auf diesem Gebiet bekannt sind, wie z. B. diejenigen, die
piezoelektrische oder thermische Druckkopftechnologie verwenden.
Beispielsweise sind zwei frühere
thermische Tintenausstoßmechanismen
in den U.S.-Patenten Nr. 5,278,584 und 4,683,481 gezeigt, die beide dem
Anmelder der Anmelderin der vorliegenden Erfindung, der Hewlett
Packard Company, übertragen sind.
In einem thermischen System ist eine Barriereschicht, die Tintenkanäle und Verdampfungskammern
enthält,
zwischen einer Düsenöffnungsplatte und
einer Substratschicht angeordnet. Diese Substratschicht enthält typischerweise
lineare Arrays von Heizelementen, wie z. B. Widerstände, die
mit Energie versorgt werden, um Tinte in den Verdampfungskammern
zu erwärmen.
Auf das Erwärmen
hin wird ein Tintentröpfchen
von einer Düse
ausgestoßen,
die dem mit Energie versorgten Widerstand zugeordnet ist. Durch
selektives Versorgen der Widerstände
mit Energie, während
sich der Druckkopf über
die Seite bewegt, wird Tinte in einem Muster auf das Druckmedium
ausgestoßen,
um ein gewünschtes
Bild zu bilden (z. B. Bild, Diagramm oder Text).
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Um
den Druckkopf zu reinigen und zu schützen, ist typischerweise ein „Wartungsstation"-Mechanismus in dem
Druckerchassis befestigt, so dass der Druckkopf für die Wartung über die
Station bewegt werden kann. Für
die Lagerung oder während
Nichtdruckperioden verwendeten die früheren Wartungsstationen ein
Abdeckungssystem mit einer elastomeren Abdichtungsschale mit einer
Lippe, die die Druckkopfdüsen
umgab, um eine Abdichtung zu bilden, die die Düsen vor Verunreinigungen und
vor dem Austrocknen schützt.
Um eine Vorbereitung zu ermöglichen,
wiesen einige Drucker Vorbereitungsabdeckungen auf, die mit einer
Pumpeinheit verbunden sind, um ein Vakuum auf dem Druckkopf zu erzeugen.
Während
dem Betrieb werden teilweise Verschlüsse oder Verstopfungen in dem
Druckkopf regelmäßig gereinigt,
durch Abfeuern einer Anzahl von Tintentropfen durch jede der Düsen in einem
Reinigungs- oder Klärungsprozeß, der als „Auswerfen" bekannt ist. Die überschüssige Tinte
wird in einem Auswurfreservoirabschnitt der Wartungsstation gesammelt,
der als „Speibecken" bekannt ist. Nach
dem Auswerfen, Aufdecken oder gelegentlich während dem Drucken, reinigen
die meisten Wartungsstationen den Druckkopf unter Verwendung eines
flexiblen Wischers, der die Druckkopfoberfläche wischt, um Tintenreste
und auch Papierstaub oder andere Abriebteilchen zu entfernen, die
sich auf dem Druckkopf gesammelt haben.
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Um
die Klarheit und den Kontrast des gedruckten Bildes zu verbessern,
hat sich die jüngste Forschung
auf das Verbessern der Tinte selbst konzentriert. Um schnelleres
wasserfesteres Drucken mit dunkleren Schwarztönen und leuchtenderen Farben
zu liefern, wurden pigmentbasierte Tinten entwickelt. Diese pigmentbasierten
Tinten haben einen höheren Festkörperinhalt
als die früheren
farbstoffbasierten Tinten, was zu einer höheren optischen Dichte für die neuen
Tinten führt.
Beide Tintentypen trocknen schnell, was es den Tintenstrahldruckmechanismen
ermöglicht,
einfaches Papier zu verwenden. Leider macht die Kombination aus
kleinen Düsen
und schnell trocknender Tinte die Druckköpfe anfällig für Verstopfen, nicht nur aufgrund
von getrockneter Tinte und winzigen Staubteilchen oder Papierfasern,
sondern auch aufgrund der Feststoffe in den neuen Tinten selbst.
Teilweise oder vollständig
blockierte Düsen
können
entweder zu fehlenden oder fehlgerichteten Tropfen auf dem Druckmedium
führen,
die beide die Druckqualität
verschlechtern. Somit wird das Auswerfen zum Reinigen der Düsen noch
wichtiger, wenn pigmentbasierte Tinten verwendet werden, weil der
höhere
Festkörperanteil
stärker
zu dem Verstopfungsproblem beiträgt
als die früheren
farbstoffbasierten Tinten.
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In
der Vergangenheit waren die Druckkopfwischer typischerweise entweder
eine Einzel- oder Doppelwischerklinge aus einem elastomeren Material.
Typischerweise wird der Druckkopf über den Wischer bewegt, in
einer Richtung parallel zu der Bewegungsachse des Druckkopfs, so
dass für
einen Stift mit Düsen,
die in zwei linearen Arrays senkrecht zu der Bewegungsachse ausgerichtet
sind, zuerst eine Reihe von Düsen
gewischt wurde und dann die andere Reihe gewischt wurde. Ein revolutionäres orthogonales
Wischschema wurde bei den Farbtintenstrahldruckermodellen DeskJet® 850C,
855C, 820C und 870C der Hewlett Packard Company verwendet, wo die
Wischer entlang der Länge
der linearen Arrays verliefen und Tinte von einer Düse zu der
nächsten (dochtmäßig) saugten.
Diese gesaugte Tinte wirkte als ein Lösungsmittel zum Abbauen von
Tintenrest, der sich auf der Düsenplatte
gesammelt hat. Dieses Produkt verwendete ebenfalls ein Doppelwischerklingensystem
mit speziellen Konturen auf der Wischerklingenspitze zum Ermöglichen
der Saugaktion und der nachfolgenden Reinigung.
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Herausforderungen
gab es beim Finden geeigneter Abdeckungsstrategien für die neuen
pigmentbasierten Tinten, die auch den Druckkopf auf Mehrfarben-Farbstoffbasis
angemessen abdecken. Frühere
Abdeckungssysteme plazierten eine Abdichtungskammer um die Düsen, um
die Druckkopfdüsen in
einer feuchten atmosphärischen
Umgebung hermetisch abzudichten, die das Trocknen oder die Zersetzung
der Tinte während
Perioden von Druckinaktivität
verhinderte. Erneut verwendeten die Farbtintenstrahldrucker DeskJet® 850C,
855C, 820C und 870C der Hewlett Packard Company eine elastomere Abdeckungskammer
mit einer einzigartigen, mit mehreren Stegen versehenen Lippe, um
den pigmentbasierten schwarzen Stift abzudichten. Ein federvorgespannter
schwingender Schlitten trug sowohl die schwarzen als auch die farbigen
Abdeckungen und nahm die Druckköpfe
sanft in Eingriff, um das Entladen derselben zu vermeiden. Ein einzigartiges
Lüftungssystem,
das einen Santoprene® Abdeckungsstöpsel und
einen Labyrinthlüftungsweg
unter dem Schlitten umfasst, vermied unbeabsichtigtes Entladen,
während
auch barometrische Änderungen im
Umgebungsdruck berücksichtigt
wurden. Obwohl die radikal neue Wartungsstation, die zuerst in dem DeskJet®-850C-Drucker
und später
in den Druckermodellen DeskJet® 855C, 820C und 870C verwendet wurde,
eine Vielzahl von Problemen adressierte, die durch die neuen pigmentbasierten
Tinten aufkamen, hatte diese Wartungsstation Nachteile. Beispielsweise
hatten die Abdeckungsanordnung und auch das Vorbereitungssystem
zahlreiche bewegliche Teile, daher erforderte die Wartungsstation
eine Reihe von komplizierten Herstellungsschritten für den Zusammenbau.
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Die
DE 25 46 908 A beschreibt
einen Tintenstrahldrucker, der eine Abdeckungsplatte umfasst, die
mit einer Mehrzahl von zylindrischen Nadeln versehen ist, die jeweilige
Düsen des
Druckkopfs in Eingriff nehmen, wenn der Druckkopf nicht verwendet wird.
Die Nadeln werden mit einem Flüssigkeitsreservoir
verbunden, so dass die Flüssigkeit
einen Film über
die Nadeln bildet, wodurch dieselben in den Düsen abgedich tet werden. Die
Nadeln bleiben während
der Zeit, die der Druckkopf nicht verwendet wird, in den Düsen in Eingriff.
