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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Technik von computerangetriebenen
Druckern, insbesondere Farbtintenstrahldruckern. Drucker dieses
Typs weisen einen Druckkopfwagen auf, der für eine reziproke Bewegung an
dem Drucker in einer Richtung orthogonal zu der Richtung einer Bewegung
des Papiers oder eines anderen Mediums, auf dem ein Drucken durch
den Drucker stattfinden soll, befestigt ist. Der Druckerwagen eines
Farbdruckers weist typischerweise vier oder mehr entfernbare thermale
Tintenstrahldruckköpfe
auf, die an demselben befestigt sind. Jeder der Druckköpfe enthält einen Tintenvorrat
oder ist an demselben angebracht, und gelegentlich ist es notwendig,
einen oder mehrere Druckköpfe
durch ein Erzeugen einer Druckdifferenz, um Tinte dazu zu zwingen,
durch die Tintenzuführungsöffnungen
zu fließen,
vorzubereiten bzw. zu primen.
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Eine
Tintenstrahldrucker-Düsenverstopfungsvorbeugungsvorrichtung
ist in
US 4734718 offenbart.
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Ein
Druckkopfvorbereiten ist vorhergehend durch ein Positionieren einer
nachgebenden Abdichtung um die Düsenplatte
des Druckkopfs vorgenommen worden, nachdem der Druckkopfwagen an
einer Wartungsstation geparkt worden ist. Bei diesen Systemen wird
durch ein Anlegen eines negativen Drucks an die Außenseite
der Düsenplatten
der Druckköpfe,
um Tinte durch die Öffnungen
zu saugen, Tinte durch die Druckkopfdüsen gezogen. Die Quelle der
negativen Luftdruckdifferenz ist unter anderem ein zusammensinkender
Luftbalg oder eine entfernte Pumpe, verbunden durch eine Fluidleitung, gewesen.
Bei diesen Systemen wird durch ein Drücken einer nachgebenden Abdeckung
gegen die Oberfläche,
die die Düsen
umgibt, um eine Kammer zu erzeugen, die gegenüber der Atmosphäre geschlossen
ist, aber mit der Druckquelle verbunden ist, der Druck aufrechterhalten.
Die Verwendung eines negativen Drucks, um einen Druckkopf vorzubereiten, kann
mehrere Nachteile aufweisen, wie z. B. ein Tintenschäumen, eine übermäßige Tintenverschwendung
und einen Mangel an genauer Steuerung des Vorbereitungsvorgangs.
Folglich ist ein System zur Druckkopfvorbereitung erforderlich,
das nicht auf einem Negativdruckvorbereiten beruht und durch das
ein Druckkopf in einer gesteuerten Weise mit einem minimalen Risiko
eines Systemschadens vorbereitet werden kann.
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In
den weitesten Aspekten derselben sieht die Erfindung ein Verfahren
gemäß Anspruch
1 vor.
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nun lediglich beispielhaft und
unter Bezugnahme auf die folgenden Figuren beschrieben:
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1 ist
eine perspektivische Ansicht eines Großformatdruckers, bei dem die
vorliegende Erfindung nützlich
ist.
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2 ist
eine Draufsicht des Druckers, dessen Abdeckung entfernt ist, um
die automatische Vorbereitungspumpe und die Wartungsstation an dem rechten
Ende des Laufweges des Druckkopfwagens zu zeigen.
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3 ist
ein Vorderaufriss der Wartungsstation und der Vorbereitungspumpe.
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4 ist
ein Rechte-Seite-Aufriss der Wartungsstation und der Vorbereitungspumpe.
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5 ist
ein Querschnittsaufriss an Linie 5-5 in 3 des Mechanismus
zum Bewegen der Pumpe zu ausgewählten
Positionen, um ausgewählte Druckköpfe vorzubereiten.
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6 ist
ein Querschnittsaufriss durch die Pumpe.
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7 ist
ein Rechte-Seite-Aufriss des Druckkopfwagens mit einer Abdeckung
in der geschlossenen Position.
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8 ist
ein Vorderaufriss des Wagens, der die Druckkopfabdeckung in der
gehobenen Position zeigt.
