EP0500563B1 - Tintendruckwerk mit austauschbaren druckköpfen - Google Patents
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- EP0500563B1 EP0500563B1 EP90915307A EP90915307A EP0500563B1 EP 0500563 B1 EP0500563 B1 EP 0500563B1 EP 90915307 A EP90915307 A EP 90915307A EP 90915307 A EP90915307 A EP 90915307A EP 0500563 B1 EP0500563 B1 EP 0500563B1
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- EP
- European Patent Office
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- ink
- printing unit
- print heads
- printing
- ink print
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J25/00—Actions or mechanisms not otherwise provided for
- B41J25/34—Bodily-changeable print heads or carriages
Definitions
- the invention relates to an ink printing unit with interchangeable print heads according to the preamble of patent claim 1.
- a printhead structure for use in ink writing devices, a printhead structure is known (DE-OS 28 43 064), in which a plurality of outlet nozzles arranged in high density are provided, from which individual ink droplets are ejected and thrown against a recording medium.
- the droplet ejection in such a drop-on-demand print head takes place under the influence of thermoelectric conversion elements.
- thermoelectric conversion elements These are arranged in the form of heating resistors on a substrate, can be controlled individually and are assigned to individual ink channels. When a heating resistor is activated, an ink vapor bubble is generated in the relevant ink channel, which leads to the ejection of a single droplet.
- This process which has become known as the bubble jet technique, enables the construction of an ink writing device with a high resolution, the writing head being able to be constructed with many nozzle openings arranged closely next to one another.
- Such ink printheads have a limited life due to wear and aging processes.
- Causes of possible malfunctions include drying or drying of the writing fluid, strong changes in the viscosity of the writing fluid or contamination or clogging of the nozzle area by foreign body particles, for example paper dust.
- Inkjet printing units can also destroy the concave ink meniscus at the end of the nozzle, causing malfunctions and, in extreme cases, downtime.
- a writing device with an exchangeable writing head having an ink writing mechanism for producing different fonts is known.
- a locking device is provided on a carriage.
- the carriage When the carriage returns to the rest position, in which the write head is in a protected position outside the writing area, it can be automatically coupled with a control lever mounted in the frame and is pivotably mounted in two end positions for decoupling and coupling the write head and the ink tank. This enables the printhead to be changed easily and printing operation can be continued at any time after this change.
- EP 02 55 867 A2 shows an ink printing device which, due to interchangeable ink printing heads, is suitable for both multicolor and monochrome printing.
- the ink print head is designed to be exchangeable on the printer carriage via a holding device, a first type of ink print heads is assigned to monochrome ink printing and a second type of ink printhead to multicolored ink printing.
- a coding matrix is arranged between the actual control circuit of the printing device and the replaceable ink print head, which automatically links the corresponding connections to the control arrangement when changing from an ink print head of one type to an ink print head of the other type (multi-colored).
- This coding matrix can be designed as a plug connection, the individual plug contacts being connected to plug switches which close the corresponding connections when the ink print head is inserted into the holding device.
- a sensing device is provided, which detects the type of ink print head used and, depending on this, switches a coding matrix which links the nozzles to the control circuit and / or actuates a display device.
- a replaceable cartridge-type ink printer that includes a single ink print head for printing monochrome characters or patterns.
- the ink printing unit is arranged stationary in an ink printing device, while the recording medium to be printed is moved past the nozzle opening of the ink printing head and the ink droplets are applied in the process.
- the cassette can be connected to a lower part of the printing unit via a screw connection. The electrical contact or the ink supply takes place via pins and separate ink supply tubes.
- US-A-4 703 332 shows an ink print head which is movably arranged along a record carrier in the printing device, has a single nozzle and works with electrically conductive ink.
- Two electrodes are provided for ejecting ink, one with ink is in contact and a counter electrode is arranged near the nozzle.
- An electrical voltage pulse is applied to the electrode, which causes evaporation of ink in the vicinity of the nozzle opening and, in connection therewith, ejection of an ink droplet from the nozzle.
- Several such ink print heads are provided for displaying colored recordings, each of which is housed within a cartridge housing containing the ink liquid. The ink supplies must be moved on the printer carriage.
- a metal blade and an electrically conductive lever which both engage in recesses in the cassette housing, are used to contact the two electrodes of each head with a control device which emits the pulses.
- the invention is based on the object of providing an ink printing unit of the type mentioned at the outset which makes it possible to produce printouts in both single and multi-color with high resolution and whose ink print heads can be replaced in a simple manner without adjustment processes.
- the ink writing device In the ink writing device according to the invention, a separation between the lower part of the printing unit and the actual printing heads is realized in a simple manner.
- the ink reservoir In the lower part are the ink reservoir with the associated level monitoring, the printer carriage guidance with the clock scanning as well as the holder for the print heads.
- the advantages of such an ink writing mechanism lie above all in a particularly inexpensive structural design, which also allows untrained operators of the writing device to change the ink print heads if necessary.
- a mechanical, electrical and fluid mechanical coupling of the ink printheads to the lower part of the printing unit is produced.
- the ink printheads can be interchanged. For example, only a single ink print head is used in an ink writing device for black printing, or four ink printing heads for the colors black, cyan blue, magenta and yellow are used in an ink writing device provided for color printing.
- the simple exchange concept also allows the use of any printheads, e.g. with different desired colors.
- the various slots in the lower part of the inkjet printing unit can be provided with various printheads and coordinated gray inks (e.g. black, dark, medium, light gray).
- gray inks e.g. black, dark, medium, light gray.
- Halftone reproduction with fine grayscale levels can thus be achieved in a particularly simple manner.
