DE60020274T2

DE60020274T2 - Auswechselbare Abdeckvorrichtung für Tintenstrahldruckköpfe

Info

Publication number: DE60020274T2
Application number: DE60020274T
Authority: DE
Inventors: Eric J. Johnson; Antoni Sant Cugat del Valles Murcia; B. Michael Eckard
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 1999-01-08
Filing date: 2000-01-06
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2020-01-07
Also published as: US6135585A; EP1018429A1; JP2000203038A; US6402290B1; SG83151A1; DE60020274D1; US6203135B1; EP1018429B1; US6520619B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Tintenstrahlmechanismen, wie z.B. Drucker oder Plotter. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein austauschbares Tintenstrahldruckkopfreiniger-Wartungsstationssystem, das ein Abdeckungssystem zum Abdichten von Tintenstrahldruckköpfen durch eine lineare Bewegung austauschbarer Druckkopfwartungseinheiten umfasst, wobei das Abdeckungssystem Abstandsschwankungen zwischen der Abdeckung und dem Druckkopf ausgleicht.
Hintergrund der Erfindung
Tintenstrahldruckmechanismen können in einer Vielzahl von unterschiedlichen Produkten verwendet werden, wie z.B. Plottern, Faksimilemaschinen und Tintenstrahldruckern, um Bilder unter Verwendung eines Farbmittels zu drucken, das hier im allgemeinen als "Tinte" bezeichnet wird. Diese Tintenstrahldruckmechanismen verwenden Tintenstrahlkassetten, häufig genannt "Stifte", um Tintentropfen auf eine Seite oder ein Blatt eines Druckmediums zu schießen. Einige Tintenstrahldruckmechanismen tragen eine Tintenkassette mit einem vollen Tintenvorrat rückwärts und vorwärts über das Blatt. Andere Tintenstrahlmechanismen, bekannt als "Außerachsen"-Systeme, treiben nur einen kleinen Tintenvorrat mit dem Druckkopfwagen über die Druckzone und speichern den Haupttintenvorrat in einem stationären Reservoir, das "außerhalb der Achse" von dem Druckkopf-Bewegungsweg angeordnet ist. Üblicherweise wird eine flexible Leitung oder Röhrenleitung verwendet, um die Tinte von dem Außerachsen-Hauptreservoir zu der Druckkopf-Kassette zu übertragen. Bei Mehrfarbenkassetten sind mehrere Druckköpfe und Reservoirs in eine einzelne Einheit kombiniert, wobei jede Reservoir /Druckkopf-Kombination für eine gegebene Farbe hierin ebenfalls ein "Stift" bezeichnet wird.
Jeder Stift weist einen Druckkopf aus, der mit sehr kleinen Düsen gebildet ist, durch die die Tintentropfen abgefeuert werden. Der bestimmte Tintenausstoßmechanismus innerhalb des Druckkopfs kann eine Vielzahl unterschiedlicher Formen annehmen, die Fachleuten auf dem Gebiet bekannt sind, wie z.B. jene, die eine piezoelektrische oder thermische Druckkopftechnik verwenden. Zum Beispiel sind zwei frühere thermische Tintenausstoßmechanismen in den US-Patenten Nr. 5,278,584 und 4,683,481 gezeigt, die beide der vorliegenden Anmelderin zugewiesen sind, der Hewlett-Packard Company. Bei einem thermischen System ist eine Barriereschicht, die Tintenkanäle und Verdampfungskammern enthält, zwischen einer Düsenlochplatte und einer Substratschicht angeordnet. Diese Substratschicht enthält üblicherweise lineare Arrays aus Heizerelementen, wie z.B. Widerständen, die mit Energie versorgt werden, um Tinte innerhalb der Verdampfungskammern zu erwärmen. Nach dem Erwärmen wird ein Tintentröpfchen aus einer Düse ausgestoßen, die dem mit Energie versorgten Widerstand zugeordnet ist.
Um ein Bild zu drucken, wird der Druckkopf vorwärts und rückwärts über eine Druckzone über dem Blatt bewegt, wobei der Stift Tintentropfen ausschießt, während er sich bewegt. Durch selektives Versorgen der Widerstände mit Energie, während sich der Druckkopf über das Blatt bewegt, wird die Tinte in einem Muster auf das Druckmedium ausgestoßen, um ein gewünschtes Bild zu erzeugen (z.B. Bild, Diagramm oder Text). Die Düsen sind üblicherweise in einem oder mehreren linearen Arrays angeordnet. Bei mehr als einem sind die zwei linearen Arrays Seite an Seite an dem Druckkopf angeordnet, parallel zueinander und senkrecht zu der Bewegungsrichtung. Somit definiert die Länge der Düsenarrays eine Druck-Schwade oder ein -Band. Das heißt, wenn alle Düsen eines Arrays kontinuierlich abgefeuert werden würden, wenn der Druckkopf eine vollständige Überquerung durch die Druckzone ausführt, würde ein Band oder eine Schwade aus Tinte auf dem Blatt erscheinen. Die Höhe dieses Bandes ist als die "Bandhöhe" des Stifts bekannt, deren maximales Tintenmuster in einem einzelnen Durchlauf abgelegt werden kann.
Es ist offensichtlich, dass die Geschwindigkeit des Druckens eines Blattes erhöht werden kann, wenn die Bandhöhe erhöht wird. Das heißt, ein Druckkopf mit einem breiteren Band würde weniger Durchläufe über das Blatt benötigen, um das gesamte Bild zu drucken, und weniger Durchläufe würden den Durchsatz des Druckmechanismus erhöhen. "Durchsatz", ebenfalls bekannt als die Seiten-pro-Minute-Leistung, ist häufig eine der Hauptbetrachtungen, die ein Käufer beim Entscheiden analysiert, welcher Druckmechanismus gekauft werden soll. Während das ausschließliche Verlängern des Düsenarrays zum Erhöhen des Durchsatzes für einen Nichtfachmann als leicht erscheinen kann, war dies nicht der Fall. Insbesondere für thermische Tintenstrahlstifte gibt es einige physische und/oder Herstellungs-Einschränkungen für die Größe der Substratschicht innerhalb des Druckkopfs. In der Vergangenheit waren die Tintenstrahldruckköpfe in ihrer Bandhöhe auf ungefähr 5,4 mm (Millimeter) für 3-Kammer-Farbdruckköpfe beschränkt und auf ungefähr 12,5 mm (ungefähr ein halbes Zoll) für Monochrom-Druckköpfe, wie z.B. Schwarz-Druckköpfe.
Um den Druckkopf zu reinigen und zu schützen, wird üblicherweise ein "Wartungsstation"-Mechanismus innerhalb des Plotter-Chassis befestigt, so dass der Druckkopf über die Station zur Wartung bewegt werden kann. Zur Speicherung oder während Nicht-Druckperioden umfassen die Wartungsstationen üblicherweise ein Abdeckungssystem, das die Druckkopfdüsen hermetisch gegen Verschmutzungen und Austrocknen abdichtet. Einige Abdeckungen sind ferner entworfen, um ein Entladen zu ermöglichen, wie z.B. dadurch, dass sie mit einer Pumpeinheit oder einem anderen Mechanismus verbunden sind, der ein Vakuum an dem Druckkopf zieht. Während des Betriebs werden Verklumpungen in dem Druckkopf periodisch durch Abfeuern einer Anzahl von Tintentropfen durch jede der Düsen in einem Prozess gereinigt, der als "Auswerfen" bekannt ist, wobei die Abfalltinte in einem "Speibecken"-Reservoirabschnitt der Wartungsstation gesammelt wird.
Nach dem Auswerfen, Entfernen der Abdeckung oder gelegentlich während dem Drucken weisen die meisten Wartungsstationen einen Elastomerwischer auf, der die Druckkopfoberfläche wischt, um Tintenrest sowie Papier, Staub oder anderen Schmutz zu entfernen, der sich auf der Fläche des Druckkopfs angesammelt hat. Andere Wartungsstationen umfassen Hilfswischbauglieder zum Reinigen von Bereichen des Stifts benachbart zu den Tintenausstoßdüsen. Zum Beispiel wischt ein Paar aus "Schmutzfängern" bei den Modellen der Farbtintenstrahldrucker 720C und 722C DeskJet^® Regionen neben den Farbdüsen, während ein "Voderwischer" bei den Modellen der Farbtintenstrahlplotter 2000 und 2500 DesignJet^® eine hintere vertikale Oberfläche unter einer elektrischen Verbindungsregion des Stifts wischt, wobei diese Drucker und Plotter beide durch die vorliegende Anmelderin verkauft werden, die Hewlett-Packard Company in Palo Alto, Kalifornien.
Um die Klarheit und den Kontrast des gedruckten Bilds zu verbessern, haben sich neueste Forschungen auf das Verbessern der Tinte selbst konzentriert. Um ein schnelleres, wasserfesteres Drucken mit dunkleren Schwarztönen und lebendigeren Farben zu schaffen, wurden pigmentbasierte Tinten entwickelt. Diese pigmentbasierten Tinten weisen einen höheren Feststoffgehalt auf als die früheren farbstoffbasierten Tinten, was zu einer höheren optischen Dichte für die neuen Tinten führt. Beide Tintentypen trocknen schnell, was ermöglicht, dass die Tintenstrahl-Druckmechanismen Hochqualitätsbilder auf ohne weiteres verfügbarem und wirtschaftlichem Normalpapier erzeugen sowie auf kürzlich entwickelten spezialbeschichteten Papierarten, Transparenzfolien, Stoff und anderen Medien.