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9 ist
eine Draufsicht des Wagens mit Druckköpfen, die in zwei Abteilen
eingebaut sind, und der Abdeckung in einer gehobenen Position.
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10 ist
eine Draufsicht der Wagenabdeckung, die zum Teil abgebrochen ist
und Luftdurchgänge
in derselben zeigt.
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11 ist
ein Graph, der Luftdruckverläufe aufträgt, die
durch die Pumpe geliefert werden.
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12 ist
ein Graph einer Implementierung eines Geschwindigkeit-Servo-Weicher-Zusammenstoß-Algorithmus.
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13 ist
ein Graph einer Implementierung eines Geschwindigkeit-Servo-Harter-Zusammenstoß-Algorithmus.
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1 zeigt
einen Großformatdrucker 10 des Typs,
der einen transversal bewegbaren Druckkopfwagen umfasst, der durch
eine Abdeckung 12 umschlossen ist, die sich über eine
sich im Allgemeinen horizontal erstreckende Auflage 14 erstreckt, über die
gedruckte Medien in einen Auffangkorb entladen werden. An der linken
Seite der Auflage befinden sich vier entfernbare Tintenreservoirs 20, 22, 24, 26,
die durch eine entfernbare flexible Schlauchanordnung, die zu beschreiben
ist, Tinte an vier Tintenstrahldruckköpfe liefern, die an dem bewegbaren
Wagen befestigt sind.
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In
dem Grundriss von 2, in dem die Wagenabdeckung 12 entfernt
worden ist, ist zu sehen, dass der Druckkopfwagen 30 an
einem Paar von sich transversal erstreckenden Schieberstäbe oder
Führungseinrichtungen 32, 34 befestigt
ist, die wiederum an dem Rahmen des Druckers befestigt sind. Ein Paar
von Schlauchführungseinrichtungsstützbrücken 40, 42,
von denen vordere und hintere Schlauchführungseinrichtungen 44, 46 aufgehängt sind,
ist ebenfalls an dem Rahmen des Druckers befestigt. Der Druckkopfwagen 30 weist
eine schwenkbare Druckkopfniederhalteabdeckung 36 auf,
die durch eine Verriegelung 38 an der Vorderseite des Druckers festfestgehalten
wird, die vier Tintenstrahldruckköpfe, von denen zwei in 9 gezeigt
sind, sicher in Abteilen C, M, Y, K an dem Wagen in Position halt. Die
vordere Schlauchführungseinrichtung 44 ist
gewinkelt in der Nähe
der linken Brückenstütze 40 angeordnet,
um einen Freiraum zum Öffnen
der Druckkopfabdeckung 36 zu liefern, wenn der Wagen in
eine Position in der Nähe
der linken Seite der Auflage 14 geschoben wird, so dass
die Druckkopfniederhalteabdeckung 36 ohne weiteres für ein Auswechseln
der Druckköpfe
geöffnet
werden kann.
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Ein
flexibles Tintenzuführungsschlauchsystem
befördert
Tinte von den vier getrennten Tintenreservoirs 20, 22, 24, 26 an
der linken Seite des Druckers durch vier flexible Tintenschläuche 50, 52, 54, 56,
die sich aus den Tintenreservoirs durch die hinteren und vorderen
Schlauchführungseinrichtungen 44, 46 erstrecken,
um Tinte zu den Druckköpfen
an dem Wagen 30 zu befördern.
Das Tintenschlauchsystem kann ein ersetzbares System sein.
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An
der rechten Seite des Druckers ist eine Druckkopfwartungsstation 48,
an der der Druckkopfwagen 30 zum Reinigen und Vorbereiten
der Druckköpfe
geparkt werden kann. Die Druckkopfwartungsstation 48 ist
aus einem Kunststoffrahmen zusammengesetzt, der an dem Drucker benachbart
zu dem rechten Ende des sich transversal erstreckenden Laufweges
des Druckkopfwagens 30 befestigt ist. Der Druckkopfwagen 30 (8 und 9)
umfasst vier Abteile C, M, Y, K, die jeweils vier getrennte Druckköpfe empfangen,
die farbige Tinte wie z. B. Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz enthalten.