- the ink printheads are empty before being inserted into the lower part of the printing unit and are filled with a suction pump via a cleaning and sealing station known per se. Filling is also possible by overpressuring the ink reservoir. By rinsing and / or cleaning the ink printheads, each printhead can be used for a different color.
- the spray module 11 consists of a substrate 1 on which ink channels and heating resistors assigned to them are formed.
- the ink channels 5 can be formed, for example, by dividers 2 and by the formation of a cover 6.
- the spray module 11 On the side facing a recording medium, the spray module 11 thus has a series of outlet openings or nozzles 3.
- the ink channels 5 are connected to a common ink chamber 7.
- each heating resistor 4 can be controlled from the outside via an individual contact connection 8 and a contact connection 9 common to all heating elements.
- the contact connections 8, 9 are preferably arranged in the form of conductor tracks on the substrate 1.
- the ink vapor bubble collapses very quickly, which on the one hand promotes the detachment of the ink droplet from the nozzle 3, and on the other hand leads to the suction of ink and thus to the refilling of the ink channel.
- FIG. 3 shows an ink printing unit in which a separation between the lower part of the ink printing unit and the actual print heads is realized.
- the ink printheads 12 are arranged in parallel in the writing line direction next to one another on the lower part of the ink printing unit and each contain a spray module 11 directed in the direction of a recording medium 20 and described with reference to FIGS. 1 and 2 Black is provided, of which only one, namely the foremost print head, is shown in the illustration according to FIG. 3.
- the axis identified by reference numeral 13 within the print head 12 marks the center of the text field, which can be printed with the spray module 11 during a line scan.
- the record carrier 20 is transported line by line by a platen roller 19 and serves during of writing as a counterpart.
- the printing unit can be moved back and forth in the line direction in front of the recording medium 20 on guide rods 21, 22 in a manner not shown here.
- the ink reservoirs 15, 16 are accommodated, each with a device monitoring the fill level, the electrical connections, of which only one ribbon cable 17 is shown in FIG.
- two ink supply containers are provided, one of which is filled with the color black and the other container contains the three primary colors yellow, magenta red and cyan blue in three separate bottles.
- One or more ink printheads 12 can be plugged and locked into the lower part 18 of the printing unit and are easily exchangeable by the user of the ink printing device.
- the exchangeable ink print head 12 essentially consists of a carrier plate 23, preferably made of aluminum, with a glued-on spray module 11, an ink supply with a hollow needle 24 for the fluid mechanical coupling and a printed circuit board with a conductive foil 32 for the electrical connection.
- the carrier plate is designed as a pluggable unit in such a way that guide and locking elements of the lower part 18 of the printing unit come into direct contact with it.
- Lugs 37, 38 having a rectangular shape are formed, which are inserted into corresponding recesses in a head guide 34, which is realized as a plastic injection-molded part, and then locked.
- connection pieces 41 in the form of sleeves for receiving the hollow needles 24 are provided on the head guide 34.
- the sleeves 41 are covered at the entry points for the hollow needles 24 with a cap 26 made of rubber-elastic material, for example an elastomer.
- caps are attached to the free end of the sleeves and encompass the free end of the sleeves in the manner of a union nut.
- hose pieces can be pushed on, which lead to the ink supply containers.
- the upper side of the corresponding cap 26 is pierced by the hollow needle 24 belonging to the ink supply and the fluid-mechanical connection is established with the ink supply containers.
- a ring made of metallic material pressed onto the individual caps 26 prevents any leaks even with removed ink print heads and thus hollow needles 24.
- the hollow needles 24 lead on the carrier plates 23 to the spray modules 11, where they pass through a glass cover plate into an ink chamber flows.
- the reference numeral 36 designates a sealing ring which seals the connection point of the ink feed with the ink chamber.
- the printing unit lower part 18 has a comb-like guide element 35 on the end face facing the recording medium in addition to the head guide 34 (FIG. 5).
- this comb part which is preferably implemented as a metal stamped and bent part , receiving slots with funnel-shaped insertion bevels are provided on the upper edge and on the lower end bent at an obtuse angle counter to the ejection direction of the injection module.
- One receiving slot each at the upper and lower ends of the comb part serve to guide a carrier plate 23.
- FIG. 5 shows a comb part for a printing unit with four pairs of receiving slots, ie for ink print heads on four individual carrier plates.
- the head guide 34 has an upwardly raised wall 42, on the upper edge of which, likewise in the sectional view according to FIG. 4, shaped receiving slots corresponding to the receiving slots in the comb part 35 are formed.
- the width 43 of the receiving slots 39, 40 is adapted to the thickness of the carrier plates 23 present in the corresponding insertion area and is identical for all receiving slots, so that the individual carrier plates and thus the individual printheads can be exchanged among one another within the existing slots.
- the parts for the electrical coupling and for locking the ink print heads are also arranged in the head guide 34.
- the electrical connection of the thermal converter of the spray module 11 takes place via a conductor foil 32 running on the carrier plate 23 and is contacted when a plug-in and locking of the ink print heads is carried out with a connecting line 17 leading to the central control of the writing device and common to all ink print heads.
- the conductor foil 32 has raised contact pads in the connection area, which are pressed onto corresponding contact points of the connection line 17.
- a strip made of a rubber-elastic material 33, for example made of elastomer, is embedded in the head guide 34 as a counter bearing. In conjunction with the raised contact pads on the conductor foil, this elastomeric pressure element 33 ensures the necessary contact security.
- Centering pins 43 in the head receptacle 34 allow a precise assignment the connecting line 17 to the individual ink print heads 12.