In der Tat hat sich das Sauberhalten der Düsenflächenplatte für Kassetten, die pigmentbasierte Tinten verwenden, als eine relativ große Herausforderung herausgestellt. In der Vergangenheit wurden mehrere Tintenstrahl-Druckköpfe gleichzeitig gewischt, alle mit derselben Geschwindigkeit, was in Ordnung war, wenn alle Kassetten denselben Tintentyp enthielten (obwohl in unterschiedlichen Farben). Diese pigmentbasierten Tinten sind jedoch weniger zähflüssig als die farbbasierten Tinten, so dass die pigmentbasierten Tinten eine langsamere Wischgeschwindigkeit erfordern als früher für farbbasierte Tinten erforderlich war. Es besteht jedoch eine Untergrenze für die Wischgeschwindigkeit, da ein zu langsames Wischen überschüssige Tintenmengen von den farbbasierten Stiften dochtmäßig ableitet. Diese überschüssige farbbasierte Tinte baut schließlich einen Rest auf dem Wischer auf, was zu einem weniger effektiven Wischen in der Zukunft führt, sowie zu anderen Problemen. Zum Beispiel kann zu viel Rest um die Wischer zu einem Tintenaufbau um die Wartungsstation führen, was die Abdeckungen verschmutzen könnte. Eine Druckkopf-Abdeckungsverschmutzung kann zu einem kürzeren Kassettenleben führen, da ein unwirksames Abdecken Ausfälle in dem Druckkopf verursachen kann.
Tatsächlich wird eine schrubbende Reinigungsart der Wischroutine zum Reinigen des teerähnlichen Pigmenttintenrests von den Druckköpfen bevorzugt. Wenn ein schnelleres Wischen verwendet werden würde, um die farbbasierten Tinten zu berücksichtigen, würde verhindert werden, dass der Wischer für die pigmentbasierte Tinte einen vollständigen Kontakt mit dem Rest herstellt. Stattdessen springt der Wischer über Hügel, die aus dem teerähnlichen pigmentbasierten Tintenrest gebildet sind, in einer ruck- oder stotterartigen Bewegung, die den Rest von dem Druckkopf nicht entfernt. In einigen Fällen, während dieses schnelleren Wischzugs, bog sich und wischte der Wischer für die pigmentbasierte Tinte über den teerähnlichen Rest, der die Tinte über die Lochplatte schmierte und nicht entfernte.
Somit war jeder Kompromiss beim Versuchen die Wischbedürfnisses eines Stifts zu berücksichtigen auf Kosten der Erfüllung der Bedürfnisse des anderen Stifttyps.
Während die Tintenstrahlindustrie neue Druckkopfentwürfe untersucht, geht die Tendenz hin zum Verwenden permanenter oder semipermanenter Druckköpfe in dem, was in der Industrie als ein "Außerachsen"-Drucker bekannt ist. Neuere Durchbrüche in der Technik haben Hoffnung auf das Entwickeln eines Druckkopfs mit einer 25-mm-Bandhöhe (ungefähr 1 Zoll Höhe) gegeben, was doppelt die Höhe ist, die vorangehend erreichbar war, und zukünftige Entwicklungen können sogar Druckköpfe mit noch breiterem Band ergeben. Während eine Vielzahl von Vorteilen vorliegt, die diesen Außerachsen-Drucksystemen zugeordnet sind, ergibt die Möglichkeit einer breiteren Bandhöhe andere Probleme, die vorangehend nicht angetroffen wurden, wie z.B., wie eine einheitliche angemessene Abdichtung geschaffen werden soll, wenn der längere Druckkopf abgedeckt wird, und wie der längere Druckkopf abgedichtet werden soll, ohne die Vorbereitung der Düsen rückgängig zu machen. Ferner erfordert das permanente oder semipermanente Wesen der Außerachsen-Druckköpfe spezielle Berücksichtigungen für die Wartung, wie z.B., wie ein Tintenauswurf über die Druckkopflebensdauer gelagert werden soll und wie Tintenreste von den Druckköpfen ohne erkennbaren Verschleiß gewischt werden können, der die Druckkopflebensdauer verringern könnte.
Um dieses Wischziel zu erreichen wurde ein Tintenlösungsmittel, wie z.B. eine Polyethylenglykol-Verbindung ("PEG"-Verbindung) bei dem HP 2000 Color-Inkjet-Drucker verwendet, verkauft von der Hewlett-Packard Company. Bei diesem System wird das Tintenlösungsmittel in einem porösen Medium gelagert, wie z.B. einem Kunststoff- oder Schaum-Block in direktem Kontakt mit einem Reservoir, wobei dieser poröse Block einen Applikator-Abschnitt aufweist, der auf solche Weise freigelegt ist, dass der Elastomer-Wischer den Applikator kontaktieren kann. Der Wischer bewegt sich über den Applikator, um PEG zu sammeln, das dann über den Druckkopf gewischt wird, um angesammelten Tintenrest zu lösen und eine nicht-klebende Beschichtung aus PEG auf die Druckkopf-Fläche aufzubringen, um eine weitere Ansammlung von Tintenrest zu verzögern. Der Wischer bewegt sich dann über einen starren Kunststoffschaber, um aufgelösten Tintenrest und verschmutztes PEG von dem Wischer zu entfernen, bevor der nächste Wischtakt beginnt. Das PEG-Fluid wirkt ferner als ein Schmiermittel, so dass die Reibeaktion des Wischers den Druckkopf nicht unnötig verschleißt. Leider verwendet dieses Lösungsmittelsystem viele Teile zum Durchführen dieser Wischroutine, wobei mehr Teile mehr Bestückungskosten, Bestellung, Inventarverfolgung und Aufbau erfordern. Ferner muss das PEG-Tintenlösungsmittel über die Lebensdauer des Druckers hinweg vielleicht wieder aufgefüllt werden, um eine optimale Druckkopfwartung beizubehalten.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Abdeckungssystem zum Abdichten eines Tintenstrahldruckkopfs in einem Tintenstrahldruckmechanismus vorgesehen. Das Abdeckungssystem umfasst eine Basis, die eine Nockenoberfläche definiert, und einen Schlitten mit einem Nockenfolger, der die Nockenoberfläche für eine Bewegung zwischen einer Ruheposition und einer Abdichtungsposition in Eingriff nimmt. Eine Abdeckungslippe wird durch den Schlitten getragen und ist konfiguriert, um den Druckkopf abzudichten, wenn der Schlitten in der Abdichtungsposition ist. Ein Abdeckungshaltebauglied ist kardanisch auf dem Schlitten befestigt, und eine Feder spannt das Abdeckungshaltebauglied weg von dem Schlitten und zu dem Druckkopf hin. Das Abdeckungssystem weist außerdem eine Aktivierungswand auf, die sich von dem Abdeckungsschlitten über die Abdeckungslippe hinaus erstreckt, um einen Abschnitt des Druckkopfs in Angriff zu nehmen, und um den Schlitten durch eine lineare Bewegung der Basis von der Ruheposition zu der Abdichtungsposition zu bewegen, während der Druckkopf stationär bleibt. Die Aktivierungswand weist gegenüberliegende erste und zweite Oberflächen auf, wobei die erste Oberfläche Ausrichtungsrippen umfasst und durch den Abschnitt des Druckkopfs in Eingriff genommen ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Tintenstrahlmechanismus vorgesehen, der das oben beschriebene Abdeckungssystem umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Abdichten eines Tintenstrahldruckkopfs in einem Tintenstrahldruckmechanismus vorgesehen. Das Verfahren umfasst die Schritte des Bewegens des Druckkopfs entlang einer Bewegungsachse zu einer Abdichtungsposition und das Drücken einer Betätigungswand eines Abdeckungsschlittens in Eingriff mit einem Abschnitt des Druckkopfs durch eine lineare Bewegung in einer Richtung im Wesentlichen orthogonal zu der Bewegungsachse, während der Druckkopf stationär bleibt. Das Verfahren umfasst ferner den Schritt des Ausrichtens des Schlittens direkt mit dem Druckkopf durch Ausrichtungsrippen, die auf einer ersten Oberfläche der Aktivierungswand vorgesehen sind, die den Abschnitt des Druckkopfs in Eingriff nehmen. Während des Drückschrittes wird bei einem Erhöhungsschritt eine Abdeckungslippe, die durch den Schlitten getragen wird, durch eine Nockenwirkung in einen Abdichtungskontakt mit dem Druckkopf erhöht.