Die Wartungsstation 48 umfasst auch vier getrennte Wartungsabteile
C, M, Y, K, die an einem Einschub bereitgestellt sein können, der
vorwärts
und rückwärts zu dem
Drucker bewegbar ist. Die Wartungsabteile umfassen jeweils ein Auswurfsbecken,
um Tinte aufzunehmen, die während
eines Vorbereitens durch die Druckköpfe entladen wird. Die bewegbare
Einschubkonstruktion der Wartungsstation bildet keinen Teil der
vorliegenden Erfindung.
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Eine
Druckkopfwartungspumpe 50 ist an dem oberen Ende eines
Pumpenpositionierungsarmes 80 befestigt. Ein Radumhüllungsrahmen 60 ist an
der rechten Seitenwand des Rahmens der Wartungsstation 48 befestigt
und von derselben beabstandet, um eine Tasche zu liefern, die einen Geschwindigkeitsreduzierungsradmechanismus
aufweist, der den Arm 80 und somit die Pumpe 50 bezüglich des
Druckkopfwagens 30 positioniert. Der Positionierungsarm 80 ist
für eine
Bewegung an einer Schwenkachse 82 befestigt, die sich zwischen
der rechten Seitenwand des Wartungsstationsrahmens und dem Radumhüllungsrahmen 60 erstreckt.
Ein elektrischer Armpositionierungsschrittmotor 90 dreht ein
Antriebsrad 92 an demselben, das mit den Zähnen eines
großen
angetriebenen Rades 94 in Eingriff genommen wird, das auf
einer gemeinsamen Welle mit einem kleinen angetriebenen Rad 96 verbunden ist,
das Zähne
aufweist, die mit einem bogenförmigen Armpositionierungsrad 98 ineinandergreifen,
das an dem Pumpenpositionierungsarm 80 gebildet ist, um den
Arm durch einen Winkel von etwas weniger als 90° zu bewegen. Eine Bewegung des
Armes 80 positioniert die Pumpe an verschiedenen Stellen
entlang eines Bogens, der an der Schwenkachse 82 des Arms
mittig angeordnet ist, um einen Pumpauslass 52 mit dem
Auslassende einer von vier Luftleitungen 100, 102, 104, 106 auszurichten,
die bogenförmig
an der Seite einer schwenkbar befestigten Druckkopfniederhalteabdeckung 36 an
dem Druckkopfwagen 30 positioniert sind.
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Die
vier Luftleitungen 100, 102, 104, 106 sind jeweils
proportioniert, um ein im Wesentlichen gleiches Volumen aufzuweisen,
und erstrecken sich aus den Einlassenden an der Seite der Niederhalteabdeckung 36 in
die Abdeckung und enden in abwärts
gerichteten (wenn die Abdeckung geschlossen ist) Fluidauslässen 110, 112, 114, 116 an
der Unterseite der Druckkopfniederhalteabdeckung. Die Luftauslässe weisen
jeweils eine nachgebende Abdichtung 111, 113, 115, 117 um
dieselben auf, die mit entsprechenden Lufteinlasstoren an den oberen
Oberflächen
der vier Druckköpfe
zusammenpasst, wenn dieselben in den jeweiligen Abteilen derselben
in dem Druckkopfwagen positioniert sind. An der Unterseite der Druckkopfniederhalteabdeckung 36 sind
auch federbelastete Druckkopfpositionierer 120, 122, 124, 126 gezeigt.
Es wird zu sehen sein, dass die Druckkopfniederhalteabdeckung schwenkbar
mit dem Wagen verbunden ist und durch eine Fingerverriegelung 38 und ein
Befestigungsteil 39 in einer geschlossenen oder einer Druckkopfniederhalteposition
derselben festgehalten wird.
