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Trommeldrucker
sind ein Drucksystemtyp, der eine Drehtrommel zum Bewegen der Medien
unter einer Druckvorrichtung umfaßt, wie zum Beispiel einer
Reihe von Fluidausstoßelementen.
Die Fluidausstoßelemente
können
Tintenstrahldruckköpfe umfassen
und benötigen
typischerweise von Zeit zu Zeit eine Wartung. Das Zugreifen auf
die Druckköpfe für die Wartung
stellt ein Problem dar.
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Aus
der
US 6,217,145 B1 ist
ein Tintenstrahldrucker bekannt, bei dem ein Druckmedium über eine
Trommel bewegt wird. Ein Druckkopf, der mehrere Düseneinheiten
mit der Breite einer Seite aufweist, kann aus einer Druckposition
entlang eines Wegs, der senkrecht zu einer Achse der Trommel ist, in
eine Wartungsposition bewegt werden. Zu diesem Zweck ist eine entsprechende
Hebeeinrichtung vorgesehen.
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Die
US 5,534,897 A beschreibt
ein Tintenstrahlwartungssystem, bei dem ein über einer ebenen Auflageplatte
für ein
Druckmedium angeordnete Druckbalkenrahmen
12 um eine Schwenkachse schwenkbar
ist, um aus einer Druckposition in eine Warteposition bewegt zu
werden.
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In
der
US 5,838,343 A ist
eine Druckeranordnung beschrieben, bei der jeweils zwei Druckerseiten bewegbar
auf jeweiligen Wellen angeordnet sind und in Richtungen senkrecht
zu einer Druckmedienbewegungsrichtung zu Wartungsstationen bewegt
werden können.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel ist
eine Reinigungsstation hinter und leicht unter jeder Druckkassette
angeordnet, so dass durch ein Schwenken der Welle die jeweilige
Druckkassette in eine Wartungsposition gebracht werden kann.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Vorrichtungen und Verfahren
zum Warten einer Mehrzahl von Druckstäben mit verbesserten Charakteristika
zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird durch den Drucker gemäß dem Anspruch 1 und ein Verfahren
gemäß dem Anspruch
6 gelöst.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf
die beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines beispielhaften Ausführungsbeispiels
eines Trommeldruckers, der eine Wartungsstation verwendet, wobei die
Druckstäbe
in Druckpositionen sind;
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2 eine
isometrische Ansicht eines beispielhaften Druckstabs;
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3 eine
schematische Darstellung des Trommeldruckers von 1,
wobei die Druckstäbe zu
einer Dienstposition gedreht sind;
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4 eine
schematische Darstellung des Trommeldruckers gemäß 3, wobei
die Wartungsstation in eine Wartungsposition bewegt ist;
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5 ein
schematisches Steuerblockdiagramm von Elementen des Trommeldruckers
von 1–4;
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6 eine
schematische Darstellung eines beispielhaften Ausführungsbeispiels
eines Druckers, der eine geteilte Dienstwartungsstationsarchitektur verwendet,
wobei die Druckstäbe
in Druckpositionen sind;
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7 eine
schematische Darstellung des Druckers von 6, wobei
die Druckstäbe
zu der jeweiligen Wartungsposition bewegt sind;
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8 eine
schematische Darstellung des Druckers gemäß
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7,
wobei die Wartungsstationskomponenten zu den Wartungsstationen bewegt
sind; und
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9 ein
schematisches Steuerblockdiagramm von Elementen des Trommeldruckers
von 6–8.
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Bei
der folgenden detaillierten Beschreibung und bei den mehreren Figuren
der Zeichnung sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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1 ist
eine schematische Darstellung eines beispielhaften Ausführungsbeispiels
eines Trommeldruckers 10, der eine Drehtrommel 20 mit
einer Mehrzahl von Druckstäben 32, 34, 36, 38 umfaßt, die über der
Trommel angeordnet sind. Die Trommel 20 ist für die Drehung
um eine Trommelmittelachse 22 befestigt. Bei diesem beispielhaften
Ausführungsbeispiel
umfaßt
jeder Druckstab ein seitenbreites Array (PWA) 32A, 34A, 36A, 38A von
Druckköpfen
oder Stiften. Bei diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel sind die Druckköpfe Tinten strahldruckköpfe, wobei
jeder ein oder mehrere Arrays von Fluidausstoßdüsen umfaßt. Bei einem beispielhaften
Ausführungsbeispiel
unterstützt
jeder Druckstab eine Mehrzahl von Druckköpfen, die entlang der Breite
der Seite angeordnet sind. Darüber
hinaus kann bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel jeder Druckstab Druckköpfe der
gleichen Farbe tragen. Beispielsweise kann das Druckkopfarray 32A aus
Gelbtinte-Ausstoßvorrichtungen
bestehen, das Druckkopfarray 34(A) kann aus Schwarztinte-Ausstoßvorrichtungen bestehen,
das Druckkopfarray 36(A) kann aus Cyantinte-Ausstoßvorrichtungen
bestehen und das Druckkopfarray 38(A) kann aus Magentatinteausstoßvorrichtungen
bestehen. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel
kann ein Druckstab Druckköpfe
mit mehreren Tintenfarben aufweisen.
