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Hintergrund der Erfindung
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1. Anwendungsgebiet
der Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich auf Wartungsstationen für Tintenstrahldruckvorrichtungen.
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2. Beschreibung des Stands
der Technik
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Tintenstrahldrucker
weisen mindestens einen Druckkopf auf, der Tintentropfen in Richtung
eines Schreibmediums ausrichtet. Innerhalb des Druckkopfes kann
die Tinte in einer Mehrzahl von Kanälen enthalten sein. Energieimpulse
werden verwendet, um die Tintentropfen, wie erforderlich, von den Öffnungen
an den Kanalenden auszustoßen.
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In
einem Thermo-Tintenstrahldrucker werden die Energieimpulse üblicherweise
durch Widerstände
erzeugt. Jeder Widerstand ist in einem der Kanäle entsprechend angeordnet,
und durch Stromimpulse einzeln adressierbar, um die Tinte in den Kanälen aufzuheizen
und zu verdampfen. Da eine Dampfblase in irgendeinem der Kanäle anwächst, weitet
sich die Tinte von der Kanalöffnung
auf, bis der Stromimpuls beendet ist und die Blase zusammenzufallen
beginnt. In diesem Stadium zieht sich die Tinte innerhalb des Kanals
zurück
und trennt sich von der aufgeweiteten Tinte, um einen Tropfen zu
bilden, der sich in eine Richtung weg vom Kanal und zum Schreibmedium
bewegt. Der Kanal wird danach durch Kapillarwirkung neu gefüllt, wobei
wiederum Tinte von einem Zuführbehälter angesaugt
wird. Der Betrieb eines Thermo-Tintenstrahldruckers wird z.B. im
US-Patent 4.849.774 beschrieben.
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Ein
Thermo-Tintenstrahldrucker vom Kartuschentyp wird im US-Patent 4.638.337
beschrieben. Dieser Drucker weist eine Mehrzahl von Druckköpfen auf,
jeder mit seiner eigenen Tintenkartusche, die auf einem hin und
her gehenden Schlitten befestigt ist. Die Kanalöffnungen in jedem Druckkopf
sind senkrecht zur Bewegungslinie des Schlittens ausgerichtet. Eine
Informationsschwade wird auf dem stationären Schreibmedium gedruckt,
während
der Schlitten in einer Richtung bewegt wird. Das Schreibmedium wird
danach senkrecht zur Linie der Schlittenbewegung durch einen Abstand,
der gleich der Breite der gedruckten Schwade ist, weitergesetzt.
Der Schlitten wird anschließend
in die umgekehrte Richtung bewegt, um eine weitere Informationsschwade
zu drucken.
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Die
tintenausstoßenden Öffnungen
eines Tintenstrahldruckers müssen
z.B. durch periodisches Reinigen der Öffnungen, wenn der Drucker
benutzt wird, und/oder durch Abdecken des Druckkopfes, wenn der
Drucker nicht genutzt oder für
eine verlängerte
Periode im Leerlauf ist, gewartet werden. Das Abdecken des Druckkopfes
ist vorgesehen, um die Tinte des Druckkopfes vor dem Austrocknen
zu schützen.
Die Abdeckkappe sieht ein überwachtes Umfeld
vor, um die in den Düsen
ungeschützte
Tinte vor dem Austrocknen zu bewahren.
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Ein
Druckkopf kann auch ein Vorfüllen
vor dem Anfangsgebrauch benötigen,
um sicherzustellen, dass die Druckkopfkanäle vollständig mit Tinte gefüllt sind
und keine Fremdstoffe oder Luftblasen enthalten. Nach häufigem Drucken,
und bei Ermessen des Anwenders, kann eine zusätzliche, aber reduzierte Vorfüllmenge
notwendig sein, um die Partikel oder Luftblasen, die sichtbare Druckfehler
hervorrufen, zu reinigen. Wartungs- und/oder Vorfüllstationen für die Druckköpfe von
verschiedenen Typen von Tintenstrahldruckern werden z.B. in den
US-Patenten 4.364.065; 4.855.764; 4.853.717 und 4.746.938 beschrieben,
während
die Gasentfernung vom Tintenbehälter
eines Druckkopfes während
des Druckens im US-Patent 4.679.059 beschrieben ist.