Ein Gesamtziel der vorliegenden Erfindung ist das Schaffen eines Tintenstrahl-Druckmechanismus, der zuverlässig klare, scharf konturierte Bilder über die Lebensdauer des Druckmechanismus hinweg erzeugt.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist das Schaffen eines Abdeckungssystems zum Abdichten von Tintenstrahldruckköpfen durch eine lineare Bewegung von austauschbaren Druckkopfwartungseinheiten.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist das Schaffen eines Abdeckungssystems mit der Fähigkeit, Abstandsschwankungen zwischen der Abdeckung und dem Druckkopf auszugleichen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist das Schaffen eines austauschbaren Tintenstrahldruckkopfreiniger-Wartungsstationssystems und eines Wartungsverfahrens, dass die Druckkopflebensdauer beibehält, insbesondere wenn permanente oder semipermanente Druckköpfe und/oder Druckköpfe mit einer Bandbreite im Bereich von zumindest 20 mm bis 25 mm (ungefähr 1 Zoll) verwendet werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Form eines Tintenstrahl-Druckmechanismus, hier eines Tintenstrahl-Plotters, der eine Form eines austauschbaren Tintenstrahldruckkopfreiniger-Wartungsstationssystems der vorliegenden Erfindung umfasst, hier zum Warten eines Satzes von Außerachsen-Tintenstrahldruckköpfen gezeigt ist, die jeweils ein großes Druckband aufweisen, z.B. ungefähr 25–25 mm (1 Zoll) breit.
2 ist eine vergrößerte, perspektivische Ansicht des austauschbaren Wartungsstationssystems, gezeigt vor dem Warten der Breitband-Druckköpfe aus 1.
3 ist eine vergrößerte, auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer austauschbaren Tintenstrahldruckkopf-Reinigereinheit des Wartungsstationssystems aus 1.
4 ist eine vergrößerte, fragmentierte Seitenaufrissansicht einer Schwarzdruckkopf-Reinigereinheit des Wartungsstationssystems aus 1, die einen Speibeckenabschnitt derselben zeigt, der bereit zum Empfangen eines Tintenauswurfs aus einem Schwarztintendruckkopf ist.
5 ist eine vergrößerte, fragmentierte Seitenaufrissansicht einer Farbdruckkopf-Reinigereinheit des Wartungsstationssystems aus 1, gezeigt mit einem Speibeckenabschnitt desselben bereit zum Empfangen eines Tintenauswurfs aus einem zugeordneten Farb-Druckkopf des Druckmechanismus.
6 ist eine vergrößerte Draufsicht des austauschbaren Wartungsstationssystems aus 1, das gezeigt ist, bereit, um ein Wischen der Farbdruckköpfe zu beginnen.
7 ist eine vergrößerte Seitenaufrissansicht, die die Schwarzdruckkopf-Reinigereinheit aus 1 in durchgezogenen Linien zeigt, die den Schwarzdruckkopf wischt, und die einen Applikator derselben in gestrichelten Linien zeigt, der ein Tintenlösungsmittel auf den Schwarzdruckkopf aufbringt.
8 ist eine vergrößerte Seitenaufrissansicht, die eine Farbdruckkopf-Reinigereinheit aus 1 zeigt, die einen zugeordneten Farbdruckkopf abdeckt.
9 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht, die einen Wischerabschnitt der Schwarzdruckkopf-Reinigereinheit aus 1 zeigt, direkt vor dem Schaben von Tintenrest von dem Wischerabschnitt.
10 ist eine vergrößerte Seitenaufrissansicht der Schwarzdruckkopf-Reinigereinheit aus 1, die gezeigt ist, wie sie einen Vorderabschnitt des Schwarzdruckkopfs wischt.
11 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Warten von Druckköpfen unter Verwendung des austauschbaren Wartungsstationssystems aus 1 zeigt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
1 stellt ein Ausführungsbeispiel eines Tintenstrahldruckmechanismus dar, hier gezeigt als ein Tintenstrahl-Plotter 20, aufgebaut gemäß der vorliegenden Erfindung, der zum Drucken herkömmlicher technischer und architektonischer Zeichnungen sowie von Hochqualitäts-Postergrößen-Bildern und ähnlichem, in einer industriellen, Büro-, Heim- oder einer anderen Umgebung, verwendet werden kann. Eine Vielzahl von Tintenstrahl-Druckmechanismen ist handelsüblich erhältlich. Zum Beispiel umfassen einige der Druckmechanismen, die die vorliegende Erfindung verkörpern können, Desktop-Drucker, tragbare Druckeinheiten, Kopierer, Kameras, Video-Drucker und Faksimilemaschinen, um einige zu nennen. Der Einfachheit halber sind die Konzepte der vorliegenden Erfindung in der Umgebung eines Tintenstrahl-Plotters 20 gezeigt.
Während es offensichtlich ist, dass die Plotterkomponenten von Modell zu Modell variieren können, umfasst der typische Tintenstrahl-Plotter 20 ein Chassis 22, umgeben von einem Gehäuse oder einer Gehäuseumhüllung 24, üblicherweise aus einem Kunststoffmaterial, die zusammen einen Druckanordnungsabschnitt 26 des Plotters 20 bilden. Während es offensichtlich ist, dass der Druckanordnungsabschnitt 26 durch einen Schreibtisch oder eine Tischoberfläche getragen werden kann, ist es bevorzugt, den Druckanordnungsabschnitt 26 mit einem Paar aus Schenkelanordnungen 28 zu tragen. Der Plotter 20 weist ferner eine Plottersteuerung auf, die schematisch als ein Mikroprozessor 30 dargestellt ist, die Anweisungen von einer Host-Vorrichtung empfängt, üblicherweise einem Computer, wie z.B. einem Personalcomputer oder einem computergestützten Zeichen-Computersystem (CAD-Computersystem) (nicht gezeigt). Die Plottersteuerung 30 kann ferner ansprechend auf Benutzereingaben arbeiten, die durch ein Tastenfeld und einen Statusanzeigeabschnitt 32 geliefert werden, angeordnet außen an dem Gehäuse 24. Ein Monitor, gekoppelt mit dem Computerhost, kann ebenfalls verwendet werden, um einer Bedienperson visuelle Informationen anzuzeigen, wie z.B. den Plotterstatus oder ein bestimmtes Programm, das auf dem Hostcomputer betrieben wird. Personal- und Zeichen-Computer, ihre Eingabevorrichtung, wie z.B. eine Tastatur und/oder eine Mausvorrichtung, und Monitore sind Fachleuten auf dem Gebiet bekannt.
Ein herkömmliches Druckmedienhandhabungssystem (nicht gezeigt.) kann verwendet werden, um ein durchgehendes Druckmedienblatt 34 von einer Rolle zu einer Druckzone 35 weiterzubewegen. Das Druckmedium kann ein Typ eines geeigneten Blattmaterials sein, wie z.B. Papier, Posterpappe, Stoff, Transparenzmaterial, Mylar und ähnliches, aber der Bequemlichkeit halber ist das dargestellte Ausführungsbeispiel unter Verwendung von Papier als Druckmedium beschrieben. Ein Wagenführungsstab 36 ist an dem Chassis 22 befestigt, um eine Bewegungsachse 38 zu definieren, wobei der Führungsstab 36 einen Tintenstrahlwagen 40 verschiebbar trägt, zur Bewegung vorwärts und rückwärts, hin- und her über die Druckzone 35. Ein herkömmlicher Wagenantriebsmotor (nicht gezeigt) kann verwendet werden, um den Wagen 40 anzutreiben, ansprechend auf ein Steuerungssignal, das von der Steuerung 30 empfangen wird. Um Wagenpositions-Rückkopplungsinformationen zu der Steuerung 33 zu liefern, kann ein herkömmlicher metallischer Codiererstreifen (nicht gezeigt) entlang der Länge der Druckzone 35 und über die Wartungsregion 42 ausgedehnt werden. Ein herkömmlicher optischer Codiererleser kann an der hinteren Oberfläche des Druckkopfwagens 40 befestigt sein, um Positionsinformationen zu lesen, die durch den Codiererstreifen geliefert werden, wie z.B. in dem US-Patent Nr. 5,276,970 beschrieben ist, ebenfalls der Hewlett-Packard Company zugewiesen, der Anmelderin der vorliegenden Erfindung. Die Art und Weise des Lieferns von Positionsrückkopplungsinformationen über den Codiererstreifenleser kann ferner auf eine Vielzahl von Weisen erreicht werden, die Fachleuten auf dem Gebiet bekannt ist. Nach dem Abschluss des Druckens eines Bildes kann der Wagen 40 verwendet werden, um einen Schneidemechanismus über den abschließenden Hinterabschnitt des Mediums zu ziehen, um das Bild von dem Rest der Rolle 34 abzutrennen. Geeignete Schneidermechanismen sind handelsüblich erhältlich bei den Farb-Plottern DesignJet^® 650C und 750C, hergestellt von der Hewlett-Packard Company in Palo Alto, Kalifornien, der vorliegenden Anmelderin. Natürlich kann eine Blattabtrennung auf verschiedene andere Weisen erreicht werden, die Fachleuten auf dem Gebiet bekannt sind. Ferner kann der dargestellte Tintenstrahl-Druckmechanismus ebenfalls zum Drucken von Bildern auf vorgeschnittene Blätter verwendet werden anstatt auf Medien, die in einer Rolle 34 geliefert werden.