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Die
Luftpumpe 50, die entfernbar an dem obere Ende des Positionierungsarms 80 befestigt werden
kann oder dauerhaft an denselben angebracht werden kann, wie es
erwünscht
ist, weist einen Zylinder 51 mit einem offenen Ende auf,
in dem ein verlängerter
Kolben 52 empfangen wird, der ein Paar von beabstandeten
Kolbenausrichtungsscheiben 53, 54 oder Einfassungen
aufweist, die schiebbar mit der Innenwand des Zylinders in Eingriff
nehmbar sind. Der Kolben 52 ist durch eine Druckfeder 55, die
an einem Ende gegen einen Federsitz 56 in dem Pumpenzylinder
sitzt und die an dem anderen Ende derselben gegen eine Einfassung 57 sitzt,
die das innere Ende einer hohlen Kolbenstange 58 umgibt,
die einen verlängerten
axialen Durchgang 59 durch dieselbe aufweist, nach Außen von
dem Zylinder vorgespannt. Eine nachgebende Abdichtung 61 sitzt
gegen die innere Kolbenausrichtungsscheibe 54 und nimmt
die Innenwand des Zylinders schiebbar in Eingriff, um eine Luftabdichtung
zwischen denselben zu liefern. Die Wände der Abdichtung 61 nehmen
den Zylinder 51 in einem Winkel in Eingriff, so dass die Abdichtung 61 unidirektional
einen positiven Druck in der Luftkammer 68 hält, wenn
sich der Kolben 52 nach rechts bewegt, aber kein Vakuum
hält, wenn sich
der Kolben 52 nach links bewegt. Der Zylinder wird durch
eine Abdeckung 63 geschlossen, die an der Außenwand
des Zylinders durch einen oder mehrere Festhaltevorrichtungen 65 angebracht
ist, deren Ausführung
für die
vorliegende Erfindung nicht relevant ist. Alternativ kann die Abdeckung
mit einem Gewinde an dem Zylinder befestigt sein. Der Kolben 52 weist
eine vergrößerte Einfassung 67 an
dem Außenende
desselben auf, an der eine nachgebende Dichtung 69 befestigt
ist zum in Ineingriffnehmen der Seitenwand der Druckkopfniederhalteabdeckung 36 und
zum Liefern einer Luftabdichtung zwischen dem Auslass 52 des
Kolbens und der Seitenwand der Druckkopfniederhalteabdeckung 36 während eines Positionierens
des Wagens gegen den Kolben an der Wartungsstation.
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Ein
Warten der Druckköpfe
an dem Druckkopfwagen wird zum Teil durch ein Positionieren der Pumpe 50 für eine Ausrichtung
mit dem Luftdurchgang 102, 104, 106, 108 in
der Druckkopfniederhalteabdeckung erreicht, der Luft zu dem Druckkopf,
der gewartet werden soll, befördert.
Eine Bewegung des Wagens 30 in die Wartungsstation 48 mit
der so positionierten Pumpe bewirkt, dass der Wagen die nachgebende
Dichtung 69 an dem Auslass der Pumpe in Eingriff nimmt,
wobei eine fortgeführte
Bewegung des Wagens den Pumpenkolben 52 nach rechts in
den Zylinder bewegt, um Luft aus der Luftkammer 68 in dem
Zylinder durch den zentralen Durchgang 59 in dem Kolben
zu entladen, um somit eine Quelle positiven Luftdrucks an den Druckkopf
zu liefern, was bewirkt, dass Tinte durch die Druckkopföffnungen
an der Unterseite des Druckkopfes in das zweckmäßige Auswurfbecken in der Wartungsstation 48 gezwungen
wird. Die Düsen
der Druckköpfe
C, M, Y, K können
somit mit einem Tintenfluss vorbereitet werden, der durch einen
positiven Luftdruck bewirkt wird, der durch die Pumpe 50 geliefert
wird. Für Fachleute
ist es klar, dass der Luftdruck, der durch die Pumpe geliefert wird,
keinen Kontakt zu der Tinte in den Druckköpfen herstellen muss und dies
in der Tat nicht tun sollte, um ein Einführen von Luft zu vermeiden,
die in dem Stiftkörper
gelagert werden muss. Folglich wird eine Druckkopfkonfiguration
bevorzugt, bei der Tinte in dem Druckkopf in einer Kammer enthalten
ist, die ein Volumen aufweist, das durch ein Anlegen eines Luftdrucks