- a pawl 29 is used for the mechanical locking of the ink print heads 12 inserted into the head guide 34 and into the guide comb 35, which pawl can be snapped into a notched recess in the shoulder 38 of the carrier plate 23.
- the pawl 29 is pivotably arranged on a lever 44 mounted on one side on the printing unit lower part 18 by means of an axis 45.
- the end of a leaf spring 27 is clamped in the pawl 29 above its fulcrum, the free end of which leads via the lever 44 in the direction of a locking lever 31 arranged on the side of the printing unit.
- the locking lever 31 is pivotally mounted on the printing unit lower part 18 on an axis 46.
- a cam 28 which is firmly connected to it and is common to all ink print heads, is formed on which the leaf springs 27 rest.
- a nose-like projection 47 is provided on the lever 44 carrying the pawl 29, which ensures that the leaf spring 27 does not deflect upwards when the ink printheads are locked and the pivoting movement of the locking lever 31 via the leaf spring 27 is reliably transmitted to the pawl 29.
- a pawl 29 is provided for each pluggable ink printhead, which is pressed into the latching recess of the corresponding extension 38 via a leaf spring 27 each. It is thereby achieved that the locking force of the individual ink print heads is independent of one another for all ink print heads despite a single locking lever with a common cam.
- the projections 37 and 38 projecting from the carrier plate in the plugging direction enter the corresponding receptacles of the head guide 34 and take on a rough demonstration.
- the hollow needle 24 of the ink supply system already pierces the elastic cap 26 during this rough guidance Design tolerates a possibly occurring center offset and reliably seals the connection point in any case.
- the insertion bevels both on the head guide 34 and on the comb 35 facilitate the transition from the rough guide into the precise assignment of the carrier plates to the lower part of the printing unit and thus also the position of the printing heads.
- the comb with its finely punched receiving slots 39, 40 takes over the guidance and positions the carrier plates in the correct position.
- a leaf spring 30 is provided for each ink print head 12 in the area of the attachment 37 between the contact points A and B. This leaf spring compensates for the play occurring perpendicular to the plane of the drawing and is designed so that it only presses laterally against the support plate 23 at the end of the plugging process, so that the lateral force thereby generated does not have to be overcome during the entire plugging process.
- the locking lever 31 is pivoted clockwise. This also rotates the common cam 28 in the same direction and tensions the leaf spring 27.
Landscapes
- Ink Jet (AREA)
Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Tintendruckwerk mit austauschbaren Druckköpfen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
- Für den Einsatz in Tintenschreibeinrichtungen ist ein Druckkopfaufbau bekannt (DE-OS 28 43 064), bei dem eine Vielzahl von in hoher Dichte angeordneter Austrittsdüsen vorgesehen ist, aus denen einzelne Tintentröpfchen ausgestoßen und gegen einen Aufzeichnungsträger geschleudert werden. Der Tröpfchenausstoß in einem solchen sogenannnten Drop on Demand-Druckkopf erfolgt unter dem Einfluß von thermoelektrischen Wandlerelementen. Diese sind in Form von Heizwiderständen auf einem Substrat angeordnet, individuell ansteuerbar und einzelnen Tintenkanälen zugeordnet. Bei Ansteuerung eines Heizwiderstandes wird im betreffenden Tintenkanal eine Tintendampfblase erzeugt, die zum Ausstoß eines einzelnen Tröpfchens führt. Dieses unter dem Begriff Bubble Jet-Technik bekanntgewordene Verfahren ermöglicht den Aufbau einer Tintenschreibeinrichtung mit hoher Auflösungsfähigkeit, wobei der Schreibkopf mit vielen eng nebeneinander angeordneten Düsenöffnungen aufgebaut werden kann.
- Solche Tintendruckköpfe weisen aufgrund von Verschleißerscheinungen und Alterungsprozessen eine begrenzte Lebensdauer auf. Ursachen für mögliche Betriebsstörungen, die zu Ausfällen der Tintendruckwerke führen können, sind u.a. auch Ein- oder Antrocknen der Schreibflüssigkeit, starke Änderungen der Viskosität der Schreibflüssigkeit oder Verschmutzungen bzw. Verstopfungen des Düsenbereichs durch Fremdkörperpartikel, z.B. Papierstaub. Bei mit Unterdruck arbeitenden Tintendruckwerken kann auch eine Zerstörung des konkaven Tintenmeniskus am Düsenende zu Störungen und im Extremfall zu Betriebsausfällen führen.
- Um einen ungestörten Betrieb solcher Tintenschreibeinrichtungen sicherzustellen, ist es üblich, die Druckköpfe annähernd auf die Lebensdauer auszulegen oder eine teure Uberdimensionierung in Kauf zu nehmen. Ein notwendig werdender Austausch von auf Lebensdauer eingesetzten Druckköpfen kann dann in der Regel nur von einem geschulten Servicepersonal, nicht aber von der Bedienperson der Schreibeinrichtung durchgeführt werden.
- Aus der DE 33 42 895 Al ist eine Schreibeinrichtung mit einem auswechselbaren Schreibkopf aufweisenden Tintenschreibwerk zur Erzeugung unterschiedlicher Schriftarten bekannt. Um eine sichere Handhabung beim Wechsel des Schreibkopfes zu gewährleisten, insbesondere ein Verschmutzen der Austrittsdüsen und einen Lufteintritt in das Schreibkopfinnere zu vermeiden, ist eine Verriegelungseinrichtung auf einem Schlitten vorgesehen. Diese ist bei Rückkehr des Schlittens in die Ruhelage, in der sich der Schreibkopf in geschützter Stellung außerhalb des Schreibbereichs befindet, mit einem im Gestell gelagerten Steuerhebel automatisch kuppelbar und ist zum Ent- und Ankuppeln des Schreibkopfes und des Tintenbehälters in zwei Endlagen schwenkbar gelagert. Hierdurch wird ein leichter Wechsel des Schreibkopfes ermöglicht und der Druckbetrieb kann nach diesem Wechsel jederzeit störungsfrei fortgesetzt werden.