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2 ist
eine isometrische Ansicht eines beispielhaften Druckstabs 32,
in dem vier Druckkopfkassetten oder Module 32A-1, 32A-2, 32A-3, 32A-4 befestigt
sind, jeweils mit einem zugeordneten Druckkopfdüsenarray. Bei diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel
umfaßt
jede Kassette einen Satz von vier Düsenarrays, die in einer versetzten Beziehung
angeordnet sind. Der Druckkopf 32A-1 umfaßt beispielsweise
ein Array 32A-1A von Düsenarrays.
Die Druckkopfkassetten sind entlang einer Ausdehnung des Druckstabs
auf eine versetzte Weise angeordnet, um eine volle Abdeckung entlang der
Ausdehnung einer Druckzone zu liefern. Bei einem beispielhaften
Ausführungsbeispiel
kann jede der Druckkassetten mit Tinte durch flexible Röhren (nicht
gezeigt) versorgt werden, die zu Tintenvorräten (nicht gezeigt) laufen,
die außerhalb
des Druckstabs positioniert sind. Alternativ kann die Druckkassette eingebaute
Tintenreservoirs (nicht gezeigt) umfassen, mit einer Kapazität, die ausreicht,
um einen oder mehrere Druckaufträge
zu drucken.
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Bei
dieser beispielhaften Trommeldruckerkonfiguration lädt der Drucker
das Druckmedium auf die Drehtrommel und hält das Druckmedium eng gegen
die Trommeloberfläche,
zum Beispiel durch ein Vakuumsystem. Tinte wird auf die Oberfläche des Druckmediums
ausgestoßen,
während
dieselbe unter den Druckstäben
verläuft,
um das Bild zu bilden. Das Druckmedium wird nach dem Abschluß des Druckauftrags
von der Trommel entladen. Die Druckstäbe sind mit den Druckkopfdüsenarrays
sehr nahe zu der Oberfläche
der Trommel in einer Druckposition positioniert, um eine hohe Druckqualität der gedruckten
Ausgabe zu liefern.
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Die
Druckkopfwartung wird beispielsweise durchgeführt, um die Düsenarrays
abzudecken, die Arrays zu wischen, die Druckköpfe zu betätigen, um Tinte in ein Speibecken
auszustoßen
oder für
Tropfenerfassung. Um das Warten der Druckköpfe zu ermöglichen, sind die Druckstäbe bei einem
beispielhaften Ausführungsbeispiel
auf eine mechanisch gekoppelte bzw. mehrscharige Weise an einer
Druckstabrahmenstruktur 40 befestigt, die eine Schwenkstruktur 42 umfaßt. Bei
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
sind die Rahmenstruktur 40 und die Schwenkstruktur 42 als
eine einzelne starre Struktur hergestellt, die Befestigungspositionen
für die
Befestigung der Druckstäbe 32, 34, 36, 38 aufweist.
Die Schwenkstruktur 42 ist für eine Schwenkbewegung um eine
Schwenkachse 44 befestigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist die Schwenkachse 44 parallel zu der Trommeldrehachse 22.
Eine Wartungsstation 20 ist vorgesehen, um das Warten an
den Druckköpfen
durchzuführen,
wenn die Druckköpfe
entfernt von der Trommeloberfläche
positioniert sind. 1 zeigt den Druckstabrahmen
und die Druckköpfe
in einer Druckposition. Die genaue Positionierung des Druckstabrahmens
relativ zu der Trommeloberfläche wird
durch Ausrichtungsoberflächen 70, 72 und Merkmale
bzw. Bezugspunkte 46, 48 geliefert. Bei einem
Ausführungsbeispiel
weist die Schwenkstruktur 42 eine Nachgiebigkeit um die
Schwenkachse 44 auf. Die Merkmale 46, 48 sind
kugelförmige
oder gebogene Oberflächen,
die auf der Schwenkstruktur 42 und die Druckstabtragestruktur 40 gebildet
oder durch dieselben getragen werden. Die Ausrichtungsoberfläche 70 ist
eine V-Blockstruktur,
die das Merkmal 46 in ihrer Kerbe aufnimmt, mit der Druckstabstruktur
in der Druckposition. Das zweite Merkmal 48 paßt gegen
die Oberfläche 72.