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Die
FR-A-2 697 889 beschreibt eine Anordnung zum konstanten Versorgen
der Druckkopfdüsen
eines Tintenstrahldruckers mit einem Flüssigkeitsfilm, wodurch die
Düsen zwischen
nacheinanderfolgenden Abfeuerungen der Druckkopfdüsen beschichtet
werden. Die Abfeuerung der Düsen
bewirkt, dass der Film entfernt wird.
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Ein
Gesamtziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Flüssigkeitsabdeckungssystem
für einen Tintenstrahldruckmechanismus
zu liefern, der das Drucken von schärferen lebhafteren Bildern
ermöglicht,
insbesondere wenn schnell trocknende pigmentbasierte, gegenseitig
ausfällende
oder farbstoffbasierte Tinten verwendet werden, durch Bereitstellen
einer schnellen und effizienten Druckkopfabdichtung.
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Es
ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Druckkopfwartungsstation
für einen Druckmechanismus
zu liefern, der schneller und ruhiger arbeitet, weniger Teile aufweist,
weniger Zusammenbauschritte erfordert und somit ein wirtschaftlicheres
Produkt für
Verbraucher zu liefern.
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Es
ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zum Abdichten eines Tintenstrahldruckkopfs zu liefern, das auf ruhige
und effiziente Weise ausgeführt
wird.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Wartungsstation
gemäß Anspruch
1 vorgesehen.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Tintenstrahldruckmechanismus gemäß Anspruch
4 vorgesehen.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum
Verwenden einer Wartungsstation gemäß Anspruch 5 vorgesehen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist eine perspektivische
Teilansicht einer Form eines Tintenstrahldruckmechanismus, der eine
Form eines Flüssigkeitsabdeckungssystems
der vorliegenden Erfindung umfasst.
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2 ist eine perspektivische
Teilansicht einer Form einer Wartungsstation, die ein erstes Ausführungsbeispiel
des Flüssigkeitsabdeckungssystems
von 1 umfasst.
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3 bis 5 sind teilweise schematische Seitenaufrisse
des Flüssigkeitsabdeckungssystems
von 2, das das Abdichten
und Öffnen
des Druckkopfs zeigt, wobei:
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3 das Abgeben einer Abdichtungsflüssigkeit
zeigt;
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4 das Aufbringen der abgegebenen
Abdichtungsflüssigkeit
auf den Druckkopf zeigt; und
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5 das Entfernen der Abdichtungsflüssigkeit
von dem Druckkopf vor dem Zurückkehren
zum Drucken zeigt.
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6 ist ein schematischer
Seitenteilaufriß eines
zweiten Ausführungsbeispiels
des Flüssigkeitsabdeckungssystems
von 1.
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7 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht
einer Form einer Abdichtungsflüssigkeitsaufbringvorrichtung
des Flüssigkeitsabdeckungssystems
von 6.
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8 ist eine vergrößerte Seitenaufrißschnittansicht
des Flüssigkeitsabdeckungssystems von 6, die die Aufbringvorrichtung
zeigt, die die Druckkopfdüsen
mit der Abdichtungsflüssigkeit
abdichtet.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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1 stellt ein Ausführungsbeispiel
eines Tintenstrahldruckmechanismus dar, der hier als ein Tintenstrahldrucker 20 gezeigt
ist, der gemäß der vorliegenden
Erfindung aufgebaut ist, der zum Drucken von Geschäftsberichten,
Korrespondenz, Desktop Publishing und dergleichen in einer Industrie-, Büro-, Privat-
oder anderen Umgebung verwendet werden kann. Eine Vielzahl von Tintenstrahlmechanismen
sind im Handel erhältlich.
Einige der Druckmechanismen, die die vorliegende Erfindung umfassen
können,
umfassen beispielsweise Plotter, tragbare Druckeinheiten, Kopierer,
Kameras, Videodrucker und Faksimilemaschinen, um einige zu nennen. Der
Zweckmäßigkeit
halber sind die Konzepte der vorliegenden Erfindung in der Umgebung
eines Tintenstrahldruckers 20 dargestellt.
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Obwohl
es offensichtlich ist, dass die Druckerkomponenten von Modell zu
Modell variieren können,
umfasst der typische Tintenstrahldrucker 20 ein Chassis 22,
das von einem Gehäuse
oder einer Umhüllung 24 umgeben
ist, typischerweise aus einem Kunststoffmaterial. Druckmedienblätter werden durch eine
Druckzone 25 durch ein adaptives Druckmedienhandhabungssystem 26 zugeführt, das
gemäß der vorliegenden
Erfindung aufgebaut ist. Das Druckmedium kann jeder Typ von geeignetem
Blattmaterial sein, wie z. B. Papier, Karton, Transparentfolien,
Mylar und dergleichen, aber der Zweckmäßigkeit halber ist das dargestellte
Ausführungsbeispiel mit
der Verwendung von Papier als Druckmedium beschrieben. Das Druckmedienhandhabungssystem 26 hat
eine Zuführablage 28 zum
Speichern von Blättern von
Papier vor dem Drucken. Eine Reihe von herkömmlichen motorgetriebenen Papierantriebsrollen (nicht
gezeigt) kann verwendet werden, um das Druckmedium von der Ablage 28 in
die Druckzone 25 zum Drucken zu bewegen. Nach dem Drucken
landet das Blatt dann auf einem Paar von zurückziehbaren Ausgabetrockenflügelbaugliedern 30,
die ausgedehnt gezeigt sind, um ein gedrucktes Blatt aufzunehmen.
Die Flügel 30 halten
das neubedruckte Blatt kurzfristig über allen vorher gedruckten
Blättern,
die noch in einem Ausgabeablageabschnitt 32 trocknen, bevor
es schwenkbar zu den Seiten zurückgezogen wird,
wie es durch die gebogenen Pfeile 33 gezeigt ist, um das
neubedruckte Blatt in die Ausgabeablage 32 fallenzulassen.
Das Medienhandhabungssystem 26 kann eine Reihe von Einstellmechanismen
zum Unterbringen unterschiedlicher Größen von Druckmedien, einschließlich Brief,
Legal, A4, Umschläge, usw.
umfassen, wie z. B. einen gleitenden Längeneinstellhebel 34 und
einen Umschlagszuführschlitz 35.
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Der
Drucker 20 weist auch eine Druckersteuerung auf, die schematisch
als ein Mikroprozessor 36 dargestellt ist, der Befehle
von einem Hostgerät
empfängt,
typischerweise einem Computer, wie z. B. einem Personalcomputer
(nicht gezeigt). In der Tat können
viele der Druckersteuerfunktionen durch den Hostcomputer, durch
die Elektronik in dem Drucker oder durch Interaktionen zwischen
denselben durchgeführt
werden. Wie er hierin verwendet wird, umfasst der Begriff „Druckersteuerung 36" diese Funktionen,
unabhängig
davon, ob sie durch den Hostcomputer, den Drucker, ein Zwischengerät zwischen
denselben oder durch eine kombinierte Interaktion solcher Elemente
durchgeführt
wird. Die Druckersteuerung 36 kann auch ansprechend auf
Benutzereingaben arbeiten, die durch ein Tastenfeld (nicht gezeigt) geliefert
werden, das sich an der Außenseite
des Gehäuses 24 befindet.
Ein Bildschirm, der mit dem Computerhost gekoppelt ist, kann verwendet
werden, um einem Betreiber visuelle Informationen anzuzeigen, wie
z. B. den Druckerstatus oder ein spezielles Programm, das auf dem
Hostcomputer läuft. Personalcomputer,
deren Eingabegeräte,
wie z. B. Tastatur und/oder eine Mausvorrichtung und Bildschirme
sind alle für
einen Fachmann auf diesem Gebiet gut bekannt.
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Ein
Wagenführungsstab 38 wird
durch das Chassis 22 getragen, um einen Tintenstrahlwagen 40 gleitbar
zu tragen, für
den Verlauf vor und zurück über die
Druckzone 25 entlang einer Bewegungsachse 42,
die durch den Führungsstab 38 definiert
ist. Ein geeigneter Typ von Wagenunterstützungssystem ist in dem U.S.-Patent
Nr. 5,366,305 gezeigt, das der Hewlett-Packard Company übertragen
ist, der Anmelderin der vorliegenden Erfindung. Ein herkömmliches
Wagenantriebssystem kann verwendet werden, um den Wagen 40 anzutreiben,
einschließlich
eines Positionsrückkopplungssystems,
das Wagenpositionssignale an die Steuerung 36 kommuniziert.