In der Druckzone 35 empfängt das Medienblatt Tinte von einer Tintenstrahlkassette, wie z.B. einer Schwarztintenkassette 50 und drei Monochrom-Farbtintenkassetten 52, 54 und 56, die detaillierter in 2 gezeigt sind. Die Kassetten 50–56 werden ferner von Fachleuten auf dem Gebiet häufig "Stifte" genannt. Der Schwarztintenstift 50 ist hierin derart gezeigt, dass er eine pigmentbasierte Tinte enthält. Zu Zwecken der Darstellung sind Farbstifte 52, 54 und 56 derart beschrieben, dass sie eine farbbasierte Tinte der Farben Gelb, Magenta bzw. Cyan enthalten, obwohl offensichtlich ist, dass die Farbstifte 52–56 ebenfalls bei einigen Implementierungen pigmentbasierte Tinten enthalten können. Es ist offensichtlich, dass andere Typen von Tinten ebenfalls in den Stiften 50–56 verwendet werden können, wie z.B. paraffinbasierte Tinten sowie hybrid- oder Verbindungs-Tinten mit sowohl Farb- als auch Pigment-Charakteristika. Der dargestellte Plotter 20 verwendet ein "Außerachsen"-Tintenliefersystem mit einem stationären Hauptreservoir (nicht gezeigt) für jede Tinte (Schwarz, Cyan, Magenta, Gelb), die in einer Tintenvorratsregion 58 angeordnet ist. Bei diesem Außerachsensystem können die Stifte 50–56 durch Tinte aufgefüllt werden, die durch ein herkömmliches, flexibles Röhrenleitungssystem (nicht gezeigt) von den stationären Hauptreservoirs übermittelt wird, so dass nur ein kleiner Tintenvorrat durch die Kassette 40 über die Druckzone 35 getrieben wird, die "außerhalb der Achse" des Druckkopf-Bewegungswegs angeordnet ist. Wie hierin verwendet, kann sich der Ausdruck "Stift" oder "Kassette" ebenfalls auf austauschbare Druckkopf-Kassetten beziehen, bei denen jeder Stift ein Reservoir aufweist, das den gesamten Tintenvorrat trägt, wenn sich der Druckkopf über die Druckzone hin- und her bewegt.
Die dargestellten Stifte 50, 52, 54 und 56 weisen Druckköpfe 60, 62, 64 und 66 auf, die jeweils Tinte ausstoßen, um ein Bild auf einem Medienblatt 34 in der Druckzone 35 zu erzeugen. Diese Tintenstrahldruckköpfe 60–66 weisen ein großes Druckband auf, z.B. ungefähr 20 bis 25 mm (ungefähr 1 Zoll) breit oder breiter, obwohl die Druckkopf-Wartungskonzepte, die hierin beschrieben sind, ebenfalls an kleinere Tintenstrahl-Druckköpfe angewendet werden können. Die hierin offenbarten Konzepte zum Reinigen der Druckköpfe 60–66 gelten gleichermaßen für die vollständig austauschbaren Tintenstrahlkassetten, sowie für die dargestellten semipermanenten oder permanenten Außerachsen-Druckköpfe, obwohl die größten Vorteile des dargestellten Systems in einem Außerachsensystem realisiert werden können, in dem eine verlängerte Druckkopflebensdauer besonders wünschenswert ist.
Die Druckköpfe 60, 62, 64 und 66 weisen jeweils eine Lochplatte auf, mit einer Mehrzahl von Düsen, die durch dieselbe auf eine Weise gebildet sind, die Fachleuten auf dem Gebiet bekannt ist. Die Düsen jedes Druckkopfes 60–66 sind üblicherweise in zumindest einem, üblicherweise aber in zwei linearen Arrays entlang der Lochplatte gebildet. Somit kann der Ausdruck „linear", wie er hierin verwendet wird, als „annähernd linear" oder im Wesentlichen linear interpretiert werden und kann Düsenanordnungen umfassen, die leicht voneinander versetzt sind, z. B. in einer Zickzack-Anordnung. Jedes Lineare Array ist üblicherweise in einer Längsrichtung senkrecht zu der Bewegungsachse 38 ausgerich tet, wobei die Länge jedes Arrays das maximale Bildband für einen einzelnen Durchlauf des Druckkopfs bestimmt. Die dargestellten Druckköpfe 60–66 sind thermische Tintenstrahldruckköpfe, obwohl andere Druckkopftypen verwendet werden können, wie z. B. piezoelektrische Druckköpfe. Die thermischen Druckköpfe 60–66 umfassen üblicherweise eine Mehrzahl von Widerständen, die den Düsen zugeordnet sind. Nach dem Versorgen eines ausgewählten Widerstands mit Energie wird eine Gasblase gebildet, die einen Tintentropfen aus der Düse und auf ein Blatt Papier in der Druckzone 35 unter der Düse ausstößt. Die Druckkopfwiderstände werden selektiv mit Energie versorgt, ansprechend auf Abfeuerbefehl-Steuerungssignale, die von der Steuerung 30 zu dem Druckkopfwagen 40 geliefert werden.
Austauschbares Druckkopfreiniger-Wartungsstationssystem
2 zeigt den Wagen 40, der mit den Stiften 50–56 positioniert ist, bereit, um durch ein austauschbares Druckkopfreiniger-Wartungsstationssystem 70 gewartet zu werden, aufgebaut gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Wartungsstation 70 umfasst eine hin- und her-bewegbare Palette 72, die selektiv durch den Motor 74 durch eine Zahnstangengetriebeanordnung 75 in einer Vorwärtsrichtung 76 und in einer Rückwärtsrichtung 78 getrieben wird, ansprechend auf ein Antriebssignal, das von der Steuerung 30 empfangen wird. Die Wartungsstation 70 umfasst vier austauschbare Tintenstrahldruckkopf-Reinigereinheiten 80, 82, 84 und 86, die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut sind, zum Warten der jeweiligen Druckköpfe 50, 52, 54 und 56. Jede der Reinigereinheiten 80–86 umfasst einen Installations- und Entfernungs-Griff 88, der durch einen Operator gegriffen werden können, wenn die Reinigereinheiten 80–88 in ihre jeweiligen Kammern oder Unterbringungen 90, 92, 94 und 96 installiert werden, definiert durch die Wartungsstationspalette 72. Nach der Entfernung werden die Reinigungseinheiten 80–86 üblicherweise entsorgt und durch eine frische Einheit entsorgt, so dass die Einheiten 80–86 ebenfalls als "entsorgbare Reinigungseinheiten" bezeichnet werden können, obwohl es bevorzugt sein kann, die aufgebrauchten Einheiten zu einem Recyclingcenter zur Wiederaufbereitung zurückzubringen. Um einem Operator beim Installieren der korrekten Reinigereinheit 80–86 in der zugeordneten Kammer 90–96 zu helfen, kann die Palette 72 Hinweise umfassen, wie z.B. eine "B"-Markierung 97, die dem schwarzen Stift 50 entspricht, wobei die Schwarzdruckkopf-Reinigereinheit 80 andere Hinweise umfasst, wie z.B. eine "B"-Markierung 98, die mit der Markierung 97 durch einen Operator zusammengepasst werden kann, um eine ordnungsgemäße Installation herzustellen.
3 stellt eine allgemeine Reinigereinheits-Anordnung 100 dar, die Komponenten umfasst zum Anordnen von sowohl der Schwarzdruckkopf-Reinigereinheit 80 als auch der Farb-Reinigereinheiten 82–86. Wenn unten an der Fig. begonnen wird und nach oben vorgearbeitet wird, umfasst die allgemeine Reinigereinheit 100 eine Basis 102, an die ein Etikett 104, das Hinweise trägt, wie z.B. die "B"-Markierung 98 für die Schwarz-Reinigereinheit 80, an das Äußere der Basis 102 angebracht sein kann. Ferner, um sicherzustellen, dass die Reinigereinheiten 80–86 nicht physisch in die falsche Palettenkammer 90–96 eingebracht werden können, kann eine Reihe von Befestigungsvorsprüngen, die eindeutig für jede der Reinigereinheiten 80–86 sind, entlang einer hinteren Ecke 105 der Basis 102 geformt sein, mit dazupassenden Schlitzen, die innerhalb des hinteren Abschnitts der Kammern 90–96 der Palette 72 vorgesehen sind. Die Basis 102 definiert zwei Reservoirkammern, die eine Tintenlösungsmittelkammer 106 und eine Speibeckenkammer 108 umfassen. Andere Merkmale der Basis 102 umfassen vier Nockenoberflächen oder Abdeckungsrampen 110, die während des Druckkopf-Abdeckungs- und -Abdeckungsentfernungs-Prozesses verwendet werden, wie nachfolgend weiter beschrieben wird. Die Basis 102 definiert ferner verschiedene unterschiedliche Befestigungsorte für andere Komponenten der Reinigereinheit 100, einschließlich einer Abdeckungs-Rückstellfeder-Befestigungswand 112, einer Lösungsmittelapplikator-Federbefestigungswand 114, einer Schwarzwischer-Befestigungswand 116, einer Farbwischer-Befestigungswand 118 mit einer Stützwand 119, die sich zwischen der Schwarz- und Farb-Wischer-Befestigungswand 116 und 118 erstreckt.