Für einige
Anwendungen gibt es einen Satz von festen Ausrichtungsoberflächen 70, 72 und
Merkmalen 46, 48 auf jeder der gegenüberliegenden
Seiten der Trommel.
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Wenn
es Zeit ist, daß die
Druckköpfe
gewartet werden, werden die Druckstabrahmenstruktur 40 und
die Druckstäbe 32, 34, 36, 38 um
die Schwenkachse 44 geschwenkt, und folgen einem beschränkten Weg 60 nach
oben und weg von der Trommeloberfläche zu einer Wartungsposition,
die einen Zugriff zu den Druckköpfen
ermöglicht.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist der Weg 60 orthogonal zu der Achse 22 der
Drehung der Trommel 20. Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
bildet ein Schwenkstift die Schwenkachse 44 und ist an
einem Rahmenchassis (nicht gezeigt) befestigt; die Rahmenstruktur 40 ist
um den Stift drehbar. Ein motorgetriebener Getriebezug kann verwendet
werden, um die Rahmenstruktur um die Schwenkachse durch ihren Bewegungsbereich
zu bewegen. 3 stellt die Druckstäbe und die
Rahmenstruktur 40 dar, nachdem dieselben zu der Wartungsposition
bewegt wurden, mit der Wartungsstation 50 nach wie vor
in einer Ausgangsposition. Nun wird die Wartungsstation entlang einem
Wartungswerg 62 (4), der
im allgemeinen orthogonal zu der Trommelachse 22 ist, zu
einer Wartungsposition bewegt. 4 zeigt
die Wartungsstation 50, nachdem dieselbe in die Wartungsposition bewegt
wurde. Die Druckköpfe
können
nun durch die Wartungsstation 50 gewartet werden, zum Beispiel gewischt
oder abgedeckt werden. Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
umfaßt
die Wartungsstation 50 einen Wischer und eine Abdeckungsanordnung
für jeden
Druckkopf, der auf jedem Druckstab befestigt ist.
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Wenn
die Wartungsstation 50 das Warten der Druckköpfe abgeschlossen
hat, wird die Wartungsstation zu der Ausgangsposition zu der Ausgangsposition
(3) zurückgebracht,
und die Druckstäbe
werden entlang dem beschränkten
Weg 60 zu der Druckposition (1) zurückgeschwenkt. Die
Merkmale 46, 48 werden gegen die Ausrichtungsoberflächen 70, 72 ge bracht,
um den Druckstab zum Drucken genau zu positionieren. Bei diesem
beispielhaften Ausführungsbeispiel
bewegt sich das Merkmal 46 zu der Kerbe der Ausrichtungsoberfläche 70 und
das Merkmal 48 zu der Ausrichtungsoberfläche 72,
unter der Schwerkraft. Der Drucker kann nun das Drucken wieder aufnehmen
und die Wartung der Dienststation kann durchgeführt werden, zum Beispiel Schaben
der Wischer durch einen festen Satz von Schaberkomponenten.
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Da
die Druckstäbe
bei diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel
in einer Achse bewegt werden, d. h. in einem Drehweg 60 um
die Achse 44, um einen Zugriff zu den Druckköpfen zu
ermöglichen,
ist das Neupositionieren der Druckstäbe relativ einfach. Die Druckköpfe sollten
sehr genau neu positioniert werden, um eine gute Druckqualität beizubehalten. Bei
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
wird diese Genauigkeit durch die Merkmale 46, 48 geliefert,
die gegen die Ausrichtungsoberflächen 70, 72 positioniert
werden.
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5 ist
ein schematisches Blockdiagramm des Steuersystems für den Drucker
von 1–4.