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Der
Vorfüllvorgang,
der üblicherweise
das Durchdrücken
oder Ansaugen der Tinte durch den Druckkopf bewirkt, kann Tintentropfen
auf der Fläche des
Druckkopfes hinterlassen. Folglich verbleibt der Tintenrest auf
der Druckkopffläche.
Dieser Tintenrest kann eine schädliche
Wirkung auf die Druckqualität aufweisen.
Papierfasern und anderes Fremdmaterial können sich auf der Druckkopffläche sammeln,
während
das Drucken durchgeführt
wird. Wie der Tintenrest kann auch das Fremdmaterial eine schädliche Wirkung
auf die Druckqualität
aufweisen. Das 717-Patent offenbart die Bewegung eines Druckkopfes über ein
Wischblatt am Ende eines Druckvorganges, so dass Staub und andere
Fremdstoffe von der Öffnung
abgekratzt werden, bevor der Druckkopf abgedeckt wird, und das Abdecken
der Druckkopfdüse durch
das Bewegen des Druckerschlittens, der auf einen Schlitten wirkt,
der die Druckkopfabdeckung befördert.
Dies schließt
die Notwendigkeit für
eine separate Antriebsvorrichtung für die Abdeckung aus. Das 938-Patent
offenbart ebenfalls einen Tintenstrahldrucker mit einer Abwaschvorrichtung,
die am Ende des Druckvorganges das Wasser auf die Fläche des Druckkopfes
richtet, um den Druckkopf zu reinigen, bevor er abgedeckt wird.
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Die
EP 0.845.360 offenbart benachbarte Blätter von absorbierendem Material
mit einem Blatt, das näher
zum Schreibmedium ist, das größere Poren
als das andere Blatt aufweist. Die von einem Schreibkopf abgegebene
Tinte wird durch das Blatt mit den größeren Poren absorbiert, bevor
sie durch das Blatt mit den kleineren Poren durch die Kapillarkraft
absorbiert wird.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Diese
Erfindung sieht ein Ableitkissensystem und ein Verfahren zum Herstellen
eines Ableitkissens vor, das in einer Wartungsstation verwendbar
ist.
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Der
Drucker weist einen oder mehrere Druckköpfe auf, die durch den durch
eine Vakuumpumpe erzeugten Unterdruck vorgefüllt werden. Die Tinte wird
für einen
oder mehrere Druckköpfe
in eine oder mehrere Druckkopfabdeckkappen der Wartungsstation vorgefüllt. In
verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen stoßen einer
oder mehrere Druckköpfe
sowohl Pigment-basierende als auch Farbstoff-basierende Tinte aus.
Die Pigmentbasierende und Farbstoff-basierende Tinte wird durch
eine oder mehrere Wartungsabdeckkappen angesaugt, durch Leitungen
verteilt und schließlich
in einem Ableitkissensystem abgelagert. Da die Tinte in der Ableitkissenanordnung
abgelagert wird, wird die flüssige
Tinte absorbiert und durch die Ableitkissen aufgenommen, bevor die überschüssige Tinte
trocknet.
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Diese
und andere Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden in der
folgenden detaillierten Beschreibung von verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen
der Systeme und Verfahren gemäß dieser
Erfindung beschrieben oder darin ersichtlich.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnung
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Verschiedene
beispielhafte Ausführungsformen
dieser Erfindung. werden bezüglich
der folgenden Figuren detailliert beschrieben, wobei ähnliche Bezugszeichen ähnliche
Elemente darstellen. Darin zeigt:
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1 eine
schematische vordere Draufsicht eines Tintenstrahldruckers und einer
Wartungsstation gemäß die ser
Erfindung;
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2 eine
perspektivische Ansicht eines oberen Ableitkissens einer beispielhaften
Ausführungsform
vom verbesserten Ableitkissensystem von 4;
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3 eine
perspektivische Ansicht eines unteren Ableitkissens einer beispielhaften
Ausführungsform
des verbesserten Ableitkissensystems von 4;
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4 eine
perspektivische Ansicht eines Ableitkissens, das durch die Kombination
der Ableitkissen von 2 und 3 gebildet
wird; und
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5 eine
perspektivische Ansicht eines Ableitkissensystems gemäß dieser
Erfindung.