Beispielsweise können
ein Wagenantriebsgetriebe und eine Gleichsignalmotoranordnung gekoppelt
sein, um einen Endlosriemen anzutreiben, der auf herkömmliche
Weise an dem Stiftwagen 40 befestigt ist, wobei der Motor
ansprechend auf Steuersignale arbeitet, die von der Druckersteuerung 36 empfangen werden.
Um Wagenpositionsrückkopplungsinformationen
an die Druckersteuerung 36 zu liefern, kann ein optischer
Codierleser an dem Wagen 40 befestigt werden, um einen
Codiererstreifen zu lesen, der sich entlang dem Weg des Wagenverlaufs
erstreckt.
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Der
Wagen 40 wird auch entlang des Führungsstabs 38 in
eine Wartungsregion getrieben, wie es im allgemeinen durch den Pfeil 44 angezeigt
ist, die im Inneren des Gehäuses 24 angeordnet
ist. Die Wartungsregion 44 umfasst eine War tungsstation 45, die
verschiedene herkömmliche
Druckkopfwartungsfunktionen liefern kann. Beispielsweise hält ein Wartungsstationsrahmen 46 eine
Gruppe von Druckkopfwartungsvorrichtungen, die nachfolgend näher beschrieben
sind. In 1 wird ein
Speibeckenabschnitt 48 der Wartungsstation so gezeigt,
dass er zumindest teilweise durch den Wartungsstationsrahmen 46 definiert
ist.
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In
der Druckzone 25 empfängt
das Medienblatt Tinte von einer Tintenstrahlkassette, wie z. B. der
Schwarztintenkassette 50 und/oder einer Farbtintenkassette 52.
Die Kassetten 50 und 52 werden von Fachleuten
auf diesem Gebiet auch häufig
als „Stifte" bezeichnet. Der
dargestellte Farbstift 52 ist ein Dreifarbenstift, obwohl
bei einigen Ausführungsbeispielen
ein Satz von einzelnen einfarbigen Stiften verwendet werden kann.
Während
der Farbstift 52 eine pigmentbasierte Tinte enthalten kann,
ist der Stift 52 zu Darstellungszwecken so beschrieben,
dass er drei farbstoffbasierte Tintenfarben enthält, wie z. B. Cyan, Gelb und
Magenta. Der Schwarztintenstift 50 ist hierin so dargestellt,
dass er pigmentbasierte Tinte enthält. Es ist offensichtlich,
dass in den Stiften 50, 52 auch andere Tintentypen
verwendet werden können, wie
z. B. thermoplast-, wachs- oder paraffinbasierte Tinten und auch
Hybride oder zusammengesetzte Tinten, die sowohl Farbstoff- als
auch Pigmentcharakteristika aufweisen.
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Die
dargestellten Stifte 50, 52 umfassen jeweils Reservoirs
zum Speichern eines Tintenvorrats. Die Stifte 50, 52 weisen
Druckköpfe 54 bzw. 56 auf, die
jeweils eine Öffnungsplatte
mit einer Mehrzahl von Düsen
aufweisen, die durch dieselbe gebildet sind, auf eine Weise, die
für einen
Fachmann auf diesem Gebiet gut bekannt ist. Die dargestellten Druckköpfe 54, 56 sind
thermische Tintenstrahldruckköpfe, obwohl
andere Druckkopftypen verwendet werden können, wie z. B. piezoelektrische
Druckköpfe.
Die Druckköpfe 54, 56 umfassen
typischerweise eine Substratschicht mit einer Mehrzahl von Widerständen, die
den Düsen
zugeordnet sind. Auf das Ver sorgen eines ausgewählten Widerstands mit Energie
hin wird eine Gasblase gebildet, um ein Tintentröpfchen von der Düse und auf
das Medium in der Druckzone 25 auszustoßen. Die Druckkopfwiderstände werden selektiv
mit Energie versorgt, ansprechend auf das Freigeben oder Abfeuern
von Befehlssteuersignalen, die durch einen herkömmlichen Multileiterstreifen (nicht
gezeigt) von der Steuerung 36 an den Druckkopfwagen 40 geliefert
werden können,
und durch herkömmliche
Verbindungen zwischen dem Wagen und den Stiften 50, 52 an
die Druckköpfe 54, 56.
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Vorzugsweise
liegt die äußere Oberfläche der Öffnungsplatten
der Druckköpfe 54, 56 in
einer gemeinsamen Druckkopfebene. Diese Druckkopfebene kann als
eine Bezugsebene zum Erstellen einer gewünschten Medien-zu-Druckkopf-Beabstandung verwendet
werden, die eine wichtige Komponente der Druckqualität ist. Ferner
kann diese Druckkopfebene auch als eine Wartungsbezugsebene dienen, mit
der die verschiedenen Vorrichtungen der Wartungsstation 45 für eine optimale
Stiftwartung eingestellt werden können. Eine ordnungsgemäße Stiftwartung
verbessert nicht nur die Druckqualität, sondern verlängert auch
die Stiftlebensdauer durch Beibehalten der Gesundheit der Druckköpfe 54 und 56.
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Flüssigkeitsabdeckungssystem
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2 stellt ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel
eines Flüssigkeitsabdeckungssystems 100 dar, das
gemäß der vorliegenden
Erfindung aufgebaut ist, und hier in ein Translationswartungsstationssystem 101 implementiert
gezeigt ist. Der Wartungsstationsrahmen 46 umfasst ein
Basisbauglied 102, das an dem Druckerchassis 22 befestigt
sein kann, beispielsweise unter Verwendung eines Druckknopfs, einer
Niete, einer Schraube oder einer anderen Halterungsvorrichtung,
die durch ein geschlitztes Loch 103 eingefügt wird,
das durch einen Vorderabschnitt der Basis 102 definiert
ist. Um die Erhöhung
der Druckkopfwartungskomponenten einzustellen, kann ein Einstellungsmechanismus
(nicht gezeigt) verwendet werden, um den Rahmen in Eingriff zu nehmen,
beispielsweise unter Verwendung eines Paares von Stützen, die
sich von jeder Seite der Rahmenbasis 102 nach außen erstrecken,
wie z. B. die Stütze 104.
Wie es nachfolgend näher
beschrieben ist, dient die Rahmenbasis 102 vorteilhafterweise
auch als das Speibecken 48, wie es in 1 gezeigt ist.
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Das
Chassis 22 oder noch bevorzugter die Außenseite der Basis 102,
kann verwendet werden, um einen herkömmlichen Wartungsstationsantriebsmotor
zu tragen, wie z. B. einen Schrittmotor 105, der Steuersignale
von der Steuerung 36 empfängt. Vorzugsweise kann der
Motor 105 unter Verwendung einer Halterungsvorrichtung,
wie z. B. einer Schraube 106, an der Rahmenbasis 102 befestigt
sein. Der Schrittmotor 105 ist wirksam in Eingriff, um
eine Übertragungsgetriebeanordnung 108 anzutreiben, die
ein oder mehrere Reduktionsgetriebe, Riemen oder andere Antriebseinrichtungen
umfassen kann, die für
einen Fachmann auf diesem Gebiet bekannt sind, um verschiedene Wartungsstationsvorrichtungen,
die nachfolgend beschrieben sind, in Positionen zu bewegen, um die
Druckköpfe 54, 56 zu
warten. Um schließlich
den Wartungsstationsrahmen 46 zu vervollständigen,
wird ein oberer Abschnitt oder eine Haube 110 des Rahmens 46 an
der Rahmenbasis 102 befestigt, beispielsweise vorzugsweise
unter Verwendung von geformten Schnapphakenanordnungen 112 oder
Halterungsvorrichtungen, Bindungsmitteln oder anderen Einrichtungen,
die für
einen Fachmann auf diesem Gebiet bekannt sind. Die Übertragungsgetriebeanordnung 108 nimmt
eines von einem Paar von Antriebsgetrieben 114 einer Spindelritzelantriebsgetriebeanordnung 115 in
Eingriff. Das Paar von Ritzelgetrieben 140 befindet sich entlang
gegenüberliegender
Seiten des Wartungsstationsrahmens 102 und ist durch einen
Achsenabschnitt 116 miteinander gekoppelt. Das Paar von
Getrieben 114 nimmt jeweils jeweilige Paare von Zahnstangen 118 in
Eingriff, wie z. B. die Zahnstange 118, die entlang einer
unteren Oberfläche
einer translierend beweglichen Palette 120 gebildet sind,
um die Palette 120 in den Richtungen zu bewegen, die durch den
doppelköpfigen
Pfeil 122 angezeigt sind.