an eine andere Kammer in dem Druckkopf reduziert werden kann. Ein
Laufweg des Druckkopfwagens von der Pumpe 50 weg, wenn derselbe
die Wartungsstation 48 verlässt, extrahiert die Luft, die
vorhergehend in die Druckkopfabdeckung gezwungen worden ist. Wenn
etwas von der Luft, die unter Druck in den Druckkopf eingeführt wurde,
während
des Prozesses entwichen ist, kann die Pumpe eine unerwünschte Vakuummenge
an den Druckkopf anlegen. Der Pumpenentwurf ermöglicht es, dass der Druck bei
einem kleinen negativen Druck von ungefähr –5,0 Zoll Wasser abgeschnitten wird,
um ein Erzeugen eines Vakuums zu vermeiden, bevor der Druckkopf
beschädigt
wird. Die Abdichtung zwischen dem Pumpenauslass und dem Durchgang in
der Druckkopfniederhalteabdeckung ist aufgebrochen, nachdem der
Pumpenkolben sich unter die Vorspannung der Feder 55 bis
zu dem Ende des Hubs desselben bewegt hat. Somit sollte ein jeglicher Gegendruck
in dem Druckkopf, der für
ein korrektes Funktionieren desselben notwendig ist, durch die den Vorbereitungsvorgang
nicht beeinflusst werden.
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Wie
in 5 am besten zu sehen ist, ist die Pumpe 50 irgendwo
zwischen einer Ruheposition 0 und einer Referenzposition R, die
durch die Anschläge 84, 86 an
dem Radgehäuse 52 definiert
werden, die durch die Seiten des Positionierungsarmes 80 in Eingriff
genommen werden, bogenförmig
einstellbar. Positionen des Armes für eine Zuführung von Luft durch die Pumpe
zu den Cyan-, Magenta-, Gelb- und Schwarztintedruckkopfleitungen 100, 102, 104, 106 an
der Druckkopfwagenniederhalteabdeckung 36 sind in 5 an
Positionen gezeigt, die voneinander bevorzugt um ungefähr 6° beabstandet
sind.
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Der
Schrittmotor 90 bewegt das Rad 92 bevorzugt schrittmäßig mit
3,75°/Halbschritt
und die Radfolge liefert bevorzugt eine 30:1-Reduzierung zwischen
dem Schrittmotor 90 und dem Rad 98 an dem Pumpenpositionierungsarm 80.
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Die
harten Anschläge 84, 86,
die die Grenzen einer Bewegung des Pumpenpositionierungsarmes definieren,
sind bevorzugt bei 84° voneinander platziert.
Für jeden
Druckkopfwartungszyklus wird die Pumpe 50 von der Park-
oder Ruheposition 0, in der der Arm 80 den harten Parkanschlag 84 in
Eingriff nimmt, zu der Referenzposition R bewegt, in der der Positionierungsarm
den Referenzanschlag 86 in Eingriff nimmt. Der Referenzanschlag 86 ist
näher zu den
funktionalen Winkelpositionen K, Y, M, C positioniert, in denen
die Pumpe 50 die Cyan-, Magenta-, Gelb- und Schwarzdruckkopfleitungen 100, 102, 104, 106 an
der Wagenniederhalteabdeckung in Eingriff nimmt, als der Park- oder
Ruheanschlag 84. Nach einer Bewegung des Pumpenpositionierungsarmes von
der Ruheposition 0 zu der Referenzposition R wird der Arm dann in
eine entgegengesetzte (nach dem Uhrzeigersinn, wie es in 3 zu
sehen ist) Richtung zu der vorläufigen
Position P bewegt. Der Schrittmotor 90 bewegt dann den
Pumpenpositionierungsarm 80 in die ursprüngliche
Richtung (entgegen dem Uhrzeigersinn in 3), um die
Pumpe 50 in einer Ausrichtung mit der erwünschten
funktionalen Stelle C, M, Y oder K für eine Verbindung mit der darauf
bezogenen Leitung 100, 102, 104, 106 zu
positionieren. Diese Bewegung wird durchgeführt, um sicherzustellen, dass,
aufgrund eines Spiels, der gleiche Radzahnflächenensatz, der verwendet wird,
um den Pumpenpositionierungsarm gegen den harten Referenzanschlag 86 zu
bewegen, verwendet wird, um das genaue Positionieren der Pumpe 50 in
der ausgewählten
funktionalen Position zu vollenden.