- Die EP 02 55 867 A2 zeigt eine Tintendruckeinrichtung, die durch austauschbare Tintendruckköpfe sowohl zum mehrfarbigen als auch zum einfarbigen Drucken geeignet ist. Der Tintendruckkopf ist auf dem Druckerwagen über eine Haltevorrichtung auswechselbar ausgestaltet, wobei eine erste Art von Tintendruckköpfen dem einfarbigen Tintendruck und eine zweite Art von Tintendruckköpfen dem mehrfarbigen Tintendruck zugeordnet ist. Zwischen der eigentlichen Ansteuerschaltung der Druckeinrichtung und dem austauschbaren Tintendruckkopf ist eine Codiermatrix angeordnet, die beim Wechseln von einem Tintendruckkopf der einen Art auf einen Tintendruckkopf der anderen Art (mehrfarbig) automatisch die entsprechenden Verbindungen zur Ansteueranordnung verknüpft. Diese Codiermatrix kann dabei als Steckverbindung ausgeführt sein, wobei die einzelnen Steckkontakte mit Steckschaltern in Verbindung stehen, die beim Einstecken des Tintendruckkopfes in die Haltevorrichtung die entsprechenden Verbindungen schließen. Außerdem ist eine Fühleinrichtung vorgesehen, welche die Art des verwendeten Tintendruckkopfes erfaßt und in Abhängigkeit davon eine die Düsen mit der Ansteuerschaltung verknüpfende Codiermatrix schaltet und/oder eine Anzeigevorrichtung betätigt.
- Aus dem Dokument IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol 17, No. 9, Febr. 1975, Seiten 2622-2623 ist ein austauschbares Tintendruckwerk in Form einer Kassette bekannt, das einen einzigen Tintendruckkopf zum Drucken von einfarbigen Zeichen oder Mustern beinhaltet. Das Tintendruckwerk ist dabei stationär in einer Tintendruckeinrichtung angeordnet, während der zu bedruckende Aufzeichnungsträger an der Düsenöffnung des Tintendruckkopfes vorbeibewegt wird und dabei die Tintentröpfchen aufgebracht werden. Die Kassette ist über eine Schraubverbindung mit einem Druckwerkunterteil verbindbar. Die elektrische Kontaktierung bzw. die Tintenversorgung erfolgt dabei über Pins und separaten Tintenversorgungsrohren.
- Die US-A-4 703 332 zeigt einen Tintendruckkopf, der beweglich entlang eines Aufzeichnungsträgers in der Druckeinrichtung angeordnet ist, eine einzelne Düse aufweist und mit elektrisch leitfähiger Tinte arbeitet. Zum Ausstoß von Tinte sind zwei Elektroden vorgesehen, von denen eine mit Tinte in Kontakt steht und eine Gegenelektrode in der Nähe der Düse angeordnet ist. An die Elektrode wird ein elektrischer Spannungsimpuls gelegt, der eine Verdampfung von Tinte in der Nähe der Düsenöffnung und damit verbunden einen Ausstoß eines Tintentröpfchens aus der Düse bewirkt. Zur Darstellung von farbigen Aufzeichnungen sind mehrere solcher Tintendruckköpfe vorgesehen, von denen jeder einzelne Kopf innerhalb eines die Tintenflüssigkeit enthaltenen Kassettengehäuses untergebracht sind. Die Tintenvorräte müssen dabei auf dem Druckerwagen mitbewegt werden. Zur Kontaktierung der beiden Elektroden eines jedes Kopfes mit einer die Impulse abgebenden Steuerungseinrichtung dient eine metallische Klinge und ein elektrisch leitfähiger Hebel, die beide in Aussparungen des Kassettengehäuses eingreifen.
- Eine weitere Möglichkeit, auf einfache Weise austauschbare Tintendruckköpfe zu schaffen, besteht darin, den Behälter für den Tintenvorrat unmittelbar am Tintendruckkopf anzuordnen, so daß beim Tausch eines solchen Kopfes die komplette Einheit -Tintendruckkopf mit Tintenvorrat- ersetzt wird (EP 0 125 742 B1). Dies hat zwar den Vorteil, daß beim Tausch einer solchen Wegwerf-Einheit keine fluidmechanischen Verbindungen zu koppeln sind, aber die Zeitabstände zwischen den einzelnen Austauschprozeduren sind durch den relativ kleinen Vorrat an Schreibflüssigkeit im mitzubewegenden Reservoir gering.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Tintendruckwerk der eingangs genannten Art bereitzustellen, das es ermöglicht, Ausdrucke sowohl ein- als auch mehrfarbig mit hoher Auflösung zu erstellen und dessen Tintendruckköpfe auf einfache Weise ohne Justiervorgänge ausgetauscht werden können.
- Diese Aufgabe wird bei einem Tintendruckwerk der eingangs genannten Art gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
- Weitere Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
- Bei dem erfindungsgemäßen Tintenschreibwerk ist auf einfache Weise eine Trennung zwischen Tintendruckwerkunterteil und den eigentlichen Tintendruckköpfen realisiert. Im Unterteil sind die Tintenvorratsbehälter mit den zugehörigen Füllstandsüberwachungen, die Druckerwagenführung mit der Taktabtastung sowie die Aufnahme für die Druckköpfe untergebracht. Die Vorteile eines solchen Tintenschreibwerkes liegen vor allem in einer besonders aufwandsarmen konstruktiven Gestaltung, die es auch ungeschulten Bedienpersonen der Schreibeinrichtung erlaubt, die Tintendruckköpfe bei Bedarf zu wechseln. Beim Stecken der Tintendruckköpfe wird gleichzeitig eine mechanische, elektrische und fluidmechanische Kopplung der Tintendruckköpfe mit dem Druckwerkunterteil hergestellt.