Die allgemeine Reinigungseinheits-Anordnungseinheit 100 umfasst ferner eine Abdeckungsschlitten-Rückstellfeder 120, die eine Befestigungslippe 122 umfasst, die durch die Abdeckfeder-Befestigungswand 112 der Basis 102 aufgenommen wird. Für die Farbreinigereinheiten 82–86 wird das Speibecken 108 mit einem Tintenabsorbierer 124 gefüllt, vorzugsweise aus einem Schaummaterial, obwohl eine Vielzahl anderer absorbierender Materialien ebenfalls verwendet werden kann. Der Absorbierer 124 empfängt Tinte, die aus den Farbdruckköpfen 62–66 ausgespien wird, und hält diese Tinte, während die flüchtigen oder flüssigen Komponenten verdampfen, wodurch die Feststoffkomponenten der Tinte übriggelassen werden, die in den Kammern des Schaummaterials eingefangen sind. Das Speibecken 108 der Schwarzreinigereinheit 80 wird als eine leere Kammer geliefert, die sich dann mit dem teerähnlichen schwarzen Tintenrest über die Lebensdauer der Reinigereinheit auffüllt.
Eine Doppelblatt-Wischeranordnung 125 weist zwei Wischerblätter 126 und 128 auf, die vorzugsweise mit abgerundeten äußeren Wischkanten und einer eckigen inneren Wischkante aufgebaut sind, wie in dem US-Patent Nr. 5,614,930 der Hewlett-Packard Company beschrieben ist. Die Wischeranordnung 125 umfasst einen Basisabschnitt 129, der federnd die Schwarzwischer-Befestigungswand 116 greift, beim Aufbauen der Schwarzreinigereinheit 80. Wenn die Farbreinigereinheiten 82–86 aufgebaut sind, wird die Wischerbasis 129 an der Farbwischer-Befestigungswand 118 installiert. Vorzugsweise ist jede der Wischeranordnungen 125 aus einem flexiblen, federnden, nicht verschleißenden Elastomermaterial aufgebaut, wie z.B. Nitril-Gummi oder vorzugsweise einem Ethy len-Polypropylen-Dien-Monomer (EPDM) oder anderen vergleichbaren Materialien, die in der Technik bekannt sind. Für Wischer 125 kann ein geeignetes Durometer, d.h. die relative Härte des Elastomers, im Bereich von 35–80 auf der Shore-A-Skala ausgewählt werden, oder vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 60–80 oder wiederum vorzugsweise bei einem Durometer von 70 +/– 5, was eine Standardherstellungstoleranz ist.
Zum Anordnen der Schwarz-Reinigereinheit 80, die zum Warten der pigmentbasierten Tinte innerhalb des Schwarzstifts 50 verwendet wird, empfängt die Tintenlösungsmittelkammer 106 ein Tintenlösungsmittel 130, das in einem porösen Lösungsmittelreservoirkörper oder -block 132 gehalten wird, der innerhalb der Kammer 106 installiert ist. Vorzugsweise ist der Reservoirblock 132 aus einem porösen Material hergestellt, z.B. einem offenzelligen Thermoset-Kunststoff, wie z.B. einem Polyurethanschaum, einem gesinterten Polyethylen oder funktional ähnlichen Materialien, die Fachleuten auf dem Gebiet bekannt sind. Das Tintenstrahl-Tintenlösungsmittel 130 ist vorzugsweise ein hygroskopisches Material, das Wasser aus der Luft absorbiert, da Wasser ein gutes Lösungsmittel für die dargestellten Tinten ist. Geeignete hygroskopische Lösungsmittelmaterialien umfassen Polyethylen-Glykol ("PEG"), Lippon-Ethylen-Glycol ("LEG"), Diethylen-Glykol ("DEG"), Glyzerin oder andere Materialien, die, wie Fachleuten auf dem Gebiet bekannt ist, ähnliche Eigenschaften aufweisen. Diese hygroskopischen Materialien sind flüssige oder gallertartige Verbindungen, die nicht ohne weiteres während längerer Zeitperioden austrocknen, da sie einen Dampfdruck von annähernd null aufweisen. Zu Darstellungszwecken ist der Reservoirblock 132 mit dem bevorzugten Tintenlösungsmittel PEG vollgesogen.
Um das Lösungsmittel 130 von dem Reservoir 132 zu liefern, umfasst die Schwarz-Reinigereinheit 80 einen Lösungsmittel-Applikator- oder ein Verteil-Bauglied 134, das einen Appli katordocht 135 und eine Basis 136 umfasst, die dem Reservoirblock 132 zugrunde liegt. Um den Applikatordocht 135 vor Ort zu halten, umfasst die Schwarz-Reinigereinheit 80 eine Dochtfeder 138, die an einer Lippe 140 endet, die das distale Ende des Applikatordochts 135 aufnimmt. Um den Docht 135 weiter zu unterstützen, umfasst die Dochtfeder ferner zwei Paare aus Stützvorsprüngen 142. Die Dochtfeder 138 weist einen Befestigungsvorsprung 144 auf, der durch die Federbefestigung 114 der Basis 102 gestützt wird. Ein anderes Merkmal der Dochtfeder 138 ist ein Reservoir-Sicherungsvorsprung 146, der über einer oberen Wartungsoberfläche des Lösungsmittelreservoirblocks 132 ruht, um denselben vor Ort innerhalb der Lösungsmittelkammer 106 der Basis 102 zu halten.
Die allgemeine Reinigungseinheits-Anordnung 100 umfasst ferner einen Abdeckungsschlitten 150, der eine Aktivierungswand 151 mit einer hinteren Oberfläche, die durch den Druckkopf in eine Abdeckungsposition gedrückt wird, und einer vorderen Oberfläche aufweist, die verwendet wird, um den Schlitten zurück in eine Ruheposition zu bewegen. Der Abdeckungsschlitten 150 weist vier Nockenfolger 152 auf, die entlang der Abdeckungs-Rampen oder -Nocken 110 der Basis 102 gleiten. Das Innere des Abdeckungsschlittens 150 definiert eine Federaufnahmekammer 154, die eine Kompressionsfeder 155 aufnimmt. Der Abdeckungsschlitten 150 definiert ein paar auf seitlich gegenüberliegenden Schlitzen 156 und ein Paar aus längs gegenüberliegenden Schlitzen 158 und 159, wobei die Schlitze 156 und 158 umschlossene Schlitze sind und der Schlitz 159 ein oberes Ende aufweist, um den Aufbau der Reinigereinheit zu unterstützen.
Die allgemeine Reinigungseinheit 100 umfasst ferner ein Abdeckungshaltebauglied 160, das ein Paar aus seitlich gegenüberliegenden Stiften oder Pfosten 162 aufweist, die in dem Paar aus Schlitzen 156 des Abdeckungsschlittens 150 erfasst sind. Das Abdeckungshaltebauglied 160 weist ferner zwei längs gegenüberliegende Stifte oder Pfosten 164 und 165 auf, die in den jeweiligen Schlitzen 158 und 159 des Abdeckungsschlittens 150 aufgenommen sind. Die Verwendung der Pfosten 162, 164 und 165 in Verbindung mit den Schlitzen 156, 158 und 159 und der Feder 155 ermöglichen, dass das Abdeckungshaltebauglied kardanisch an dem Abdeckungsschlitten 150 gelagert wird, wodurch ermöglicht wird, dass sich das Haltebauglied 160 in der Z-Achsen-Richtung bewegt, während es ebenfalls in der Lage ist, zwischen der X- und Y-Achse zu kippen, was beim Abdichten der Druckköpfe 60–66 hilft. Das Abdeckungshaltebauglied 160 umfasst ferner ein Paar aus Abdeckungslippen-Befestigungs-Pfosten oder -Flanschen 166. Das Haltebauglied 160 weist ferner eine obere Oberfläche 168 auf, die eine Reihe von Kanälen oder Durchgängen definieren kann, um als ein Entlüftungsweg zu wirken, um ein Entladen der Druckköpfe 60–66 nach dem Abdichten zu verhindern, wie z.B. in der erteilten US-Patentanmeldung Serien-Nr. 08/566.221 beschrieben ist (veröffentlicht als US 5,867,184 ), die der vorliegenden Anmelderin gegenwärtig zugewiesen ist, der Hewlett-Packard Company.