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Detaillierte
Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen
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1 stellt
einen Drucker 10 mit einem oder mehreren Druckköpfen 12 dar,
die gestrichelt dargestellt sind, und an einer Tintenzuführkartusche 14 befestigt
sind. Die Tintenzufuhrkartusche 14 ist auf einem Schlitten 16 entfernbar
befestigt. Der Schlitten 16 ist auf einer oder mehreren
Führungsschienen 18 hin
und her übertragbar,
wie durch den Pfeil 20 angezeigt, so dass sich einer oder
mehrere Druckköpfe 12 und
die Tintenzufuhrkartusche 14 gleichzeitig mit dem Schlitten 16 bewegen.
Jeder von dem einen oder mehreren Druckköpfen 12 enthält eine
Mehrzahl von Tintenkanälen,
die in Düsen 22 mit
einer Düsenfläche 23 enden
(beide gestrichelt dargestellt). Die Tintenkanäle leiten die Tinte von der
Tintenzufuhrkartusche 14 zu den Druckkopfdüsen 22.
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Wenn
sich der Drucker 10 im Druckbetrieb befindet, überträgt oder
bewegt sich der Schlitten 16 über und parallel zu einem Druckbereich 24 hin
und her (gestrichelt dargestellt). Die Tintentropfen werden auf
Anforderung von den Druckkopfdüsen 22 auf
ein Schreibmedium, wie z.B. Papier, das im Druckbereich positioniert
ist, ausgestoßen,
um die Information auf das Schreibmedium von jeweils einer Schwade
oder eines Teilbereichs zu drucken. Während jeden Durchgangs oder Übertragung
in einer Richtung des Schlittens 16 ist das Schreibmedium
stationär. Am
Ende von jedem Durchgang wird das Schreibmedium in Richtung des
Pfeiles 26 um den Abstand oder die Höhe einer gedruckten Schwade
weitergesetzt. Die US-Patente 4.571.599 und Re. 32.572, auf die hiermit
in ihrer Gesamtheit Bezug genommen wird, sehen eine detailliertere
Erläuterung
des Druckkopfes und des Druckbetriebs vor.
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Wenn
sich der Drucker 10 nicht mehr im Druckbetrieb befindet,
bewegt sich der Schlitten 16 zur Wartungsstation 1000,
die vom Druckbereich 24 beabstandet ist. Mit einem oder
mehreren Druckköpfen 12,
die an der Wartungsstation 1000 positioniert sind, können verschiedene
Wartungsfunktionen auf einem oder mehreren Druckköpfen 12 ausgeführt werden.
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Wie
in 1 dargestellt, umfasst die Wartungsstation 1000 eine
oder mehrere Druckkopfabdeckkappen, die mit einem oder mehreren
Druckköpfen 12 in
Eingriff sind, um Tinte, Fremdkörper
und dergleichen von den Düsen 22 von
einem oder mehreren Druckköpfen 12 zu
entnehmen. Die überschüssige Tinte,
die durch die Druckkopfabdeckkappen von den Tintenstrahl-Druckköpfen 12 entnommen wird,
wird von der Wartungsstation 1000 in einer oder mehreren
Leitungen in einen Verteiler für überschüssige Tinte 70 durch
eine Vakuumpumpe ausgestoßen oder
entnommen.