- Da die einzelnen Druckköpfe auf separaten, identischen Trägerplatten angeordnet sind und auch alle Steckplätze für die Trägerplatten identisch ausgestaltet sind, können die Tintendruckköpfe untereinander ausgetauscht werden. So kann z.B. in einer Tintenschreibeinrichtung für Schwarzdruck nur ein einziger Tintendruckkopf oder in eine für Farbdruck vorgesehene Tintenschreibeinrichtung vier Tintendruckköpfe für die Farben Schwarz, Cyanblau, Magentarot und Gelb eingesetzt werden. Das einfache Tauschkonzept gestattet auch die Verwendung beliebiger Druckköpfe z.B. mit verschiedenen Wunschfarben.
- Ferner ist eine Anordnung von verschiedenen Druckköpfen für verschiedene Tröpfchengrößen, d.h. unterschiedliche Strichstärken bei sonst gleichen Verhältnissen möglich.
- Die verschiedenen Steckplätze im Tintendruckwerkunterteil lassen sich mit verschiedenen Druckköpfen und abgestimmten Grau-Tinten (z.B. Schwarz, Dunkel-, Mittel-, Hellgrau) versehen. Dadurch wird in besonders einfacher Weise eine Halbtonwiedergabe mit feinen Grauwertstufen realisierbar.
- Die Tintendruckköpfe sind vor dem Stecken in das Druckwerkunterteil leer und werden über eine an sich bekannte Reinigungs- und Dichtstation mit einer Saugpumpe gefüllt. Das Füllen ist auch durch Uberdruck auf den Tintenvorratsbehälter möglich. Durch Spülen und/oder Reinigen der Tintendruckköpfe kann dabei jeder Druckkopf für eine andere Farbe verwendet werden.
- Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, wozu auf die Zeichnungen verwiesen wird. Dort zeigen
- Figur 1 und Figur 2 ein Ausführungsbeispiel für ein Spritzmodul in einer Tintenschreibeinrichtung,
- Figur 3 in Prinzipdarstellung einen auf einem Druckwerk angeordneten Tintendruckkopf mit einem Spritzmodul nach den Figuren 1 und 2,
- Figur 4 einen auf dem Druckwerkunterteil gesteckter und verrasteter Tintendruckkopf in Detaildarstellung und
- Figur 5 ein Befestigungsteil des Druckwerkes in perspektivischer Darstellung.
- Gemäß den Figuren 1 und 2 besteht das Spritzmodul 11 aus einem Substrat 1, auf dem Tintenkanäle und diesen zugeordnete Heizwiderstände ausgebildet sind. Die Tintenkanäle 5 können z.B. durch Trennstege 2 und durch die Ausbildung einer Abdeckung 6 gebildet werden. Auf der einem Aufzeichnungsträger zugewandten Seite besitzt das Spritzmodul 11 somit eine Reihe von Austrittsöffnungen oder Düsen 3. Die Tintenkanäle 5 stehen mit einer gemeinsamen Tintenkammer 7 in Verbindung.
- Diese wird z.B. durch eine Ausformung in der Abdeckplatte 6 gebildet. Die Tintenzufuhr erfolgt über eine Tinteneintrittsöffnung 10, die im Beispiel durch die Abdeckplatte 6 hindurchgeführt sit. Es ist aber auch eine Tintenzufuhr durch das Substrat möglich. Jeder Heizwiderstand 4 ist über einen individuellen Kontaktanschluß 8 und einen für alle Heizelemente gemeinsamen Kontaktanschluß 9 von außen her ansteuerbar. Die Kontaktanschlüsse 8,9 sind vorzugsweise in Form von Leiterbahnen auf dem Substrat 1 angeordnet. Bei der Ansteuerung eines Heizwiderstandes 4 erfolgt in der unmittelbaren Umgebung dieses Heizwiderstandes eine sprungartige Temperaturerhöhung, die zur Ausbildung einer Tintendampfblase im Tintenkanal 5 führt und den Ausstoß eines Einzeltröpfchens aus der Düse 3 bewirkt. Nach Beendigung eines Heizvorganges bricht die Tintendampfblase sehr schnell zusammen, was einerseits die Ablösung des Tintentröpfchens aus der Düse 3 fördert, andererseits zum Nachsaugen von Tinte und damit zum Wiederauffüllen des Tintenkanals führt.