Eine Steuerung 200, wie zum Beispiel ein Mikrocomputer
oder eine ASIC, empfängt
Druckauftragsbefehle und Daten von einer Druckauftragsquelle 202,
die ein Personalcomputer, ein Scanner, eine Digitalkamera oder eine
andere bekannte Quelle von Druckaufträgen sein kann. Die Steuerung
verarbeitet die empfangenen Befehle, um ein Medienhandhabungssystem 212 zu
aktivieren, um ein Druckmedium auf die Trommel 20 zu laden
und das Vakuumniederhaltesystem 210 zu aktivieren, um das Druckmedium
gegen die Trommeloberfläche
zu halten. Der Trommelantriebsmotor 206 wird durch die Steuerung
angewiesen, die Trommel 20 für den Beginn eines Druckauftrags
zu positionieren. Abfeuerungspulse werden an Druckköpfe gesendet,
die die Stifte 32A, 34A, 36A, 38A umfassen,
um Tintentröpfchen
auf die Medienoberfläche
auszustoßen.
Die Steuerung ist programmiert, um die Trommel inkremental entlang
den Druckstäben
vorzuschieben. Auf den Abschluß des
Druckens hin entlädt das
Medienhandhabungssystem das Druckmedium von der Trommel.
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Wenn
es bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
Zeit für
eine Wartungsoperation ist, können
eine Druckstabrahmenbetätigungsvorrichtung
und ein Motor 204 durch die Steuerung aktiviert werden,
um die Druckstabrahmenstruktur um die Schwenkachse 44 zu
drehen, von der Druckposition entlang dem Weg 60 zu der
Wartungsposition. Eine Wartungsstationspositionsbetätigungsvorrichtung oder
ein Motor 208 kann dann aktiviert werden, um die Wartungsstation 50 entlang
dem Weg 62 zu der Wartungsstation zu bewegen.
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Sobald
die Wartungsstation und die Druckstabrahmenstruktur ihre Wartungspositionen
erreicht haben, betätigt
die Steuerung die Wartungsstationsfunktionen 216, z. B.
entweder Wischen, Abdecken, Tropfenerfassung und Spucken. Bei einem
beispielhaften Ausführungsbeispiel
können
die Wartungsstationswartungselemente, z. B. die Wischer und Abdeckungen,
lateral bewegt werden, durch eine laterale Wartungsstationsbetätigungsvorrichtung 214,
zum Durchführen
von Wisch- und Abdeckfunktionen.
Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
kann die Betätigungsvorrichtung 214 ein
motorgetriebener Getriebezug mit Zahnstangengetriebe sein. Wenn
es Zeit ist, Druckoperationen zu beginnen, wird die Wartungsstation
zu der Ruheposition bewegt, und die Druckstabrahmenstruktur mit
den Druckstäben
wird zu der Druckposition zurückgesendet.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
einer Wartungsstationsarchitektur ist in 6–8 dargestellt.
Dieses Ausführungsbeispiel
verwendet eine geteilte Wartungsstationsarchitektur, wobei eine
erste und eine zweite Wartungsstation 50-1 und 50-2 in jeweiligen
festen Wartungsstationen befestigt sind. Wie bei dem Ausführungsbeispiel
von 1–5 verwendet
das Ausführungsbeispiel
auch eine Mehrzahl von Druckstäben 32, 34, 36, 38,
die benachbart zu der Trommel angeordnet sind, die bei diesem beispielhaften
Ausführungsbei spiel
jeweils ein seitenbreites Array (PWA) von Druckköpfen oder Stiften 32A, 34A, 36A, 38A umfassen.
Die Druckstabtragerahmenstruktur ist in zwei Rahmenstrukturen 40-1, 40-2 unterteilt.
Die Rahmenstruktur 40-1 unterstützt die Druckstäbe 32, 34,
und die Rahmenstruktur 40-2 unterstützt die Druckstäbe 36, 38.
Die Rahmenstruktur 40-1 und die Druckstäbe 32, 34 sind
entlang einer beschränkten
linearen Achse 102 zwischen einer Druckposition (6)
und einer Wartungsposition (7) beweglich.
Die Rahmenstruktur 40-2 und die Druckstäbe 36, 38 sind
entlang einer beschränkten
linearen Achse 104 zwischen einer Druckposition (6)
und einer Wartungsposition (7) beweglich.
Motorgetriebene Zahnstangengetriebezüge können verwendet werden, um die
jeweiligen Rahmenstrukturen 40-1 und 40-2 entlang
ihrer jeweiligen linearen Achsen zu bewegen. Bei diesem beispielhaften
Ausführungsbeispiel
sind die Achsen oder Wege 102, 104 orthogonal
zu der Trommelachse 22. Die Druckstäbe sind auf den jeweiligen
Rahmenstrukturen auf eine Weise angeordnet, daß, wenn die Druckstäbe in den
Druckpositionen sind, die Druckkopfdüsenarrays in einer einheitlichen
Weise relativ zu der gebogenen Oberfläche der Trommel zum Drucken
positioniert sind, mit einem sehr kleinen Abstand zwischen der Düsenarrayoberfläche und
der Trommeloberfläche.