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Die
Palette 120 kann voll zu der Vorderseite des Rahmens 46 (in 2 nach unten links) vorgeschoben
werden, was vorteilhafterweise während
der Wartungsroutine als Ausgangsposition verwendet werden kann.
Der Wartungsstationsantriebsmotor 105 bewegt die Palette 120 zu
dieser Ausgangsposition, bis die Palette 120 die Rahmenbasis 102 berührt und
keine weitere Bewegung in dieser Richtung möglich ist. An dieser Ausgangsposition
ist die Logik in der Druckersteuerung 36 bei einer Nullposition
wiederhergestellt. Von dieser Nullposition werden dann nachfolgende
Motorschritte angewiesen, um die Palette 120 zu Abdeckungs-,
Wisch- und Auswurfpositionen zum Warten der Druckköpfe 54, 56 zu
positionieren.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist
das Innere der Rahmenbasis 102 im Wesentlichen umhüllt, um
das Austreten von Tinte zu verhindern, während eine andere Funktion
ausgeübt
wird, insbesondere die des Speibeckens 48 zum Erfassen
von Tintenauswurf von den Stiften 50, 52. Wenn
die Palette 120 in der Ausgangsposition unter dem Vorderabschnitt
der Wartungsstationshaube 110 ist, und die Stifte 50, 52 in
der Wartungsposition über
der Wartungsstation 101 sind, hat jeder Druckkopf 54, 56 einen
ungehinderten Auswurfweg direkt in das Speibecken 48. Die
Innenoberfläche
der Basis 102 definiert eine untere Speibeckenoberfläche 124,
die mit einem absorbierenden Auswurfkissen 126 überzogen
sein kann, das vorzugsweise unter dem Eingang zu dem Speibecken 48 angeordnet
ist. Das Auswurfkissen 126 kann jeder Typ von flüssigkeitsabsorbierendem Material
sein, wie z. B. Filz, Preßspan,
Schwamm oder anderes Material. Ein bevorzugtes Material ist ein
offenzelliges Schaumstoffschwammaterial, das von Time Release Sciences
Inc., 1889 Maryland Ave., Niagara Falls, New York 14305, als Typ-SPR100-Material
verkauft wird.
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Die
Palette 120 trägt
Schwarz- und Farbdruckkopfwischeranordnungen 130, 132 zum
orthogonalen Wischen der Öffnungsplatten
der jeweiligen Schwarz- und Farbdruckköpfe 54, 56.
Der dargestellte Schwarztintenwischer 130 ist entworfen,
um den Schwarzdruckkopf 54 effizient zu reinigen, durch
Verwenden von zwei aufrechten, voneinander beabstandeten, zueinander
parallelen Klingenabschnitten 134 und 135, die
jeweils spezielle Spitzenkonturen aufweisen. Die Farbtintenwischeranordnung 132 kann auch
zwei voneinander beabstandete, zueinander parallele aufrechte Klingenabschnitte 136 und 138 zum
Wischen des Farbdruckkopfs 56 aufweisen, der hier beispielsweise
drei farbstoffbasierte Tinten Cyan, Magenta und Gelb enthält. Die
Wischerklingen 134–138 können auf
jede herkömmliche
Weise an der Palette 120 befestigt sein, wie z. B. durch
Verbinden mit Haftmitteln, Schallschweißen oder noch bevorzugter durch
Spritzgießtechniken
(Onsert-Molding), wo sich die Basis der Wischerklinge durch Löcher erstreckt,
die durch die Palette 120 definiert sind. Bei einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel sind
die Wischer und Schlammklappen auf eine Metallage spritzgegossen,
wie z. B. Federstahl, die gebogen und gebildet werden kann, um eine
Wischerbefestigung zu liefern, die auf die Palette 120 schnappgepaßt werden
kann. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die Wischerklingen 134–138 jeweils aus einem
abriebfreien nachgiebigen Material, wie z. B. einem Elastomer oder
Kunststoff, einem Nitrilkautschuk oder einem anderen kautschukartigen
Material, aber vorzugsweise aus einem Ethylenpolypropylendienmonomer
(EPDM) oder einem anderen vergleichbaren Material, das für einen Fachmann
auf diesem Gebiet bekannt ist.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel enthält der Schwarzstift 50 eine
pigmentbasierte Tinte, die einen klebrigen Rest erzeugt, der sich
dem Wischen unter Verwendung eines herkömmlichen Wischers, wie er in
dem obigen Hintergrundabschnitt beschrieben ist, widersetzt. Jede
der Schwarzwischerklingen 134 und 135 endet an
ihrem distalen Ende in einer Wischspitze. Vorzugsweise weisen die Wischspitzen
eine gabelförmige
Geometrie auf, wobei die Anzahl von Gabelzinken gleich ist der Anzahl von
linearen Düsenarrays
auf dem entsprechenden Druckkopf, hier zwei Gabelzinken für die beiden
linearen Düsenarrays
des Druckkopfs 54. Somit weisen die Wischerklingen 134, 135 jeweils
ein Paar von Wischoberflächen
an den Spitzen der Gabelzinken auf, wobei diese Wischoberflächen durch
einen ausgenommenen flachen Vorsprungsabschnitt getrennt sind. Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist jede der Wischerspitzen an ihren Außenseiten ebenfalls von ausgenommenen
flachen Vorsprungsabschnitten flankiert. Diese ausgenommenen Vorsprungsabschnitte
zwischen und an jeder Seite der Wischspitzen liefern einen Auslaßkanal für den klebrigen
zusammengeballten Tintenrest, damit sich derselbe während dem
Wischtakt von den Düsenarrays wegbewegen
kann.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel haben
sowohl die Farbwischerklingen 136, 138 als auch
die Wischerspitzen 134, 135 jeweils eine äußere abgerundete
Kante benachbart zu den Außenoberflächen der
Klingen. Gegenüber
jeder abgerundeten Wischkante können
die Wischspitzen der Klingen 134 –138 abgewinkelt enden
oder noch bevorzugter in einer scharfen Kante benachbart zu den
Innenoberflächen
der Klingen. Die abgerundeten Kanten tragen dazu bei, einen Kapillarkanal
zwischen der Klinge und der Düsenöffnungsplatte
zu bilden, um Tinte von den Düsen
dochtmäßig zu saugen,
während
sich die Wischer orthogonal entlang der Länge der Düsenarrays bewegen. Diese gesaugte
Tinte wird durch die abgerundete Kante der vorderen Wischerklinge
zu der nächsten
Düse in
dem Array gezogen, wo dieselbe als ein Lösungsmittel wirkt, um getrockneten
Tintenrest aufzulösen,
der sich an der Druckkopf vorderplatte angesammelt hat. Die abgewinkelte
Kante der hinteren Wischkante schabt dann den aufgelösten Rest
von der Druckkopfvorderplatte. Das heißt, wenn sich die Plattform
zu der Vorderseite des Druckers (in 3 nach
links) bewegt, sind die Schwarzklinge 135 und die Farbklinge 138 die
vorderen Klingen, die mit ihren äußeren abgerundeten Kanten
Tinte saugen, während
die Klingen 134 und 136 die hinteren Klingen sind,
die mit ihren inneren abgewinkelten Kanten den Rest abschaben.
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Der
Farbwischer kann so aufgebaut sein, wie es oben für den Schwarzwischer 130 beschrieben
ist, aber vorzugsweise ohne die Austrittsausnehmungen. Statt dessen
weisen die Farbwischerklingen 136, 138 jeweils
die gebogenen oder abgerundeten Kanten entlang ihrer gesamten Außenbreite
auf, und eine einzige abgewinkelte Wischkante entlang ihren Innenoberflächen. Der
Zweckmäßigkeit
halber werden hier alle der Schwarzwischerklingen 134, 135 und Farbwischerklingen 136, 138 gemeinsam
als Wischer 130, 132 bezeichnet, es sei denn,
dies ist anderweitig angemerkt.