- Die Figur 3 zeigt ein Tintendruckwerk, bei dem eine Trennung zwischen Tintendruckwerkunterteil und den eigentlichen Druckköpfen realisiert ist. Die Tintendruckköpfe 12 sind parallel in Schreibzeilenrichtung nebeneinander auf dem Tintendruckwerkunterteil 18 auswechselbar angeordnet und beinhalten je ein in Richtung eines Aufzeichnungsträgers 20 gerichtetes und anhand der Figuren 1 und 2 beschriebenes Spritzmodul 11. Vorzugsweise sind vier solcher Tintendruckköpfe 12 für die Druckfarben Gelb, Magentarot, Cyanblau und Schwarz vorgesehen, von denen in der Darstellung nach der Figur 3 lediglich einer, nämlich der vorderste Druckkopf gezeigt ist. Die mit dem Bezugszeichen 13 gekennzeichnete Achse innerhalb des Druckkopfes 12 markiert die Mitte des Schriftfeldes, welches mit dem Spritzmodul 11 während eines Zeilendurchlaufes bedruckt werden kann. Der Aufzeichnungsträger 20 wird von einer Schreibwalze 19 zeilenweise transportiert und dient während des Schreibens als Druckgegenlager. Das Druckwerk ist in hier nicht näher dargestellter Weise in Zeilenrichtung vor dem Aufzeichnungsträger 20 auf Führungsstangen 21,22 hin- und herbewegbar. Im Druckwerkunterteil 18 sind die Tintenvorratsbehälter 15,16 mit je einer den Füllstand überwachenden Vorrichtung, die elektrischen Anschlüsse, von denen in der Figur 3 nur eine Flachbandleitung 17 gezeigt ist, die Druckerwagenführung mit Taktabtastung 14 sowie die Aufnahme fur die Tintendruckköpfe untergebracht. Bei Verwendung eines solchen Tintendruckwerkes zum Erstellen von mehrfarbigen Ausdrucken oder Farbgrafiken sind zwei Tintenvorratsbehälter vorgesehen, von denen einer mit der Farbe Schwarz gefüllt ist und der andere Behälter die drei Grundfarben Gelb, Magenta rot und Cyanblau in drei getrennten Flaschen enthält.
- In das Druckwerkunterteil 18 sind einer oder mehrere Tintendruckköpfe 12 steck- und arretierbar vom Benutzer der Tintendruckeinrichtung leicht austauschbar angeordnet.
- Zu diesem Zweck ist eine mechanische, elektrische und hydraulische Trennung zwischen Tintendruckkopf und Druckwerkunterteil realisiert, die im nachfolgenden anhand der Figur 4 näher beschrieben wird.
- Diese Darstellung zeigt einen Tintendruckkopf im eingesteckten und verriegelten Zustand. Der austauschbare Tintendruckkopf 12 besteht im wesentlichen aus einer vorzugsweise aus Aluminium hergestellten Trägerplatte 23 mit aufgeklebtem Spritzmodul 11, einer Tintenzuführung mit Hohlnadel 24 für die fluidmechanische Kopplung und aus einer Leiterplatte mit Leiterfolie 32 für die elektrische Verbindung. Die Trägerplatte ist dabei als steckbare Einheit derart ausgebildet, daß Führungs- und Rastelemente des Druckwerkunterteils 18 unmittelbar mit ihr zur Anlage kommen. Hierzu sind an der Trägerplatte 23 zwei nach unten abragende, im wesentlichen rechteckförmige Gestalt aufweisende Ansätze 37,38 ausgeformt, die in entsprechende Ausnehmungen einer als Kunststoffspritzteil realisierten Kopfführung 34 gesteckt und anschließend verriegelt werden. Diese Ausformungen übernehmen beim Stecken der Tintendruckköpfe die Grobführung. Zwischen den beiden Ansätzen 37,38 ragen die Spitzen der Hohlnadeln von der Unterseite der Trägerplatte 23 ab. In diesen Bereichen sind an der Kopfführung 34 fest mit ihr verbundene Anschlußstücke 41 in Form von Muffen zur Aufnahme der Hohlnadeln 24 vorgesehen. Die Muffen 41 sind an den Eintrittsstellen für die Hohlnadeln 24 mit einer aus gummielastischem Material, z.B. einem Elastomer bestehenden Kappen 26 abgedeckt. Diese Kappen sind auf das freie Ende der Muffen aufgesteckt und umgreifen das freie Ende der Muffen in Art einer Uberwurfmutter. An den gegenüberliegenden Enden der Muffen 41 können in der Figur nicht dargestellte Schlauchstücke aufgeschoben werden, die zu den Tintenvorratsbehältern führen. Beim Einstecken der einzelnen Trägerplatten 23 wird die Oberseite der entsprechenden Kappe 26 durch die zur Tintenzuführung gehörenden Hohlnadel 24 durchstochen und die fluidmechanische Verbindung mit den Tintenvorratsbehältern hergestellt. Ein auf die einzelnen Kappen 26 aufgedrückter Ring aus metallischem Werkstoff verhindert etwaige Undichtigkeiten auch bei entfernten Tintendruckköpfen und damit aus den Kappen gezogene Hohlnadeln 24. Die Hohlnadeln 24 führen auf den Trägerplatten 23 zu den Spritzmodulen 11, wo sie durch eine Deckplatte aus Glas in eine Tintenkammer mündet. In der Figur 4 ist dabei mit dem Bezugszeichen 36 ein Dichtring bezeichnet, der die Verbindungsstelle der Tintenzuführung mit der Tintenkammer abdichtet.
- Zur Führung und Halterung der Trägerplatten 23 weist das Druckwerkunterteil 18 an der zum Aufzeichnungsträger gerichteten Stirnseite zusätzlich zu der Kopfführung 34 ein kammartiges Führungselement 35 auf (Figur 5). An diesem Kammteil, das bevorzugt als metallisches Stanz-Biegeteil realisiert ist, sind an der Oberkante und an dem stumpfwinklig entgegen der Ausstoßrichtung des Spritzmoduls abgekröpftem unteren Ende Aufnahmeschlitze mit trichterförmigen Einführschrägen vorgesehen. Je ein Aufnahmeschlitz am oberen und unteren Ende des Kammteils dienen zur Führung einer Trägerplatte 23. In Figur 5 ist ein Kammteil für ein Druckwerk mit vier Paaren von Aufnahmeschlitzen, d.h. für Tintendruckköpfe auf vier einzelnen Trägerplatten gezeigt. Die Kopfführung 34 weist an ihrem druckfernen Ende eine nach oben hochgezogene Wandung 42 auf, an deren Oberkante ebenfalls in der Schnittdarstellung nach Figur 4 nicht sichtbare Aufnahmeschlitze entsprechend den Aufnahmeschlitzen im Kammteil 35 ausgeformt sind. Die Breite 43 der Aufnahmeschlitze 39,40 ist dabei der im entsprechenden Einsteckbereich vorhandenen Dicke der Trägerplatten 23 angepaßt und für alle Aufnahmeschlitze identisch, so daß die einzelnen Trägerplatten und damit die einzelnen Druckköpfe innerhalb der vorhandenen Steckplätze untereinander ausgetauscht werden können.