Eine duale V-Block-Ausrichtungsoberflächenstruktur 74 ist
zwischen den Rahmenstrukturen 40-1 und 40-2 positioniert,
so daß kugelartige
Merkmale 46-2, 48-2 an benachbarten Enden der
jeweiligen Rahmenstruktur in den Kerben der Ausrichtungsoberflächenstruktur 74 in
Eingriff sind, wenn dieselben in der Druckposition sind. Merkmale 46-1, 48-1 an
den distalen Enden der jeweiligen Rahmenstrukturen sind in dieser
Position in Kontakt mit den Ausrichtungsoberflächen 76, 78.
Wenn die Rahmenstrukturen entlang ihren linearen Achsen zu der Wartungsposition
bewegt werden, wird die gebogene Beziehung zwischen den benachbarten
Druckköpfen auf
den jeweiligen Tragerahmen beibehalten. Die Merkmale und Ausrichtungsoberflächen können paarweise
gebildet sein, und auf gegenüberliegenden
Seiten der Trommel angeordnet sein, um die Position jedes Endes
der Rahmenstäbe
auszurichten, und einen Freiraum für die Bewegung der Wartungsstation
durch ihren Bewegungsbereich zu liefern.
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Jede
Wartungsstation umfaßt
Wartungskomponenten um die jeweiligen Druckköpfe zu warten. Nachdem die
geteilten Druckstäbe
zu der Wartungsstation bewegt wurden, wie es in 7 dargestellt
ist, werden die Wartungsstationskomponenten betätigt, um sich in Position zu
bewegen, um die Druckköpfe zu
warten. 8 stellt die Wartungsstationskomponenten
zu den Druckkopfwartungspositionen bewegt dar. Für Station 50-1 sind
jeweilige Wartungsstationskomponenten 50-1A, 50-1B vorgesehen,
die um unterschiedliche Abschnitte bewegt werden, um die Komponenten
an jedem Druckkopf zu positionieren, um die Düsenarrays der Druckköpfe zu reinigen
oder anderweitig zu warten. Die Komponente 50-1A bewegt
sich um einen kleineren Abstand als die Komponente 50-1B.
Der Wartungskopf jeder Komponente ist bei diesem beispielhaften
Ausführungsbeispiel
abgewinkelt, um eine ordnungsgemäße zugewandte Beziehung
zu dem abgewinkelt ausgerichteten Druckkopfarray zu liefern, aufgrund
der konformen Befestigung der PWAs auf den Druckstäben. Die Wartungsköpfe können Wischer,
Abdeckungen, Speibecken oder Tropfenerfassungssysteme umfassen,
um Wischen, Abdecken, Spucken und Tropfenerfassungswartungsfunktionen
durchzuführen,
um die Druckkopfgesundheit beizubehalten. Der Drucker kann einen
Mechanismus umfassen, um eine relative Bewegung zwischen den Wartungsköpfen und
den Druckköpfen
zu liefern, zum Beispiel um eine Wisch- oder Abdeckungsbewegung
zu liefern.
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Nach
dem Abschluß eines
Wartungszyklus werden die Wartungskomponenten zu der Ruheposition
zurückgebracht
(6–7),
und die Druckstäbe
werden entlang den beschränkten
linearen Wegen 102, 104 bewegt, um die Druckköpfe der Druckstäbe an der
Druckposition zu positionieren (6). Wartungsoperationen
können
an den Wartungskomponenten durchgeführt werden, zum Beispiel kann
ein Wischer abgeschabt werden.
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9 ist
ein schematisches Blockdiagramm des Steuersystems für das Druckerausführungsbeispiel
von 6–8.
Das Steuersystem ist ähnlich wie
das in 5, außer
das getrennte erste und zweite Druckstabrahmenbetätigungsvorrichtungen (die
allgemein als Elemente 204 gezeigt sind) verwendet werden,
um die geteilten Druckstabrahmenstrukturen entlang ihren jeweiligen
linearen Wegen zu bewegen. Die Wartungsstationsbetätigungsvorrichtungen 208 werden
verwendet, um die Wartungsstationskomponenten in Position zu bewegen. Eine
laterale Wartungsstationspositionsbetätigungsvorrichtung liefert
eine laterale Bewegung für
eine Wisch- und
Abdeckungsfunktion.