Überlagert auf dem Abdeckungshaltebauglied 160 ist ein Abdeckungslippenbauglied 170, das aus demselben Material aufgebaut sein kann, das für die Wischanordnungen 125 verwendet wird. Das Abdeckungslippenbauglied 170 weist einen Basisabschnitt 172 auf, der ein Paar aus Befestigungslöchern 174 durch dasselbe definiert, die über die Rückhalte-Einrichtungsflansche 160 schiebe-gepasst oder press-gepasst sind. Jeder Rückhalteflansch 166 weist einen Rumpf auf, der in einem Kopf mit einem Durchmesser größer als der Durchmesser des Rumpfs endet. Die Länge jedes Flanschrumpfs ist ausgewählt, um ungefähr gleich der Dicke des Abdeckungslippen-Basisabschnitts 172 zu sein, so dass nur die Köpfe der Flansche 166 sich über den Basisabschnitt 172 erstrecken. Um eine dauerhafte Passung zu garantieren, kann der Abdeckungsrückhaltepfosten 166 übergespreizt werden. Eine ähnliche Anordnung ist in der EP-A-0845360 offenbart, die tintenabsorbierende Lagen zeigt, die durch Nieten an Aufnahmeabschnitten auf einem Abdeckungsschlitten befestigt sind. Das Elastomermaterial des Lippenbauglieds 170 ermöglicht es dem Material, das die Befestigungslöcher 174 umgibt, federnd den Rumpfabschnitt der Flansche 166 zu greifen, um die Lippenanordnung 170 gegen das Haltebauglied 160 zu halten. Nach oben von der Lippenbasis 172 erstreckt sich ein Lippenbauglied 175, das dimensioniert ist, um sich um die Düsen der Druckköpfe 60–66 zu erstrecken, wenn ein Kontakt mit denselben während eines Abdeckungsschritts hergestellt wird, was nachfolgend weiter beschrieben wird. Um ein Entladen der Düsen der Druckköpfe 60–66 während der Abdeckung zu vermeiden, weist die Lippenbasis 172 ein Paar aus Entlüftungslöchern 176 auf, die sich durch dieselbe erstrecken, die ein Entlassen von Druck entlang beider Enden einer Abdichtkammer erlauben, die durch die Lippenbasis 172, die Lippe 175 und die untere Oberfläche der Lochplatten der Druckköpfe 160–166 beim Abdecken gebildet wird. Die Entlüftungen 176 ermöglichen, dass Luft aus dieser Abdichtungskammer entlang dem Labyrinth-Entlüftungsweg entkommt, der durch die Oberfläche 168 des Abdeckungshaltebauglieds 164 definiert wird.
Die allgemeine Anordnung 100 umfasst ferner eine Abdeckung 180, die hier für die Schwarz-Reinigereinheit 80 gezeigt ist. Die Abdeckung 180 definiert vier obere Rampen- oder Nockenoberflächen 182, die mit den Abdeckungsrampen 110 der Basiseinheit 102 zusammenwirken, um die Nockenfolger 152 des Abdeckungsschlitten 150 zwischen denselben einzuklemmen, für eine Bewegung zwischen einer nicht abgedeckten und einer abgedeckten Position. Die Abdeckung 180 definiert ferner eine Abdeckungsöffnung 184, durch die sich das Lippenbauglied 170 bewegt, um die Druckköpfe 60–66 abzudichten. Die Abdeckung 180 definiert ferner eine Speibecken-Öffnung oder einen -Mund 185 durch den gespiene Tinte zu dem Farbspeibecken-Absorbierer 124 für die Farbreinigereinheiten 82–86 geliefert wird, oder zu dem Inneren des offenen Speibeckens 108 für die Schwarz-Reinigereinheit 80. Die Abdeckung 180 definiert ferner eine Schwarzwischeröff nung 186, durch die sich die Wischeranordnung 125 erstreckt, wenn sie an der Schwarzwischer-Befestigungswand 116 der Basis 102 befestigt ist. Es ist offensichtlich, dass die Abdeckung 180 ohne weiteres modifiziert werden kann, um eine Farbwischeröffnung an die Position 188 zu setzen, so dass sich die Wischeranordnung 125 durch dieselbe erstrecken kann, wenn sie an der Farbwischerwand 118 der Basis 102 befestigt ist, wie in 6 gezeigt ist.
Die allgemeine Reinigeranordnung 100 umfasst ferner einen Vorderwischer 190 zum Reinigen eines rückwärtsgewandten vertikalen Wandabschnitts der Druckköpfe 160–166, der hinauf zu dem elektrischen Verbindungsabschnitt der Stifte 50 56 führt, wie nachfolgend bezugnehmend auf 10 detaillierter beschrieben wird. Der Vorderwischer 190 umfasst einen Basisabschnitt 192, der in einer Vorderwischer-Befestigungsrille 194 aufgenommen ist, die durch die Abdeckung 180 definiert wird. Während der Vorderwischer 190 kombinierte abgerundete und eckige Wischkanten aufweisen kann, wie oben für die Wischerblätter 126 und 128 beschrieben ist, werden normale rechteckige Wischkanten bevorzugt, da kein Bedarf besteht, dass der Vorderwischer Tinte aus den Düsen extrahiert. Die Basisabdeckung 180 umfasst ferner eine Lösungsmittelapplikatorhaube 195, die das entfernte Ende des Lösungsmittelapplikatordochts 135 und den Lippenabschnitt 140 von der Dochtfeder 138 abschirmt, wenn dieselben aufgebaut sind.
4 und 5 stellen den Prozess des Speiens dar, um die Druckkopf-Düsen von Einschlüssen oder Verstopfungen zu reinigen, wobei 4 den Schwarzstift 50 zeigt, der Tintentröpfchen 196 auf den Boden des Speibeckens 108 speit, und 5 einen der Farbstifte 56 zeigt, die Farbtintentröpfchen 198 auf den Absorber 124 speien. Wie vorangehend kurz erwähnt wurde, weist das Speibecken 108 des Schwarzdruckkopfreinigers 80 keinen Absorber auf, der ermöglicht, dass sich zähflüssiger schwarzer Tintenrest entlang der Unterseite des Reservoirbodens ansammelt. Die Farbtinte 198 wird in dem Polster 124 absorbiert, das die Festkörper sammelt, während es erlaubt, dass die flüchtigen Stoffe innerhalb der Farbtinte 198 verdampfen. Die schwarzpigmentbasierte Tinte 196 trocknet nicht so schnell wie die Farbtinte und bildet einen klebrigen teerähnlichen Rest, der vorteilhafterweise in der Basis des Speibeckens 108 des Schwarz-Druckkopf-Reinigers 80 gesammelt wird.
6 stellt die Position der Wischeranordnungen 125 der Farb-Reinigereinheiten 82–86 dar, direkt vor dem Start eines Wischtakts, wobei die Palette 72 (der Klarheit halber aus 6 weggelassen) die Reinigereinheiten in einer Rückwärtsrichtung 78 bewegt. Um den Schwarz-Druckkopf 60 mit der Wischeranordnung 125 des Schwarz-Reinigers 80 zu wischen, wird der Wagen 40 nach rechts in der Ansicht aus 6 bewegt, entlang der Bewegungsachse 38, um die Schwarz-Wischer mit dem Schwarz-Druckkopf auszurichten. Ein Versetzen der Wischer der Farb-Druckkopf-Reiniger 82–86 aus der Wischposition des Schwarz-Druckkopf-Reinigers 80 ermöglicht vorteilhafterweise, dass unterschiedliche Wischschemata zum Reinigen der Farb-Druckköpfe 62–66 verwendet werden, im Vergleich zu den Verfahren, die zum Reinigen des Schwarz-Druckkopfs 60 verwendet werden. Während ein Wischen sowohl der Schwarz- als auch Farb-Stifte mit der gleichen Geschwindigkeit bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bevorzugt wird, ist die Fähigkeit zum Verwenden individueller Wischschemata besonders vorteilhaft, wenn unterschiedliche Typen von Tinten für ein Farb- und Schwarz-Drucken verwendet werden.
Zum Beispiel ist es bei einigen Implementierungen vorteilhaft, eine langsamere Wischgeschwindigkeit für die auf schwarzem Pigment basierende Tinte zu verwenden, die weniger zähflüssig ist als die auf farbigem Farbstoff basierenden Tinten. Ein zu langsamer Wischtakt gibt übermäßige Tintenmengen dochtmäßig aus den farbmittelbasierten Farb-Tintenstrahlstiften 52–56 ab. Diese überschüssige farbstoffbasierte Tinte baut schließlich einen Rest auf dem Wischer auf, was zu einem weniger effektiven Wischen in der Zukunft führt, sowie zu anderen Problemen. Schließlich wird eine schrubbartige Wischroutine bevorzugt, um den teerähnlichen Pigment-Tintenrest von dem Schwarz-Druckkopf 60 zu reinigen. Wenn ein gleichzeitiges Wischen aller Druckköpfe erforderlich wäre, wobei ein schnelleres Wischen zum Berücksichtigen der farbbasierten Tinten verwendet wird, würde verhindert werden, dass der Wischer für die pigmentbasierte Tinte einen vollständigen Kontakt mit dem Tintenrest herstellt. Stattdessen würde der Wischer über Hügel springen, die aus dem teerähnlichen pigmentbasierten Tintenrest gebildet sind, in einer ruck- oder stotter-artigen Bewegung, wodurch der Rest nicht von dem Druckkopf entfernt werden würde. Ein Versetzen der Farb-Wischer von der Wischposition des Schwarz-Wischers ermöglicht, dass die Wartungsstation 70 die Wischschemata separat zuschneidet, die zum Reinigen der Farb-Druckköpfe 62–66 verwendet werden, im Unterschied zu jenen, die zum Reinigen des Schwarz-Druckkopfs 60 verwendet werden.