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In
verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen stoßen der eine
oder mehrere Druckköpfe 12 sowohl
Pigment-basierende als auch Farbstoff-basierende Tinte aus. Eine
beispielhafte Ausführungsform
einer Pigment-basierenden Tinte weist Rußbasierende Schwarztinte auf.
Eine beispielhafte Ausführungsform
der Farbstoff-basierenden Tinte ist Cyan-, Magenta- und gelbgefärbte Tinte,
die üblicherweise
in Tintenstrahldruckern verwendet wird. Jedoch sollte es verständlich sein,
dass die Pigment-basierende und Farbstoff-basierende Tinten nicht
auf diese beispielhaften Ausführungsformen beschränkt sind.
Es sollte auch verständlich
sein, dass der Drucker einen einzelnen Druckkopf, der sowohl Pigment-basierende
als auch Farbstoff-basierende Tinte ausstößt, einen oder mehrere Druckköpfe, die
nur Pigment-basierende Tinte mit einem oder mehreren Druckköpfen ausstoßen, die
nur Farbstoff-basierende Tinte ausstoßen, oder einen oder mehrere
Druckköpfe,
wobei jeder dieser Druckköpfe eine
Unmenge von Düsen,
die nur Pigment-basierende Tinte ausstoßen, und einen weiteren mit
einer beabstandeten Düsenanordnung
aufweist, der nur Farbstoff-basierende Tinte ausstößt, oder
irgendeine Kombination von diesen oder anderen Druckkopftypen verwenden
kann.
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Die überschüssige Tinte
wird danach vom Verteiler für überschüssige Tinte
durch die Vakuumpumpe in ein Ableittintenkissensystem 200 gemäß dieser
Erfindung gesaugt. Wie in den 2 bis 5 in
verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen dargestellt, umfasst
das Ableittintenkissensystem 200 eine Auffangwanne 210,
in die eine oder mehrere Tintenkissen 100 angeordnet sind.
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2 und 3 stellen
eine beispielhafte Ausführungsform
eines Ableittintenkissens 100 dar, das mit dem Ableittintenkissensystem 200 gemäß dieser
Erfindung verwendbar ist. Insbesondere stellen die 2 bis 4 ein
einzelnes Ableittintenkissen 100 dar, das unter Verwendung
eines ersten Ableittintenkissens 110 und eines zweiten
Ableittintenkissens 120 geschaffen wurde. Insbesondere
werden in verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen die ersten und
zweiten Ableittintenkissen 110 und 120 unter Verwendung
eines einzelnen Ableitkissens in zwei unterschiedlichen Ausrichtungen
gebildet. Insbesondere wird das in 2 dargestellte
erste Ableittintenkissen 110 in einer ersten Ausrichtung dargestellt,
während
das in 3 dargestellte zweite Ableittintenkissen 120 in
einer zweiten Ausrichtung dargestellt wird, die um 180° um eine
vertikale Achse gemäß der Ausrichtung
des in 2 dargestellten ersten Ableittintenkissens gedreht
ist.
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Wie
in den 2 und 3 dargestellt, weist das erste
Ableittintenkissen 110 eine mittige Öffnung 114 auf, die
ungefähr
in der geometrischen Mitte des ersten Ableittintenkissens 110 ausgebildet ist.
Das erste Ableittintenkissen 110 umfasst auch eine zweite Öffnung 112,
die ungefähr
auf halbem Wege zwischen einer der Ecken des ersten Ableittintenkissens 110 und
der mittigen Öffnung 114 positioniert
ist.
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Ähnlich umfasst
das zweite Ableittintenkissen 120 eine ungefähr zentral
angeordnete mittige Öffnung 122 und
eine zweite Öffnung 124,
die ungefähr
auf halbem Wege zwischen der mittigen Öffnung 122 und einer
der Ecken des zweiten Ableittintenkissens 120 angeordnet
ist. Wie in den 2 und 3 dargestellt,
und noch besser in 4 zu sehen ist, sind insbesondere
die Öffnungen 112 und 124 üblicherweise
an diagonal gegenüberliegenden
Ecken des ersten und zweiten Tintenkissens 110 und 120 angeordnet.