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Die
harten Anschläge 84, 86 sind
integral mit dem Pumpenpositionierergehäuse 52 gebildet. Dieser
Entwurf opfert eine kleine Menge an positionaler Genauigkeit in
der Nominalposition der Pumpe 50, aber entkoppelt die Funktion
des harten Anschlags von der vertikalen Einstellung des Positionierergehäuses 52.
Ein Überschreitungsalgorithmus
wird verwendet, um sicherzustellen, dass der Pumpenpositionierungsarm 86 einen
Kontakt mit dem harten Referenzanschlag 86 hergestellt
hat. Der Überschreitungsalgorithmus
umfasst eine Spanne für
sowohl ein Spiel als auch mögliche
verlorene Schritte.
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Alle
funktionalen Winkel sind an geraden Vielfachen der Nominalwinkelauflösung platziert. Dies
erfolgt, um sicherzustellen, dass keine Pumpenpositionierungsfehler
vorhanden sind, da eine ungerade Schrittgesamtzahl für einen
Halbüberschreitungsalgorithmus
durch Definition weniger stabil als eine gerade Schrittanzahl ist.
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Die
Einlässe
an der Druckkopfniederhalteabdeckung zu den Leitungen 100, 102, 104, 106 sind
in Winkeln von 6° voneinander
platziert und mittig um eine vertikale Linie angeordnet, die sich
durch die Achse 82 einer Drehung des Pumpenpositionierungsarms 80 erstreckt,
und sind in dem gleichen Radius angeordnet wie der Auslass der Pumpe 50.
Die Achse 82 einer Drehung des Positionierungsarmes 80 ist
in einem maximalen, vernünftigerweise
ausführbaren
Radius von den Einlässen
zu den Leitungen 100, 102, 104, 106 platziert,
um den vertikalen Abstand (4) zwischen
den Einlässen
zu minimieren, um den Entwurf der Niederhalteabdeckung 36 zu erleichtern.
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Der
radiale Rand um jeden Lufteinlass beträgt bevorzugt ungefähr 2,5 mm
zu dem Innendurchmesser der Pumpenentladedichtung und 3,5 mm zu dem
Außendurchmesser.
In dem Falle, dass der vertikale und horizontale Ausrichtungsfehler
der Drehachse 82 des Positionierungsarmes 80 0
beträgt, übersetzt
sich dies in einen Schreitungsfehler von ungefähr 16 Halbschritten, bevor
die Grenzfläche
ausfällt.
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Die
Hublänge
oder die axiale Verschiebung der Pumpe 50 können ohne
weiteres ausgewählt oder
eingestellt werden, um ein kontrolliertes Luftvolumen an jeden der
Druckköpfe
an dem Wagen abzugeben. Eine Entwurfskontrolle der Länge und
Querschnittsfläche
von jedem der Luftdurchgänge 100, 102, 104, 106 in
der Druckkopfniederhalteabdeckung 38, um sicherzustellen,
dass das Gesamtvolumen jedes Durchgangs im Wesentlichen das gleiche
ist, stellt sicher, dass die Pumpe für einen gegebenen Pumpenhub
das gleiche Volumen und den gleichen Druck von Luft an jeden Druckkopf
liefert, ungeachtet dessen, welcher Druckkopf gewartet wird. Jeder Druckkopfvorbereitungsprozess
kann durch ein zweckmäßiges Einstellen
des Pumpenhubs individuell abgestimmt werden.