-
Um
die gewünschte
Tintentropfengröße und -bahn
beizubehalten, muß der
Bereich um die Druckkopfdüsen
relativ sauber gehalten werden. Einige der früheren Wischsysteme wischten über die Öffnungsplatte
und dann über
Bereiche benachbart zu der Öffnungsplatte,
wodurch Tinte entlang der gesamten unteren Oberfläche des
Druckkopfs geschmiert wurde. Andere wischten nur die Druckkopföffnungsplatte und
ignorierten Regionen an der Seite der Öffnungsplatte. Wie es in 1 gezeigt ist, weist die
Farbkassette 52 einen breiteren Körper auf als die Schwarzkassette 50.
Die Seiten der Farbkassette 52 erstrecken sich gerade nach
unten zu dem Druckkopfbereich, so werden an jeder Seite der Druckkopföffnungsplatte 56 zwei
breite, flache Vorsprünge
oder Seitenflächen
erzeugt. Bei den frühren
Druckern, die diese Art von Kassette verwenden, blieben diese Seitenflächen ungewischt.
Leider sammelten diese Seitenflächen
gelegentlich Tintenteilchen oder Rest, und dann klebten Staubteilchen,
Papierfasern und andere Abriebteilchen an diesem Rest. Wenn diese
Seitenflächen
ungewischt bleiben, könnten
diese Seitenflächenabriebteilchen
dann während
dem Drucken über
die Seite bewegt werden. Falls sich ausreichend Abriebteilchen angesammelt
haben, könnten dieselben
tatsäch lich
die gedruckte Tinte verschmieren und die Druckqualität verschlechtern.
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Um
das Seitenflächenabriebteilchenproblem zu
adressieren, umfasst die Wartungsstation 101 äußere und
innere Seitenflächenwischbauglieder,
die von ihren Entwicklern als „Schlammklappen" 140, 142 bezeichnet
werden, die in 2 gezeigt
sind. Die Schlammklappen 140, 142 können aus
dem gleichen elastomeren Material aufgebaut sein, wie die Wischer 130, 132.
In der Tat beschleunigt die Verwendung eines einzigen Elastomertyps
für sowohl die
Wischer 130, 132 als auch die Schlammklappen 140, 142 den
Herstellungsprozeß,
weil die Wischer und Schlammklappen dann in einem einzigen Formschritt
gebildet oder zusammengebaut werden können. Obwohl die Wischerklingen 134 –138 jeweils eine
gebogene äußere Oberfläche aufweisen,
ist die bevorzugte Spitze für
die Schlammklappen 140, 142 rechteckig im Querschnitt
und weist vordere und hintere abgewinkelte Wischkanten auf.
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Um
Tintenrest von den Spitzen der Wischer 130, 132 und
den Schlammklappen 140, 142 zu entfernen, umfasst
die Wartungsstationshaube 110 vorteilhafterweise einen
Wischerschaberstab 140, wie er in 2 gezeigt ist. Der Schaberstab 145 weist eine
untere Kante auf, die niedriger ist als die Spitzen der Wischer 130, 132 und
der Klappen 140, 142. Wenn somit die Palette 120 in
einer Vorwärtsrichtung (in 2 links) bewegt wird, treffen
die Wischer 130, 132 und die Schlammklappen 140, 142 den
Schaberstab 145 und schieben vorteilhafterweise alle überschüssige Tinte
an den Innenoberflächen
der Vorderabschnitte der Haube 110 und der Basis 102 weg. Dieser
eingebaute Wischerschaber 145 ist sehr viel wirtschaftlicher
als die früheren
Mechanismen, die aufwendige Nockenmechanismen, komplizierte Schaberarme
und Löschkissen
erforderten, die überschüssige Flüssigkeiten
von dem Tintenrest absorbierten. Nach dem Wischen und Schaben können die Wischer
und Schlammklappen unter der vorderen Ummantelung der Haube 110 in
der Ausgangsposition versteckt werden, so dass die Wischer und Schlammklappen
dann für
einen Betreiber nicht zugänglich
sind. Der Betreiber wird somit davor geschützt, sich durch unbeabsichtigtes
Berühren
der Wischer 130, 132 und Klappen 140, 142 zu
verschmutzen.
-
Die
Funktion der Wischer 130, 132, die bis jetzt beschrieben
wurden, bezieht sich auf Reinigungstakte zum Reinigen der Druckköpfe 54, 56, wenn
daher diese Funktion durchgeführt
wird, können
die Wischer 130, 132 als „Reinigungswischer" bezeichnet werden.
Wie es in dem obigen Hintergrundabschnitt erwähnt wurde, verwendeten frühere Systeme
zum Abdichten der Tintenstrahldruckköpfe 54, 56 eine
elastomere Abdichtungsabdeckung mit Lippen, die den Druckkopf kontaktierten,
um eine feuchte Umgebung an den Düsen beizubehalten, die das
Austrocknen und Zersetzen in dem Druckkopf verhindern. Anstatt der
Verwendung eines solchen komplexen Abdichtungssystems, das häufig viele
bewegliche Teile enthielt, die die Wartungsstationszusammenbaukosten
sowohl bezüglich
der Material- als auch der Arbeitskosten erhöhten, verwendet das vorliegende
Flüssigkeitsabdeckungssystem 100 einen
einzigartigen neuen Lösungsansatz
zum Abdichten der Druckköpfe 54, 56.
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Wie
es in 2 gezeigt ist,
umfasst das Flüssigkeitsabdeckungssystem 100 eine
Abdichtungsflüssigkeitsspenderanordnung 150.
Der Flüssigkeitsspender 150 umfasst
ein Reservoir oder eine Schale 152, die so dargestellt
ist, dass sie durch die untere Oberfläche des Rahmens 102 getragen
wird. Ein Aufbringbauglied 154 weist ein überhängendes Bauglied 155 auf,
das sich von einem Basisabschnitt 156 der Aufbringvorrichtung 154 nach
oben erstreckt. Hier wird die Aufbringvorrichtungsbasis 156 durch das
Reservoir 152 stationär
getragen und in demselben aufgenommen. Die Aufbringvorrichtung 154 ist vorzugsweise
aus einem halbporösen
Material hergestellt, beispielsweise einem offenzelligen wärmehärtbaren
Kunststoff, wie Polyurethanschaum oder einem Medium wie Sinterpolyethylen.
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Das
Reservoir 152 hält
eine Abdichtungsflüssigkeit
oder ein Abdichtungsfluid 158, das vorzugsweise ein viskoses
Material ist, das mit den Tintenstrahltinten kompatibel ist und
das auf die Druckköpfe 54, 56 aufgebracht
werden kann, um die Druckkopfdüsen
währen
Perioden von Druckeraktivität
abzudichten. Vorzugsweise ist die Abdichtung der Abdichtungsflüssigkeit 158 auch
ein Material, das als ein Schmiermittel für die Druckköpfe 54, 56 während Wischtakten
dient, um unnötigen
Abrieb der Druckköpfe
und/oder Wischer zu vermeiden. Die Abdichtungsflüssigkeit 158 ist vorzugsweise
ein hygroskopisches bzw. wasseraufnehmendes Material, wie z. B. Polyethylenglykol
(„PEG"), Lipponethylenglykol („LEG"), Diethylenglykol
(„DEG"), Glyzerin oder
andere Materialien, von denen für
einen Fachmann auf diesem Gebiet bekannt ist, dass sie ähnliche
Eigenschaften aufweisen. Diese hygroskopischen Materialien sind
flüssige
oder gallertartige Zusammensetzungen, die als Feuchthaltemittel
dienen und Feuchtigkeit von der Luft absorbieren, so dass dieselben während ausgedehnten
Abdichtungsperioden nicht ohne weiteres austrocknen. Somit kann
jedes Lecken der Abdichtungsflüssigkeit 158 von
dem Reservoir 152 durch das Speibeckenauskleidungskissen 126 absorbiert
werden, was dann die Absorptionseigenschaften des Kissens 126 verbessert.
Nach dem Abdichten der Druckköpfe 50, 52 kann
alles vorher absorbierte Wasser von dem hygroskopischen Material
freigegeben werden, um die Verdampfungsrate von den Düsen zu reduzieren.