Natürlich
sollte es verständlich
sein, dass die Tintenkissen 110 und 120 tatsächlich dasselbe
einzelne Ableittintenkissen in verschiedenen Ausrichtungen ist.
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Wie
in 4 dargestellt, wird das Ableittintenkissen 100 durch
Anordnen des ersten Ableittintenkissens 110 über und
in einer Linie mit dem zweiten Ableittintenkissen 120 gebildet.
In dieser Ausrichtung sind die mittigen Öffnungen 114 und 122 üblicherweise
in einer Linie, während
die zweiten Öffnungen 112 und 124 in
diagonal gegenüberliegenden Ecken
des Ableittintenkissens 100 angeordnet sind. Wenn zusätzlich das
erste und zweite Ableittintenkissen 110 und 120 kombiniert
und in einer Linie ausgerichtet werden, um das Ableittintenkissen 100 zu
bilden, wie in 4 dargestellt, wird eine zentrale
Achse oder eine Übergangsstelle 140 durch
die Übergangsstelle
zwischen einer oberen Fläche 126 des zweiten
Ableittintenkissens 120 und einer Bodenfläche 116 des
ersten Ableittintenkissens 110 gebildet.
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Wie
in 4 dargestellt, wird zusätzlich eine Hülse 130 in
die zweite Öffnung 112 des
ersten Ableittintenkissens 110 eingesetzt. Insbesondere
wird in verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen die Hülse 130 durch
die zweite Öffnung 112 eingesetzt
und stößt gegen
die obere Fläche 126 des
zweiten Ableittintenkissens 120 an.
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5 ist
eine perspektivische Ansicht des Ableittintenkissensystems 200 einschließlich des
Ableittintenkissens 100 gemäß dieser Erfindung. Wie in 5 dargestellt,
umfasst das Ableittintenkissensystem 200 eine Auffangwanne 210,
in der das Ableittintenkissen 100 angeordnet ist. Eine
obere Abdeckung (nicht dargestellt) des Ableittintenkissensystems 200 liegt über der
Auffangwanne 210, so dass sich die Hülse 130 durch die
Abdeckung erstreckt. Die Hülse 130 kann
mit einer Leitung 75 verbunden werden, die das Ableittintenkissensystem 200 mit
der Vakuumpumpe verbindet. Alternativ kann das Ableittintenkissensystem 200 an
Stelle des Ableittintenspeichers 100 verwendet werden.
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Weil
sich die Hülse 130 nur
durch das erste Kissen 110 er streckt, ermöglicht die
Hülse 130,
dass die überschüssige Tinte,
die in das Ableittintenkissensystem 200 fließt, adäquat befeuchtet
wird. Da sich die in das Ableittintenkissensystem 200 fließende überschüssige Tinte
innerhalb der Hülse 130 sammelt,
beginnt die überschüssige Tinte
durch das erste und zweite Ableittintenkissen 110 und 120 zu
wandern. Insbesondere wandert die überschüssige Tinte zwischen dem ersten
und zweiten Ableittintenkissen 110 und 120 entlang
der zentralen Achse oder der Übergangsstelle 140.
Durch Konzentrieren der überschüssige Tinte
entlang der zentralen Achse oder Übergangsstelle 140 zwischen
der oberen Fläche 126 des
zweiten Ableittintenkissens 120 und der Bodenfläche 116 des
ersten Ableittintenkissens 110, sind die flüchtigen
Flüssigkeitsanteile
der überschüssige Tinte
nicht in der Lage, schnell von der überschüssige Tinte zu verdampfen.
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Weil
die überschüssige Tinte
in einer volatilen Flüssigkeitsphase
für eine
längere
Zeitdauer verbleibt, kann die überschüssige Tinte
durch das erste und zweite Ableittintenkissen 110 und 120 entlang der
zentralen Achse oder Übergangsstelle 140 für eine längere Zeitdauer
fließen.