- In der Kopfführung 34 sind außerdem die Teile für die elektrische Kopplung sowie für die Verriegelung der Tintendruckköpfe angeordnet. Der elektrische Anschluß der Thermowandler des Spritzmoduls 11 erfolgt über eine auf der Trägerplatte 23 verlaufende Leiterfolie 32 und wird beim Einstecken und Verriegeln der Tintendruckköpfe mit einer zur Zentralsteuerung der Schreibeinrichtung führenden und allen Tintendruckköpfen gemeinsamen Verbindungsleitung 17 kontaktiert. Hierzu weist die Leiterfolie 32 im Verbindungsbereich erhabene Kontaktpads auf, die auf entsprechende Kontaktstellen der Verbindungsleitung 17 gedrückt werden. Als Gegenlager ist an der Verbindungsstelle in der Kopfführung 34 ein Streifen aus einem gummielastischem Material 33 beispielsweise aus Elastomer eingelassen. In Verbindung mit den erhaben angeordneten Kontaktpads auf der Leiterfolie gewährleistet dieses elastomere Andruckelement 33 die nötige Kontaktsicherheit. Zentrierstifte 43 in der Kopfaufnahme 34 erlauben eine lagegenaue Zuordnung der Verbindungsleitung 17 zu den einzelnen Tintendruckköpfen 12.
- Zur mechanischen Verriegelung der in die Kopfführung 34 und in den Führungskamm 35 eingesteckten Tintendruckköpfe 12 dient eine Klinke 29, die in eine nicht näher bezeichnete Rastausnehmung im Ansatz 38 der Trägerplatte 23 einrastbar ist. Die Klinke 29 ist auf einem am Druckwerkunterteil 18 mittels einer Achse 45 einseitig gelagerten Hebel 44 schwenkbar angeordnet. In der Klinke 29 ist oberhalb ihres Drehpunktes das Ende einer Blattfeder 27 eingespannt, dessen freies Ende über den Hebel 44 in Richtung zu einem seitlich des Druckwerks angeordneten Verriegelungshebel 31 führt. Der Verriegelungshebel 31 ist an dem Druckwerkunterteil 18 schwenkbar auf einer Achse 46 gelagert. Am Fußpunkt dieses Verriegelungshebels ist eine fest mit ihm verbundene und allen Tintendruckköpfen gemeinsame Nocke 28 ausgeformt, an denen die Blattfedern 27 aufliegen. An dem, die Klinke 29 tragenden Hebel 44 ist ein nasenartiger Vorsprung 47 vorgesehen, der sicherstellt, daß die Blattfeder 27 beim Verriegeln der Tintendruckköpfe nicht nach oben ausweicht und die Schwenkbewegung des Verriegelungshebels 31 über die Blattfeder 27 auf die Klinke 29 sicher übertragen wird. Für jeden steckbaren Tintendruckkopf ist je eine Klinke 29 vorgesehen, die über je eine Blattfeder.27 in die Rastausnehmung des entsprechenden Ansatzes 38 gedrückt wird. Dadurch wird erreicht, daß die Verriegelungskraft der einzelnen Tintendruckköpfe trotz eines einzigen Verriegelungshebels mit einer gemeinsamen Nocke für alle Tintendruckköpfe voneinander unabhängig ist. Beim Einstecken einer Trägerplatte 23 gelangen die in Steckrichtung von der Trägerplatte abragenden Ansätze 37 und 38 in die entsprechenden Aufnahmen der Kopfführung 34 und übernehmen eine grobe Vorführung. Schon während dieser Grobführung durchstößt die Hohlnadel 24 des Tintenversorgungssystems die elastische Kappe 26. Durch ihre oben beschriebene Ausgestaltung toleriert sie einen eventuell auftretenden Mittenversatz und dichtet in jedem Fall die Verbindungsstelle zuverlässig ab. Die Einführschrägen sowohl an der Kopfführung 34 als auch an dem Kamm 35 erleichtern den Ubergang von der Grobführung in die genaue Zuordnung der Trägerplatten zu dem Tintendruckwerkunterteil und somit auch die Positionslage der Tintendruckköpfe. Gegen Ende des Steckhubes übernimmt der Kamm mit seinen fein gestanzten Aufnahmeschlitzen 39,40 die Führung und positioniert die Trägerplatten lagegenau. In gestecktem Zustand kommt die Trägerplatte 23 an den mit den Bezugszeichen A,B,C gekennzeichneten Stellen zur Anlage. Um die störende Passungsluft im Befestigungsbereich des Kammes 35 zu beseitigen, ist für jeden Tintendruckkopf 12 im Bereich des Ansatzes 37 zwischen den Anlagestellen A und B je eine Blattfeder 30 vorgesehen. Diese Blattfeder gleicht das auftretende Spiel senkrecht zur Zeichenebene aus und ist so ausgelegt, daß sie erst zum Schluß des Steckvorganges seitlich gegen die Trägerplatte 23 drückt, so daß die dadurch erzeugte seitliche Kraft nicht schon während des gesamten Steckvorganges überwunden werden muß. Zum Verriegeln der eingesteckten Trägerplatten wird der Verriegelungshebel 31 im Uhrzeigersinn verschwenkt. Damit wird auch die gemeinsame Nocke 28 gleichsinnig gedreht und spannt die Blattfeder 27. Da diese Feder sowohl an dem Hebel 44 als auch an der Klinke 29 fest eingespannt und der Hebel 44 auf dem Druckwerkunterteil 18 drehbar gelagert ist, wird die auf diesem Hebel angeordnete Klinke 29 mit seiner Rastnase in die Rastausnehmung des Ansatzes 38 gedrückt. Die Kontur der Nocke ist dabei auf die Blattfeder derart abgestimmt, daß eine Totpunktrast eintritt, d.h. daß die Trägerplatten über Reibungskräfte verrastet und gesichert sind.