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Eine
weitere geeignete Abdichtungsflüssigkeit 158 ist
eine PEG-Verbindung, die vorzugsweise ein Molekulargewicht in dem
Bereich von 100 bis 1.000 aufweist, und insbesondere mit einem Molekulargewicht
von etwa 400. Eine weitere geeignete Abdichtungsflüssigkeit 158 ist
eine LEG-Verbindung, die
vorzugsweise ein Molekulargewicht aufweist, das aus dem Bereich
von 100 bis 1.000 ausgewählt
ist, und noch bevorzugter mit einem Molekulargewicht von etwa 300
bis 500. Es ist offensichtlich, dass andere äquivalente hochviskose Verbindungen
ebenfalls geeignet sein können,
wie z. B. Oktanol, Terpex-Derivate und Kohlenwasserstofföle mit geringem Molekulargewicht.
Siliziumöle
sind aufgrund ihrer geringen Oberflächenspannung weniger wahrscheinliche
Kandidaten für
die Abdichtungsflüssigkeit 158.
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Abdichtungsflüssigkeiten 158,
die in die Düsen
gedrückt
werden, wie es bevorzugt wird, sollten einen Siedepunkt aufweisen,
der niedrig genug ist, um es zu ermöglichen, dass dieselben durch
Auswerfen von den Düsen
gereinigt werden. Das heißt,
der Siedepunkt sollte niedrig genug sein, um es zu ermöglichen,
dass die Abdichtungsflüssigkeiten
sieden, wenn sie durch den Düsenabfeuerungswiderstand
erwärmt
werden, so dass eine Blase des Fluids aus der Düse ausgeblasen wird, um das
Fluid 158 während
einer Auswurfsequenz auszustoßen.
Hochviskose Materialien, die die Öffnungsplatte überlagern
anstatt in die Düsen
gezwungen zu werden, brauchen keinen niedrigen Siedepunkt.
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Selbstverständlich ist
der Siedepunktparameter kein Thema, es sei denn, es wird eine thermische
Tintenstrahldrucktechnologie verwendet, um die Druckköpfe 54, 56 aufzubauen.
Beispielsweise kann bei einer Piezodruckkopftechnologie anstatt dem
Siedepunktparameter die Viskosität
der Abdichtungsflüssigkeit 158 ein
bestimmender Faktor sein beim Auswählen der Abdichtungsflüssigkeitszusammensetzung.
Somit ist es offensichtlich, dass die Konzepte des Flüssigkeitsabdeckungssystems 100, die
hierin für
eine thermische Tintenstrahldruckkopftechnologie dargestellt sind,
ohne weiteres auf eine Vielzahl von unterschiedlichen Druckkopftechnologien
angewendet werden können.
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Die
Verwendung eines porösen
Materials für die
Aufbringvorrichtung 154 ermöglicht es der Abdichtungsflüssigkeit 158,
sich von dem Reservoir 152 nach oben zu bewegen, durch
Kapillaraktion in den miteinander verbundenen Unterkammern oder
Kanälen
des porösen
Materials, bis dasselbe den Aufbringvorrichtungsüberhangabschnitt 155 erreicht. Wie
es in 3 gezeigt ist,
weist der Aufbringvorrichtungsüberhang 155 eine
niedrigere Oberfläche
auf, die niedriger ist als die Spitzen der Wischerklingen 134–138,
zum Erzeugen einer Preßpassung
zwischen dem Überhang 155 und
den Klingen 134–138, wenn
die Palette 120 die Wischer 130, 132 unter
den Überhang 155 bewegt
hat. Diese Preßpassung drückt den
Aufbringvorrichtungsüberhang 155 zusammen,
der dann die Flüssigkeit 158 von
der Aufbringvorrichtung 154 herausdrückt, und es den Wischern ermöglicht,
die Abdichtungsflüssigkeit 158 entlang
ihren Wischspitzen zu sammeln. Es ist anzumerken, dass in 3–5 die
Schlammklappen 140, 142 zu Deutlichkeitszwecken
von diesen Ansichten weggelassen wurden.
-
Nach
dem Empfangen der Abdichtungsflüssigkeit
von dem Aufbringvorrichtungsüberhang 155 dreht
sich der Wartungsstationsmotor 105 dann weiter und bewegt
die Palette 120 nach links (in 2 bis 4)
auf die Druckköpfe 54, 56 zu.
Wie es in 4 gezeigt
ist, übertragen
die Wischer 130, 132 auf das Berühren der
Druckköpfe 54, 56 hin
die Abdichtungsflüssigkeit 158 zu
den Druckkopföffnungsplatten
und vorzugsweise drücken
die flexiblen Wischer auch einen Teil der Abdichtungsflüssigkeit 158 in
die Druckkopfdüsen.
Das Drücken
der Abdichtungsflüssigkeit 158 in
die Düsen
und das Beschichten der Außenseite
der Öffnungsplatte
der Druckköpfe 54, 56 liefert eine
flüssige
hermetische Abdichtung direkt an den Druckkopf, die, falls dieselbe
unberührt
bleibt, für eine
sichere Abdichtung an der Öffnungsplatte
haften bleibt. Nach der Aufbringung der Abdichtungsflüssigkeit,
wie es in 4 gezeigt
ist, kann die Palette 120 dann in der Ausgangsposition
unter der vorderen Ummantelung der Haube 110 gelagert werden.
Auf das Eintreten in diese Ausgangspositionsregion hin wird den
Wischern 130, 132 die Abdichtungsflüssigkeit 158 durch
den Schaberstab 145 von ihren Wischerspitzen geschabt.
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Der
Aufdeckungsabschnitt der Wartungsroutine ist in 5 gezeigt, wo sich die Palette 120 von der
Ausgangsposition bewegt hat, um den Großteil jeder Abdichtungsflüssigkeit 158 von
der Oberfläche der
Druckköpfe 54, 56 wegzuwischen.
Um den Aufdeckabschnitt der Wartungsroutine abzuschließen, führt in 5 jeder der Druckköpfe 54, 56 eine
Reihe von Auswurfroutinen durch, um die Abdichtungsflüssigkeit 158 von
den Düsen
zu entfernen. Die Anzahl und Frequenz der Auswürfe kann variiert werden, um zu
der bestimmten Größe der Düsen und
anderen Entwurfsmerkmalen des bestimmten Druckkopfs zu passen. Beispielsweise
wurde herausgefunden, dass der Schwarzstift 50 eine Größenordnung
von 200 Auswürfen
erfordert, um eine PEG-Lösung
von den Düsen
zu entfernen.
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Es
hat sich herausgestellt, dass die Verwendung einer PEG-Verbindung als Abdichtungsflüssigkeit 158 besonders
vorteilhaft ist, wenn eine pigmentbasierte Tinte abgedichtet wird,
wie sie z. B. bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch den Schwarzdruckkopf 50 abgegeben
wird. Es wird davon ausgegangen, dass die Verwendung der PEG-Verbindung
dazu beiträgt,
das Wandern von Pigmentteilchen in die Düsen zu beschränken, ein Phänomen, das
die Düsen
während
ausgedehnten Perioden von Druckerinaktivität verstopfen kann. Thermische
Bewegung oder „Braunsche
Bewegung" neigt
dazu, Pigmentteilchen von der Düse,
die mit stärker
viskosem Abdichtungsfluid 158 gefüllt ist, zu der weniger viskosen
Tintenzusammensetzung in der Kassette 50, 52 zu
bewegen. Ferner kann die Verwendung von PEG als Abdichtungsflüssigkeit 158 auch
dem Transport von Lösungsmitteln
und anderen Molekülen,
die Bestandteile der Tintenstrahltintenzusammensetzung sind, zu
der Atmosphäre
widerstehen, wodurch die Zersetzung der Tinte verhindert wird, die
in den Stiften 50, 52 verbleibt. Außerdem schmiert
die Verwendung eines hochviskosen Schmiermittels, wie z. B. PEG,
für die
Abdichtungsflüssigkeit 158,
vorzugsweise die Außenoberfläche der
Druckköpfe 54, 56,
was einen unnötigen
Abrieb zwischen den Wischerklingen 134–138 und der Öffnungsplatten
der Druckköpfe 54, 56 verhindert.