7 stellt einen Wischtakt dar, hier mit den Wischern 126, 128 des Schwarz-Reinigers 80, der gezeigt ist, wie er den Schwarz-Druckkopf 60 wischt. Während dieses Takts bewegt sich der Reiniger 80 in der Rückwärtsrichtung 78, so dass die abgerundete äußere Wischkante des Wischerblatts 128 zuerst den Druckkopf 60 kontaktiert, gefolgt von der eckigen inneren Wischkante des Blatts 126. Es wird angenommen, dass die abgerundete Wischkante des Blatts 128 Tinte dochtmäßig oder anderweitig aus den Düsen durch eine Kapillaraktion, die als ein Lösungsmittel und Schmiermittel während des Wischtaktes wirkt, gefolgt von der eckigen Wischkante entlang des Inneren des Blatts 126 zieht, die dazu dient, dochtmäßig gezogene Tinte und aufgelösten Tintenrest, der auf dem Druckkopf 60 verbleibt, zu entfernen, wie in dem US-Patent Nr. 5,614,930 von der Hewlett-Packard Company beschrieben ist. Derselbe Wischmechanismus, der zum Reinigen des Schwarz-Druckkopfs 60 verwendet wird, wird ebenfalls zum Reinigen der Farb-Druckköpfe 62–66 verwendet, und in der Tat ist es offensichtlich, dass im Hinblick auf die symmetrische Eigenschaft der Blätter 126, 128 ein ähnlicher Wischtakt in der Vorwärtsrichtung 76 durchgeführt werden kann, der dieselben Ergebnisse erzielt.
7 stellt ferner die Aufbringung des Tintenlösungsmittels 130, hier eines Polyethylenglykol- ("PEG") 300 -Behandlungsfluids, auf eine Vorderkante 200 des Druckkopfs 60 dar. Wie im Abschnitt Hintergrund oben erwähnt wurde, verwendet der HP 2000C Farbtintenstrahldrucker der Hewlett-Packard Company ebenfalls ein Tintenlösungsmittel, aber es unterscheidet sich von dem System, das hierin offenbart ist, da das Lösungsmittelsystem in dem Drucker HP 2000C ein dauerhafter Teil der Tintenstrahldruckeinheit ist, wohingegen der Schwarz-Druckkopf-Reiniger 80 austauschbar ist. Ferner wird das Tintenlösungsmittel bei dem Drucker HP 2000C zuerst auf einen Wischer aufgebracht, und der Wischer bringt dann das Lösungsmittel auf den Druckkopf auf, wohingegen der Druckkopf-Reiniger 80 das Lösungsmittel 130 direkt auf die Vorderkante 200 des Druckkopfs 60 aufbringt, wie in gestrichelten Linien in 7 gezeigt ist.
Bezugnehmend zurück auf 4 ist der Lösungsmittelreservoirblock 132 vorzugsweise aus einem gebondeten Nylonmaterial aufgebaut, wobei das Applikatorbauglied 134 aus einem offenzelligen Polyurethanschaum aufgebaut ist und die Verstärkungsfeder 140 aus einem Blechmaterial aufgebaut ist. Unter Verwendung dieses Systems werden ungefähr 0,5 mg (Milligramm) Lösungsmittel 130 auf den Druckkopf 60 pro Aufbringung aufgebracht. Das Lösungsmittel dient hauptsächlich zum Auflösen von Tintenrest auf der Oberfläche des Druckkopfs, liefert jedoch auch eine sekundäre Funktion der Wirkung als ein Schmiermittel während der Wischtakte. Das PEG 300 ist ein bevorzugtes Behandlungsfluid, das dem Wischer beim Beibehalten einer guten Düsengesundheit und Lochplattensauberkeit über die Lebensdauer des Druckkopfs hinweg hilft. Das Lösungsmittelreservoir 132 und der Applikatordocht 138 sind vorzugsweise dimensioniert, um zusammen ungefähr 10cc (Kubikzentimeter) eines Tintenlösungsmittels 130 zu speichern, obwohl bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel 8cc Lösungsmittel 130 ein noch mehr bevorzugter Betrag ist.
Wenn die Vorderkante 200 des Druckkopfs 60 den Applikator 135 kontaktiert, wie in gestrichelten Linien in 7 gezeigt ist, wird das Fluid 130 abgegeben, wenn der Applikatordocht 135 durch den Druckkopf komprimiert wird. Wenn der Schaum des Applikatordochts 135 komprimiert wird, wird das Lösungsmittel 130 aus den Zellen des Schaums und auf die Druckkopf-Vorderkante 200 gedrückt. Die Dochtfeder 138 ist vorzugsweise mit einer Vorspannung gebildet, die eine Widerstandskraft liefert, um den Schaum des Dochts 135 zu stützen, wenn er gegen den Druckkopf 60 gedrückt wird. Das Fluid 130 wird dann über die Lochplatte über die Wischer 126, 128 während eines nachfolgenden Wischtakts verteilt. Somit trägt jede nachfolgende Abgabe des Tintenlösungsmittels 130 zu einer bestehenden Menge des Lösungsmittels bei, die bereits auf dem Druckkopf 60 und den Wischern 126, 128 aus vorangehenden Anwendungen vorliegt. Vorzugsweise wird ein Durchschnitt von 0,2–0,8 mg Fluid pro Aufbringung abgegeben, wobei 0,5 mg eine normale Aufbringung sind.
Ferner wirkt das Tintenlösungsmittel 130 als eine nicht klebende Filmbarriere an einer Zwischenverbindungsseite 202 des Druckkopfs 60. Während Entwicklungsstudien wurde herausgefunden, dass, wenn zuwenig Fluid 130 aufgebracht wird, sich Tintenrest auf der Lochplatte 60 aufbaut, und wenn zuviel Fluid 130 aufgebracht wird, das überschüssige Lösungsmittel 130, vermischt mit Tinte, sich an dem Stift aufbaut und periodisch auf eine gedruckte Seite tropfen kann. Ferner kann zuviel Fluid ebenfalls verursachen, dass das Lösungsmittel 130 in die Düsen des Druckkopfs 60 gesaugt wird, was ein Stiftdruckproblem verursachen kann, das eine Wartezeit erfordert, während eine Speiroutine durchgeführt wird, um das PEG-Lösungsmittel 130 aus den Düsen zu reinigen. Somit wurde die Aufbringung einer gewünschten Fluidmenge 130, nicht zuviel und nicht zuwenig, zur Herausforderung.
Das Applikatorbauglied 134 liefert die Funktionen des Aufbringens des Lösungsmittels 130 auf den Druckkopf 60 und des Transportierens des Fluids 130 von dem Reservoirblock 132 zu dem Applikator 135. Das Material, das für das Dochtbauglied 134 ausgewählt wurde, ist ausgewählt, um einen ausreichend hohen Kapillardruck aufzuweisen, um den Kapillardruck des Reservoirblocks 132 zu überwinden und einen vertikalen Anstieg oder eine Fluidleitung zu dem Punkt der Aufbringung bereitzustellen, wie in gestrichelten Linien in 7 gezeigt ist. Zum Beispiel ist der dauernd ansteigende Kapillardruck des Applikatordochts 135 größer als 150 mm (Millimeter) für das Lösungsmittel 130 PEG 300. Das Material, das für das Dochtbauglied 134 ausgewählt ist, ist selbstbenetzend oder hydrophil, wodurch ermöglicht wird, dass sich das Material mit Fluid seines eigenen Wunschs füllt, sobald es mit dem Reservoirblock 132 in Kontakt ist. Andere physische Eigenschaften des Dochtbauglieds 134 werden ausgewählt, so dass der Schaum die spezifizierte Fluidmenge aufbringt, hier 0,2–0,8 Milligramm, über den Bereich der Herstellungstoleranzabweichungen, die in dem Schaum auftreten, sowie innerhalb des Plotters 20. Eine der physischen Haupteigenschaften des Dochtbauglieds 134, die sich auf die Fluid-Abgabeverwendung auswirkt, ist die Steifigkeit des Schaums, wobei der Hauptbeitragsfaktor zu der Steifigkeit ein Kompressionsfaktor ist, d.h., das Verhältnis von vor-gefühlter zu nach-gefühlter Dicke des Schaums, wobei die nach-gefühlte Dicke der Hauptbeitrag ist. Physische Eigenschaften des polyurethanbasierten Polymers beeinflussen auch die Steifigkeit des Schaums des Applikatorbauglieds 134.
Eine andere wichtige Komponente des Tintenlösungsmittel-Abgabesystems ist das Material, das für den Fluid-Reservoirblock 132 ausgewählt wird, was vorzugsweise ein pultrudiertes, gebondetes Nylonfasermaterial mit einem physischen Volumen von 27cc (Kubikzentimetern) und einer Absorptionskapazität für das PEG-Lösungsmittel 130 von 25cc ist. Das Reservoir 132 ist bis zu einer maximalen Kapazität von 50% gefüllt , um einen Raum zur Absorption von bis zu 50% Wasser aus der Atmosphäre bei sehr feuchten Bedingungen zu ermöglichen. Der Kapillardruck mit ansteigender Höhe des Fluid-Reservoirs 132 ist als 30–40 mm (Millimeter) für das PEG-300-Lösungsmittel 130 ausgewählt. Dieser Kapillardruck ist ausgewählt, um ausreichend hoch zu sein, so dass das PEG-Lösungsmittel 130 nicht während des Transports aus dem Reservoir 132 leckt, oder wenn die Reinigereinheit 80 am Ende platziert ist, während er ebenfalls ausreichend niedrig ist, um eine freie Lösung des Fluids 130 in das Applikatordochtbauglied 14 zu ermöglichen.