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Der
Druckverlauf, der durch die Pumpe geliefert wird, ist in 11 gezeigt
und hängt
von dem Volumen der Luftdurchgänge 102, 104, 106, 108 in
der Druckkopfniederhalteabdeckung, dem Ruhevolumen der Luftkammer 69 in
der Pumpe selbst und der Ruheposition des Druckkopfwagens vor einem
Vorbereiten ab. Die Kurven, die in 11 gezeigt
sind, basieren auf einem Luftdurchgangsvolumen von 1,8 ccm und einem
Pumpenkammerruhevolumen von 3,2 ccm. Drei Kurven sind gezeigt. Die 3,5-mm-KOMP-Kurve
zeigt das Druckprofil bei einer axialen 3,5-mm-Verschiebung der
Pumpe, während die
7,0-mm-KOMP-Kurve das Druckprofil bei einer axialen 7,0-mm-Verschiebung der
Pumpe zeigt. Die dritte Kurve stellt die Kurvenform dar, wenn in
dem System ein Luftleck vorhanden ist. In diesem Falle ist der Vorbereitungsdruck,
der an die Druckköpfe
geliefert wird, etwas verringert, aber immer noch ausreichend, um
die Vorbereitungsfunktion durchzuführen.
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Die
genaue Stelle der Position der nachgebenden Dichtung an dem Pumpenauslass
an dem Drucker wird durch die Verwendung eines neuen Geschwindigkeit-Servo-Zusammenstoß-Algorithmus bestimmt.
Der Algorithmus weist eine allgemeine Anwendung auf zwei beliebige
relativ bewegbare Komponenten auf, ist aber praktischer beschrieben
in dem Kontext eines Tintenstrahldruckers unter Bezugnahme auf eine
Bewegung des Wagens 30 (eine erste Komponente) bezüglich des
Pumpenaus lasses 52 (eine zweite Komponente), um die Komponenten
zusammenstoßen
zu lassen, vorzugsweise durch eine Anzahl von Zusammenstoßzyklen,
während
der der Strom, der durch einen elektrischen Motor gezogen wird,
der verwendet wird, um den Wagen zu bewegen, um die relative Bewegung
zwischen dem Wagen und dem Pumpenauslass zu bewirken, gemessen wird,
um eine Pulsbreitenmodifikationsschwelle (PWM-Schwelle; PWM = pulse
width modification) festzulegen, die während des Zusammenstoßens überschritten
wird. Die Abweichung einer der Komponenten (des Pumpenauslasses)
ist charakterisiert worden, wenn die Lastleistung den Schwellenwert überschreitet.
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Die
meisten Zusammenstoßen-Strategien erfordern,
dass die zwei kontaktierenden Komponenten eine Minimalstarrheit
aufweisen, um korrekt zu funktionieren. Dieselben nehmen üblicherweise
an, dass keine Deformation vorhanden sein wird, wenn die Teile einen
Kontakt herstellen, oder die resultierende Deformation zumindest
geringer sein wird als die Präzision,
die durch das System erfordert wird. Diese Algorithmen können somit
nicht auf Systeme angewendet werden, die flexible Komponenten aufweisen,
wie z. B. die nachgebende Dichtung 69 an dem Pumpenauslass 52. 13 zeigt
eine Auftragung einer Wagenantriebsmotorlast-Pulsbreitenmodifikation (PWM) gegen
Unterbrechungen in Millisekunden für Druckkopfwagenmessungen für eine Harter-Zusammenstoß-Umgebung.
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Um
den Kontakt einer flexiblen Komponente zu erkennen, muss der Algorithmus
auf einzelne Impulse in dem PWM-Verlauf reagieren. Dies bedeutet, dass
der Servoalgorithmus antworten muss, wenn die Schwelle für eine einzelne
Prozessorunterbrechung (1/1000 sek) überschritten wird. Auch müssen die
Servoparameter eine sehr ungedämpfte
Antwort auf einen Geschwindigkeitsfehler aufweisen. Der Algorithmus
hängt von
der PWM-Instabilität
an dem Punkt eines Kontakts ab, um die flexible Komponente zu erkennen.