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Wie
es in 3 gezeigt ist,
ist das Abdichtungsfluid 158 an der Spitze des porösen Materials 154 bei
einem negativen Druck, da sich das poröse Material unter den Spitzen
der Wischer 130, 132 erstreckt. Für Abdichtungsfluide,
die zähflüssiger sind oder
eine hohe Oberflächenenergie
aufweisen, kann der Großteil
des porösen
Materials über
dem Punkt sein, wo die Aufbringvorrichtung dasselbe berührt; was
zu einem positiven Druck für
eine optimale Fluiddosierung führt.
-
Das
in 2–5 gezeigte
Ausführungsbeispiel
zeigt die Wischer 130, 132, die eine doppelte Funktion
erfüllen,
wobei die erste als Reinigungswischer zum Reinigen der Druckköpfe 54, 56 ist
und die zweite als Abdichtungswischer ist, die die Druckköpfe 54, 56 abdecken,
wenn die Abdichtungsflüssigkeit 158 auf
dieselben aufgebracht wird. Das Verwenden der Wischer 130, 132 in
ihrer Doppelfunktionskapazität
minimiert vorteilhafterweise die Anzahl von Teilen, die erforderlich
sind, um die Wartungsstation 101 zusammenzubauen; die Leistungsfähigkeit
kann jedoch verbessert werden durch Verwenden zweier getrennter
Sätze von
Wischern, einen zum Reinigen und einen zum Abdecken, um jede dieser
Funktionen zu optimieren.
-
6–8 stellen
ein zweites Ausführungsbeispiel
eines Flüssigkeitsabdeckungssystems 160 dar, das
gemäß der vorliegenden
Erfindung aufgebaut ist, das diese beiden Wischerfunktionen trennt.
Hier ist die Palette 120 mit Reinigungswischern 130, 132 ausgestattet,
wie es oben mit Bezugnahme auf 2–5 beschrieben ist, die benachbart
zu einem Vorderabschnitt 162 der Palette 120 befestigt
sind. Entlang einem Hinterabschnitt 164 der Palette 120 sind
zumindest einer und optional zwei oder mehr Abdichtungswischer 165 befestigt.
Die Abdichtungswischer 165 können aus den gleichen Materialien aufgebaut
sein, die oben für
die Reinigungswischer 130, 132 beschrieben sind.
Wie es in 7 gezeigt ist,
ist die distale Spitze des Abdichtungswischers 165 vorzugsweise
mit einer Reihe von Stegen 166 gebildet, die durch Rillen 168 voneinander
getrennt sind. Die abwechselnden Stege und Rillen 166, 168 bilden
Vorsprünge
bzw. Ausnehmungen. Wenn die Abdichtungsflüssigkeit 158 von der
Aufbringvorrichtung 154 empfangen wird, biegen sich die
Stege 166 und öffnen
die Rillen 168 zum Unterbringen eines Vorrates der Abdichtungsflüssigkeit 158 in
den Rillen 168. Auf das Verlassen des Aufbringvorrichtungsüberhangs 155 hin
kehren die Abdichtungswischer 165 von dem gebogenen Zustand,
der in 6 gezeigt ist,
zu einem aufrechten Ruhezustand zurück, wie er in 7 gezeigt ist. Auf das Verlassen des Aufbringvorrichtungsbereichs
hin kehrt die nachgiebige Art der Stege 166 die Stege auch
zu einem Ruhezustand zurück,
der in 7 gezeigt ist,
der einen Teil der Abdichtungsflüssigkeit 158 von
den Rillen 168 und auf die Spitzen der Stege 166 drückt, wo
die Abdichtungsflüssigkeit
dann ohne weiteres auf die Druckköpfe 54, 56 aufgebracht
werden kann.
-
8 zeigt eine detaillierte
Ansicht des Druckkopfs 54 für den Schwarzstift 50,
um den Schritt des Aufbringens der Abdichtungsflüssigkeit 158 auf die
Druckköpfe
darzustellen. Der Druckkopf 54 ist in dem U.S.-Patent Nr.
5,420,627 beschrieben, das der Anmelderin der vorliegenden Erfindung,
der Hewlett Packard Company, übertragen
ist, wobei ein handelsübliches
Ausführungsbeispiel
des Druckkopfs 54 etwa 300 Düsen insgesamt aufweist, die
in zwei zueinander parallelen linearen Strahlen von jeweils 150
Düsen angeordnet
sind. In 8 ist das punktiert
schattierte (kleine Punkte) Material die Abdichtungsflüssigkeit 158,
die in den Wischerrillen 168 angesammelt gezeigt ist und
auf den Druckkopf 54 aufgebracht wird.
-
Die
dargestellte Kassette 50 weist einen Kunststoffkörper 170 auf,
der einen Tintenzuführkanal 172 definiert,
der in Fluidkommunikation mit einem Tintenreservoir ist, das in
dem oberen rechteckig geformten Abschnitt der Kassette (in 1 gezeigt) angeordnet ist.
Der Körper 170 weist
auch eine erhobene Wand 173 auf, der einen Hohlraum 174 an dem unteren
Ende des Zuführkanals 172 definiert. Ein
Tintenausstoßmechanismus 175 ist
in dem Hohlraum 174 zentral angeordnet und wird durch eine
Befestigung durch eine Haftschicht 176 an einem flexiblen
Polymerband 178, wie z. B. einem Kapton®-Band, das
von der 3M Corporation erhältlich
ist, einem Upilex®-Band oder anderen äquivalenten
Materialien in Position gehalten, die für einen Fachmann auf diesem
Gebiet bekannt sind. Das dargestellte Band 178 dient als
Düsenöffnungsplatte
durch Definieren von zwei parallelen Spalten von versetzten Düsenlöchern oder
-öffnungen 180,
die in dem Band 178 gebildet sind, beispielsweise durch
Laserablationstechnologie. Die Haftschicht 176, die aus
einem Epoxid, einem Schmelzhaftmittel, einem Silizium, einer UV-härtbaren
Verbindung oder Mischungen derselben sein kann, bildet eine Tintenabdichtung
zwischen der erhobenen Wand 173 und dem Band 178.
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Der
Tintenausstoßmechanismus 175 umfasst
ein Siliziumsubstrat 182, der eine Mehrzahl von einzeln
mit Energie versorgbaren Dünnfilmabfeuerungswiderständen 184 enthält, die
jeweils hinter einer einzigen der Düsen 180 angeordnet
sind. Die Abfeuerungswiderstände 184 wirken
als ohmsche Heizelemente, wenn dieselben selektiv durch ein oder mehrere
Freigabesignale oder Abfeuerungspulse mit Energie versorgt werden.
Diese Abfeuerungspulse werden von der Steuerung 36 durch
einen flexiblen Leiter zu dem Wagen 40 geliefert, und dann
durch elektrische Verbindungen zu Leitern (zu Deutlichkeitszwecken
ausgelassen), die durch das Polymerband 178 getragen werden.
Eine Barriereschicht 186 kann unter Verwendung herkömmlicher
Photolithographietechniken auf der Oberfläche des Substrats 182 gebildet
sein. Die Barriereschicht 186 kann eine Schicht aus Photoresist
oder einem anderen Polymer sein, die in Zusammenarbeit mit dem Band 178 Verdampfungskammern 188 definiert,
die jeweils einen zugeordneten Abfeuerungswiderstand 184 umgeben.
Die Barriereschicht 186 ist mit dem Band 178 durch
eine dünne
Haftschicht (zu Klarheitszwecken aus 8 ausgelassen)
verbunden, wie z. B. eine nichtgehärtete Schicht aus Polyi soprenphotoresist. Während dem
Drucken fließt
Tinte von dem Vorratsreservoir durch den Zuführkanal 172 um die
Kanten des Substrats 182 und in die Verdampfungskammern 188.
Wenn die Abfeuerungswiderstände 184 während dem
Abdecken mit Energie versorgt werden, wird Tinte in den Verdampfungskammern 188 ausgestoßen, und,
auch die Abdichtungsflüssigkeit 158, wie
es in 5 dargestellt
ist.
-
Somit
ist in 8 die Abdichtungsflüssigkeit 158 auf
die Außenoberfläche des
Bands 178 aufgebracht gezeigt, und in die Verdampfungskammern 188 gezwungen,
vorzugsweise, um die Abfeuerungswiderstände 184 zu umgeben.
Somit ist Tinte in dem Zuführkanal 172 vor
dem Aussetzen gegenüber
der Atmosphäre
und atmosphärischen
Bedingungen isoliert, um Tintenaustrocknen und Zersetzung während Perioden
von Druckerinaktivität
zu verhindern.