Claims (12)
- Tintendruckwerk für Tintenschreibeinrichtungen mit mehreren austauschbar angeordneten Tintendruckköpfen (12) zur Darstellung von ein- und/oder mehrfarbigen Zeichen und/oder grafischen Mustern, das in Schreibzeilenrichtung entlang eines Aufzeichnungsträgers (20) hin- und herbewegbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Tintendruckköpfe (12) jeweils auf einzelnen, im Aufbau identischen Trägerplatten (23) angeordnet sind und in ein, die Tintendruckköpfe (12) aufnehmendes Druckwerkunterteil (18) steckbar ausgestaltet sind, und Mittel zur mechanischen, elektrischen und fluidmechanischen Kopplung (27,28,29,31,26,41,33) der einzelnen Tintendruckköpfe (12) mit dem Druckwerkunterteil (18) derart vorgesehen sind, daß der Kopplungsvorgang automatisch während des Einsteckens der Tintendruckköpfe (12) in das Druckwerkunterteil (18) erfolgt. - Tintendruckwerk nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Trägerplatten (23) parallel in Schreibzeilenrichtung nebeneinander angeordnet sind. - Tintendruckwerk nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steckplätze für die einzelnen Trägerplatten (23) in dem Druckwerkunterteil (18) identisch ausgestaltet sind. - Tintendruckwerk nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die mechanische Kopplung der Tintendruckköpfe (12) über Führungselemente (34,35) und eine Verriegelungseinrichtung (28,29,27,44,31) erfolgt, welche die Tintendruckköpfe (12) im gesteckten Zustand mittels Rast- und Verriegelungselementen (29,38,28,31) arretiert. - Tintendruckwerk nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verriegelungseinrichtung einen schwenkbaren Hebel (44) mit darauf angeordneter, ebenfalls relativ zu dem Hebel (44) schwenkbare Klinke (29) umfaßt, die über eine Blattfeder (27) und einen manuell zu betätigenden Verriegelungs hebel (31) mit zugeordneter Nocke (28) in Rastausnahmen der Trägerplatte (23) gedrückt werden. - Tintendruckwerk nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Verriegelung aller Tintendruckköpfe (12) ein einziger Verriegelungshebel (31) mit einer gemeinsamen Nocke (28) vorgesehen ist, die auf individuelle, den einzelnen Tintendruckköpfen (12) zugeordnete Blattfedern (27) und Klinken (29) wirkt, so daß die Verriegelungskraft der einzelnen Tintendruckköpfe (12) voneinander unabhängig ist. - Tintendruckwerk nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur elektrischen Kopplung einer zu den einzelnen Tintendruckköpfen (12) führenden Leiterfolie (32) auf der Trägerplatte (23) mit einem zur Steuerung der Schreibeinrichtung führenden und allen Tintendruckköpfen (12) gemeinsamen Flachbandleitung (17) die jeweiligen Anschlußfahnen der Leitungen beim Verriegelungsvorgang aufeinandergedrückt werden. - Tintendruckwerk nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Flachbandleitung (17) im Kontaktierungsbereich über Zentrierelemente (43) den einzelnen Tintendruckköpfen (12) zugeordnet ist und als Druckgegenlager für den Verriegelungsvorgang ein gummielastisches Andruckelement (33) vorgesehen ist. - Tintendruckwerk nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur fluidmechanischen Kopplung des Tintendruckkopfes (12) mit dem Druckwerkunterteil (18) eine in Steckrichtung der Trägerplatte (23) über die Kontur der Trägerplatte (23) hinausragende Hohlnadel (24) vorgesehen ist, die von einer am Druckwerkunterteil (18) angeordneten Kappe (26) aus gummielastischem Material aufgenommen wird und die die Fließverbindung zu den ebenfalls im Druckwerkunterteil (18) vorgesehenen Tintenvorratsbehältern (15,16) herstellt. - Tintendruckwerk nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kappe (26) auf ein die Funktion einer Muffe erfüllendes Verbindungsstück (41) aufgesteckt ist und an deren Oberseite ein metallischer Ring (25) aufgedrückt ist, der eventuelle Undichtigkeiten bei einem entfernten Tintendruckkopf (12) verhindert. - Tintendruckwerk nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steckplätze in dem Druckwerkunterteil (18) Tintendruckköpfe (12) zum Abdruck in ein und derselben Druckfarbe aufnehmen. - Tintendruckwerk nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steckplätze in dem Druckwerkunterteil (18) Tintendruckköpfe (12) zum Ausstoß unterschiedlicher Druckfarben oder unterschiedlicher Tropfengrößen aufnehmen.
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