Dieses ermöglicht
der überschüssigen Tinte,
noch tiefer in das erste und zweite Ableittintenkissen 110 und 120 von
der zweiten Öffnung 112,
die im ersten Ableittintenkissen 110 ausgebildet ist, zu
wandern. Durch Verlangsamen der Verdampfung der volatilen Flüssigkeit
von der überschüssigen Tinte
nimmt somit die Kapazität
des ersten und zweiten Ableittintenkissens 110 und 120 zu,
um die überschüssige Tinte
aufzunehmen.
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Durch
anhaltendes gutes Befeuchten des Ablagerungsbereichs des Ableittintenkissens 100 um die
Hülse 130 herum
und/oder des Innenbereichs der Hülse 130,
wird außerdem
das vorzeitige Trocknen und Verkrusten der überschüssige Tinte reduziert und optimal
auf ein Minimum gehalten.
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In
der Vergangenheit hat das Scheitern zum anhaltenden adäquaten Befeuchten
des Ablagerungsbereichs, bei dem die überschüssige Tinte in das übliche Ableittintenkissen
eingebracht wurde, bei der überschüssige Tinte
das Trocknen und Verkrusten bewirkt, sofort nachdem sie in die üblichen
Ableittintenkissen abgelagert wurde. Durch Verkrusten oberhalb des
Ablagerungspunktes verhinderte die überschüssige Tinte das weitere Eintreten
von zusätzlicher überschüssige Tinte
in und das Wandern durch die Ableittintenkissen. Folglich wurde
nur ein kleiner Kapazitätsanteil
der üblichen
Ableittintenkissen, die zum Halten der überschüssigen Tinte verwendbar waren,
tatsächlich
verwendet. Somit wurde in den üblichen
Ableittintenkissen das gesamte Volumen der üblichen Ableittintenkissen
erfolglos und ineffizient verwendet. Demgegenüber wurde im Ableittintenkissensystem 200 gemäß dieser
Erfindung ein wesentlich größerer Bereich
der überschüssigen Tintenkapazität des Ableittintenkissens 100 verwendbar, weil
die überschüssige Tinte
für eine
wesentlich längere
Zeit in flüssiger
Form verblieb.
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Wie
oben angedeutet, bilden die in den 2 und 3 dargestellten
ersten und zweiten Ableittintenkissen 110 und 120 effektiv
ein einzelnes Tintenkissen 100. Zusätzlich können das erste und zweite Ableittintenkissen 110 und 120 durch
Ausschneiden der zentral angeordneten Öffnung 114/122 und
der Öffnung 112/124,
die zwischen der zentral angeordneten Öffnung 114/122 und
einer Ecke des Ableittintenkissens angeordnet ist, durch ein einzelnes
Element hergestellt werden. Diese Öffnungen können in einem einzigen Herstellungsablauf ausgeschnitten
werden. Dieses stellt einen effizienteren und wirksameren Herstellungsablauf
dar. Insbesondere werden die Öffnungen
durch Ausstanzen des ringförmigen
Materials vom einzelnen Kissen gebildet. Um das Ableittintenkissensystem 200 zu
bilden, wird danach ein erstes von den einzelnen Kissen in der Auffangwanne 210 als
das zweite Tintenkissen 120 in der zweiten Ausrichtung
angeordnet. Danach wird ein zweites der einzelnen Kissen in der Auffangwanne 210 als
erstes Ableittintenkissen 110 angeordnet, das von der Ausrichtung
des zweiten Tintenkissens 120 um 180° gedreht ist, wenn es in der
Auffangwanne 210 eingebaut wird.
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Zusätzlich erweitert
das Anordnen der zwei Öffnungen 112 und 124 an
diagonal gegenüberliegenden
Ecken des Ableittintenkissens 100 die Effizienz und Kapazität des Ableittintenkissensystems 200 noch
mehr. Dieses tritt ein, weil die Öffnungen an den diagonal gegenüberliegenden
Ecken ein überschaubares
Herstellen und Anordnungsbezugspunkte darstellen.