-
Es
ist offensichtlich, dass die dargestellte Translationswartungsstation 101 durch
eine Vielzahl von anderen Wartungsstationsmechanismen zum Übertragen
der Abdichtungsflüssigkeit 158 von
einer Aufbringvorrichtung 154 zu den Druckköpfen 54, 56 ersetzt
werden kann. Beispielsweise können
die hierin beschriebenen Konzepte ohne weiteres an einen Drehwartungsstationsmechanismus
angepaßt
werden, wie z. B. bei den im Handel erhältlichen DeskJet® Tintenstrahldruckermodellen 850C, 855C, 820C und 870C,
die durch die Hewlett Packard Company aus Palo Alto, Kalifornien
hergestellt werden. In der Tat kann eine Vielzahl unterschiedlicher
Mechanismen verwendet werden, um die Abdichtungsflüssigkeit
auf die Druckköpfe 54, 56 aufzubringen.
Die Verwendung eines hin- und herfahrenden Druckkopfs ist nur beispielhaft
gezeigt, da die Konzepte, die durch das Flüssigkeitsabdeckungssystem 100 dargestellt
sind, auch in einem seitenbreiten Array von Druckkopfdüsen verwendet
werden können.
Bei einem solchen seitenbreiten Array Flüssigkeitsabdeckungssysteme
kann die Abdichtungsflüssigkeit 158 aufgebracht
werden durch Bewegen einer Aufbringvorrichtung direkt in Kontakt
mit der Öffnungsplatte, oder
durch die Verwendung einer Zwischenaufbringvorrichtung, wie z. B.
einem Wischer, unter Verwendung der Prinzipien, die oben für eine Translationswartungsstation 101 beschrieben
sind.
-
Somit
kann beim Betrieb das Verfahren des Wartens der Druckköpfe 54, 56 nach
dem Drucken beginnen, wenn die Stifte 50, 52 zu
der Wartungsposition über
der Station 101 zurückkehren.
Zu diesem Zeitpunkt kann das Auswerfen in das Speibecken 48 gefolgt
von Reinigungswischertakten durchgeführt werden, um jeden Tintenrest
zu entfernen, der sich während
dem vorhergehenden Druckvorgang angesammelt hat. Nach diesem Routineauswurf- und/oder
Wischschritt können
die Wischer 130, 132 von jedem Tintenrest gereinigt
werden, durch Durchführen
derselben unter dem Schaber 145, wonach die Palette 120 sich
dann bewegt, um die Wischer 130, 132 oder 165 unter
dem Aufbringvorrichtungsüberhang 155 zu
positionieren. Auf das Verlassen der Aufbringvorrichtungsregion
hin bewegen sich die Wischer 130, 132 oder 165 dann,
um Abdichtungsflüssigkeit 158 auf
die Druckköpfe 54, 56 aufzubringen, wie
es in 4 und 8 gezeigt ist. Nach der Aufbringung
der Abdichtungsflüssigkeit
kann sich die Palette 120 dann zu der Ausgangsposition
unter dem vorderen Ummantelungsabschnitt der Haube 110 bewegen,
wodurch die Druckköpfe 54, 56 hermetisch
abgedichtet bleiben, während
der Drucker 20 inaktiv ist. Auf das Empfangen eines Signals
zum Drucken hin beginnt die Steuerung 36 den Aufdeckungsabschnitt der
Wartungsroutine. Die Aufdeckungssequenz ist durch 5 dargestellt, wo die Abdichtungsflüssigkeit 158 von
den Druckköpfen 54, 56 ausgeworfen wird,
dem ein oder mehrere Reinigungstakte der Wischer 130, 132 vorausgehen,
oder dazwischen angeordnet sind, oder vorzugsweise folgen. Nach
dem Entfernen der Abdichtungsflüssigkeit 158 von
dem Druckkopf gefolgt von einem Endwischschritt, sind die Stifte 50, 52 bereit,
um zur Druckaktivität
zurückzukehren.
-
Alternativ
kann das Spendersystem 150 in dem Wartungsstationsrahmen
neu angeordnet werden, um außerhalb
der anderen Wartungsvorrichtungen zu sein, z. B. ganz rechts in 1, so dass sich die Druckköpfe 54, 56 direkt über die
obere Oberfläche
des Aufbringvorrichtungsüberhangs 155 bewegen
können.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
würden die
Druckköpfe 54, 56 die
Aufbringvorrichtung 154 zusammendrücken, um dadurch die Aufbringvorrichtung
zu quetschen, um die Abdichtungsflüssigkeit 158 von der
oberen Oberfläche
des Überhangs 155 zu
extrahieren, so dass die Abdichtungsflüssigkeit direkt aufgebracht
werden kann, ohne die Verwendung von Zwischenwischbaugliedern 130, 132, 165.
Ein Nachteil eines solchen Systems wäre die Gesamterhöhung der
Breite des Druckers 20, weil die Länge des Bewegungswegs entlang
dem Wagenführungsstab 38 (1) erhöht werden müßte, aber dieser Faktor ist
bei anderen Implementierungen kein Problem, wo die Größe des Druckmechanismus
kein Thema ist. Bei einem anderen alternativen Ausführungsbeispiel
kann das Spendersystem 150 auf der Wartungsstationspalette 120 befestigt
sein, um die Aufbringvorrichtung 154 selektiv unter die
Druckköpfe 54, 56 zu
bewegen, zum Aufbringen der Abdichtungsflüssigkeit ohne das Verwenden
eines Zwischenaufbringvorrichtungsbauglieds, wie z. B. Wischer 130, 132 oder 165.
Anstatt dem Aufbringen der Abdichtungsflüssigkeit 158 auf die
Druckköpfe 54, 56 durch
eine relative Bewegung zwischen der Aufbringvorrichtung 154 und
den Druckköpfen
kann die Abdichtungsflüssigkeit 158 in
der Tat beispielsweise durch eine Sprühaktion auf die Druckköpfe aufgebracht
werden. Es ist klar, dass eine Vielzahl von Modifikationen durchgeführt werden
kann, um unterschiedliche Größen und
Arten von Druckmechanismen und Tintenstrahldruckköpfen unterzubringen, unter
Verwendung der hierin dargestellten Konzepte, um den Druckkopf während Perioden
von Druckinaktivität
mit einem Flüssigkeitsabdichtungsmaterial
abzudichten. Als eine Alternative zu den hygroskopischen Materialien
für die
Abdichtungsflüssigkeit 158 kann
es vorzuziehen sein, ein hydrophobes Öl zu verwenden, das keine Feuchtigkeit
absorbieren würde
und nicht anfällig
für Austrocknen
ist; es kann jedoch eine Vorbereitungsoperation erforderlich sein, um
das hydrophobe Öl
von den Düsen
zu entfernen, zusätzlich
oder statt dem Auswerfen zum Reinigen der Düsen.
-
Vorteile
-
Unter
Verwendung des Flüssigkeitsabdeckungssystems,
das hierin dargestellt ist, werden mehrere Vorteile realisiert.
Ein wesentlicher Vorteil ist die verringerte Anzahl von Wartungsstationsteilen, die
durch die Eliminierung der herkömmlichen
mechanischen Abdeckungsanordnung geliefert werden. Einer der speziellen
Vorteile des in 2–5 gezeigten Ausführungsbeispiels
ist eine weitere Reduzierung der Anzahl der Teile, die in der Wartungsstationsanordnung
erforderlich sind, wenn ein Satz von Wischern sowohl zum Reinigen
des Druckkopfs als auch zum Abdecken des Druckkopfs unter Verwendung
von Abdichtungsflüssigkeit 158 verwendet
wird. Wenn ein getrennter Satz von Reinigungswischern 130, 132 in
Verbindung mit einem oder mehreren getrennten Abdichtungsmechanismen 165 verwendet wird,
können
alle diese Wischer 130, 132 und 165 in einem
einzelnen Herstellungsschritt an die Palette 120 gegossen
werden, beispielsweise unter Verwendung von Spritzgießtechniken.
Ferner ermöglicht
das Verwenden eines speziell zugewiesenen Abdichtungswischers 165 zusätzlich zu
den Reinigungswischern 130, 132, dass jeder Wischer
eine anwendungsspezifische Kontur aufweist, die die Leistungsfähigkeit
von sowohl der Reinigungs- als auch der Abdeckungsaufgabe verbessert.