Da der Stoß etwas
instabil sein kann und da in dem System aufgrund anderer Quellen zusätzliches
Rauschen vorhanden ist, müssen
mehrere Zusammenstoßmessungen
erfasst werden, um eine Datenkonsistenz sicherzustellen. Diese Daten
müssen
die folgenden Gesundheitsüberprüfungen bestehen,
um als gültig
betrachtet zu werden:
- 1. Der durchschnittliche
Auslesewert darf eine Maximalvariation von dem Nominalwert nicht überschreiten
(angenommen als 4σ der
Verteilung über
viele vorhergehende Drucker);
- 2. Der 3σ-Wert
der Messverteilung darf einen kritischen Wert für eine Mechanismusfunktion
nicht überschreiten
(Auslesewert Cp); und
- 3. Kein einziger Auslesewert kann von einem Verteilungsdurchschnitt
einer jeden Maschine um mehr als einen kritischen Wert variieren
(fehlerhafter Datenpunkt).
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Aufgrund
der Verzögerung
des Servos und der Kompressibilität der flexiblen Komponenten
sollte ein Versatz berechnet werden, wenn die Zusammenstoßposition
bestimmt wird. Wie in der in 12 gezeigten
PWM-Entwicklung zu sehen ist, wenn die Horizontalachse Unterbrechungen
in Millisekunden anzeigt, zeigt Zeit B an, wann die PWM-Schwelle
(–28 wie
gezeigt) überschritten
wurde, und Zeit A zeigt den Punkt an, an dem der echte erste Kontakt
aufgetreten ist. Der positionale Versatz aufgrund dieser Effekte
ist als wiederholbar charakterisiert und gezeigt worden. Dies tritt
insbesondere in dem Falle ein, in denen zwei flexible Komponenten
in Serie eingebaut sind (die Dichtung und die Feder), wobei eine
der zwei eine viel höhere
Steifheit und insbesondere Vorspannung aufweist.
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12 zeigt
auch das Transientrauschen, das aufgrund von sowohl inneren als
auch Reibungs-/Haftreibungseffekten auftritt, während der Wagen beschleunigt
wird und der Pumpe näher kommt.
Um das Risiko zu minimieren, dass die PWM- Schwelle während dieser Phase überschritten wird,
wird eine Wagenbewegung ausreichend von der Nominalposition entfernt
gestartet, um sicherzustellen, dass ein Abgeben der ersten Hälfte des PWM-Verlaufs
sowohl dieses Rauschen eliminieren als auch und sicherstellen wird,
dass die flexible Komponente (die Pumpe) während der Anfangsbewegung nicht
berührt
wird.
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Der
Wagen wird wiederholt positioniert, um den Pumpenauslass abzulenken,
und während
der Zusammenstoßen-Prozedur.
Der gegenwärtig
bevorzugte Algorithmus umfasst das Folgende:
- 1.
Anzahl von Zusammenstoßzyklen:
12.
- 2. Versatz aufgrund verbundener Verbindungsdichtungskompression:
6 Codierereinheiten (0,25 mm).
- 3. Maximalvariation eines durchschnittlichen Auslesewertes von
nominal: 24 Codierereinheiten (1,0 mm).
- 4. Maximaler 3σ-Wert:
12 Codierereinheiten.
- 5. Maximaleinzelpunktabweichung von Durchschnitt: 6 Codierereinheiten.
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Es
ist festgestellt worden, dass die Position des Pumpenauslasses während einer
Konstruktion eines Druckers um bis zu 1,0 mm variieren kann. Eine
Verwendung des obigen Positionierungsalgorithmus reduziert den Fehler
zwischen einer tatsächlichen
Pumpenauslassposition und einer optimalen Pumpenauslassposition
auf ein Maximum von 0,25 dieses Betrags.
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Für Fachleute
ist es klar, dass, während
das beschriebene spezifische Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung eine wagenbetätigte
Pumpe benutzt, um unter Druck Luft zu einem Druckkopf zu liefern,
die Erfindung sich auch auf die Verwendung einer wagenbetätigten Pumpe
erstreckt, um in einem Druckkopf ein Vakuum zu erzeugen und eine
Flüssigkeit
wie z. B. Tinte zu einem Druckkopf zu liefern.
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Fachleute
werden verstehen, dass die obige Offenbarung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der
Erfindung modifiziert werden kann und dass der Schutzbereich der
Erfindung in dem weitesten Sinne derselben lediglich durch die folgenden
Ansprüche definiert
wird.