Eine andere wichtige Komponente beim Implementieren des Tintenlösungsmittel-Abgabesystems des Druckkopf-Reinigers 80 ist die Dochtfeder 138. Die Dochtfeder 138 stützt und lokalisiert den Applikatordocht 135, wie oben kurz bezugnehmend auf 3 beschrieben wurde. Die primäre Funktion der Dochtfeder 138 ist das Bereitstellen einer bekannten Widerstandskraft, so dass das PEG-Lösungsmittel 130 aus dem Applikatordocht 135 ausgestoßen wird, wenn der Applikator in Kontakt mit der Druckkopf-Vorderkante 200 kommt, wie in gestrichelten Linien in 7 gezeigt ist.
Vorteilhafterweise, durch Vorspannen der Dochtfeder 138 mit einer Vorbelastung, d.h., dass die Dochtfeder 138 in einer Rückwärtsrichtung 78 von dem Befestigungsvorsprung 144 zurückgeneigt ist, wird eine Vorbelastung mit einer ungefähr konstanten Federkraft von ungefähr einem Newton erzeugt. Diese Vorbelastung stellt sicher, dass das Fluidabgabevolumen konsistent ist, unabhängig von der Wartungsstationsachsenpositionierungsgenauigkeit und der Toleranzgesamtheit beim Anordnen des Plotters 20. Zum Beispiel kann bei handelsüblich hergestellten Druckeinheiten eine typische Druckkopf-zu-Reinigungseinheit-Beabstandungsabweichung im Bereich von 2 bis 4 mm (Millimeter) liegen. Die Vorbe lastung der Dochtfeder 138 minimiert vorteilhafterweise die Abweichung bei der Federkraft, was entweder aus der Abweichung bei der Kontaktposition des Applikatordochts 135 im Hinblick auf die Druckkopf-Vorderkante 200 oder aus Herstellungsabweichungen bei der Dochtfeder 138 selbst resultiert, wie z.B. einer Abweichung der Biegewinkel und ähnlichem.
Vorzugsweise weist die Dochtfeder 138 ungefähr eine Biegung oder Rampe von 45° auf, direkt bevor sie den Lippenabschnitt 140 erreicht. Diese um 45° geneigte Rampe stellt sicher, dass der Applikatordocht 135 die Vorderkante 200 des Druckkopfs 60 nur berührt, unabhängig von der Z-Achsen-Ausrichtung der Ecke 200 relativ zu dem Applikator 135. Die Verwendung dieses Rampenabschnitts des Dochts, der auf die Druckkopf-Vorderkante 200 trifft (7 – gestrichelte Linien), stellt sicher, dass der Bereich des Schaumkontakts mit dem Druckkopf 60 konstant ist, unabhängig von der Z-Achsen-Ausrichtung der aufgebauten Komponenten für eine konsistente Fluidaufbringung. Zusätzlich dazu dient die vorgespannte Federkraft an der Dochtfeder 38 zum Bereitstellen einer konstanten Y-Achsen-Federkraft in der Rückwärtsrichtung 78, unabhängig von der vertikalen oder Z-Achsen-Positionierung des Druckkopfs 60 im Hinblick auf den Applikator 135. Somit hat eine Fehlausrichtung bei der Z-Achse sehr wenig Auswirkung auf die Menge des abgegebenen Fluids, da der Oberflächenbereich des Kontakts zwischen dem geneigten Abschnitts des Dochts 135 und der Vorderkante 200 des Druckkopfs 60 im Wesentlichen konstant ist, unabhängig von einer Z-Achsen-Fehlausrichtung zwischen denselben.
Eine Vielzahl von Vorteilen wird unter Verwendung des Tintenlösungsmittel-Aufbringungssystem-Abschnitts des Schwarz-Druckkopf-Reinigers 80 realisiert. Zum Beispiel erhöht das Aufbringen des Tintenlösungsmittels 130 mit dem Docht 135 die Nutzlebensdauer des Schwarz-Druckkopfs 60 im Vergleich zu anderen Druckern, die kein Tintenlösungsmittelsystem aufweisen, um ein erfolgreiches Wischen von langlebigen Druckköpfen zu ermöglichen, wie z.B. einen Permanent- oder Semipermanent-Druckkopf 60. Ohne eine angemessene Beschichtung aus Tintenlösungsmittel 130 haben Tests herausgefunden, dass eine Lochplatte, die pigmentbasierte Tinte 196 abgibt, mit Verschmutzungen verkrustet werden würde und schließlich die Nutzlebensdauer des Druckkopfs einschränken würde. Zusätzlich dazu löst die Verwendung von Tintenlösungsmittel 130 einen Tintenrest, der auf der Lochplatte aufgebaut ist, während ebenfalls eine nicht-klebende Fluidbarriere bereitgestellt wird, die verhindert, dass ein zusätzlicher Tintenrest an der Lochplatte des Druckkopfs 60 haftet. Schließlich schmiert das Lösungsmittel 130 die Wischer 126, 128, was die Wischer-Tangentialkraft verringert, die auf den Druckkopf ausgeübt wird, während auch der Wischerverschleiß reduziert wird.
Die Verwendung eines Tintenlösungsmittels 130 hat ferner die Verwendung einer größeren Vielzahl von Tintentypen ermöglicht, durch Beseitigen der Wischbarkeit als eine Einschränkung auf die Tintenentwicklung. Die Verwendung von neuen Tintentypen hat zu einer Anzahl von wichtigen Kundenvorteilen geführt, die sich auf die Qualität der gedruckten Seite beziehen, die folgendes umfassen: Die Verwendung von Tinten mit (1) höherer optischer Dichte, das Zulassen (2) eines schnelleren Durchsatzes (Seiten pro Minute), (3) eine bessere Lichtbeständigkeit, (4) eine bessere Schmierbeständigkeit, (5) eine bessere Wasserbeständigkeit und (6) eine insgesamt erhöhte Zuverlässigkeit. Zuerst ergibt die Verwendung von auf schwarzen Pigmenten basierenden Tinten eine höhere optische Dichte, was sich direkt auf den Prozentsatz an schwarzem Pigment bezieht, der dem Tintenträger hinzugefügt wird. In der Tat war während der anfänglichen Entwicklung der schwarzpigmentierten Tintenkassetten die Farbladung durch die Wischbarkeit der Tinte eingeschränkt, wobei zuviel schwarzes Pigment verursachte, dass sich Feststoffmassen aus schwarzem Tintenrest auf der Lochplatte aufbauen, die nicht durch frühere Wischsysteme entfernt werden konnten, die damals verwendet wurden. Vorteilhafterweise ermöglicht die Verwendung eines PEG-Tintenlösungsmittels 130 das Sauberwischen der Lochplatte, obwohl Tinte 196 abgegeben wird, die hohe Konzentrationen aus schwarzem Pigment aufweist.
Zweitens erfordert das Erreichen eines schnelleren Durchsatzes, gemessen in Seiten pro Minute, dass die Tinten schneller trocknen. Schnell trocknende Tinten neigen jedoch dazu, schwierig zu wischen zu sein, da sie schnell trocknen und an der Lochplatte 60 haften, bevor der Wischtakt stattfindet. Die Verwendung des PEG-Tintenlösungsmittel 130 löst die getrocknete Tinte vorteilhaft wieder auf, wodurch ermöglicht wird, dass dieselbe dann durch nachfolgende Wischtakte entfernt wird.
Drittens findet sich eine bessere Lichtbeständigkeit mit der Verwendung von pigmentbasierten Tinten, im Vergleich zu farbbasierten Tinten, die leichter zu warten sind, aber häufig nicht so lichtbeständig sind wie pigmentbasierte Tinten. Von einem Wartungsstandpunkt aus ist das Problem mit pigmentbasierten Tinten, dass sie feste Massen auf der Lochplatte bilden, die schwierig zu wischen sind, aber dieses Problem wird gelöst, durch Verwenden des PEG-Lösungsmittels 130, das ein Sauberwischen der Lochplatte 60 ermöglicht.
Viertens können im Hinblick auf die Schmierfestigkeit klebrige Polymer-Bindemittel in Tinten verwendet werden, um die Schmierfestigkeit zu verbessern, aber diese Bindemittel haften häufig an der Lochplatte sowie an Fasern in dem Papier. Polymer-Bindemittel sind sehr schwierig von der Lochplatte 60 ohne die Verwendung eines Tintenlösungsmittels 130 zu wischen. Somit, durch Verwenden eines Lösungsmittels 130, sind diese Polymer-Bindemittel kein Problem mehr.
Fünftens, im Hinblick auf die Wasserfestigkeit, verbessert die Verwendung von sowohl Polymer-Bindemitteln als auch Pigmenten in der schwarzen Tinte 196, wobei beide derselben inhärent nicht in Wasser lösbar sind, die Wasserfestigkeit der Tinte. Schließlich, im Hinblick auf die verbesserte Zuverlässigkeit, beeinflusst die chemische Stabilität einer Tinte die Zuverlässigkeit des gesamten Stifts, und ohne die Verwendung eines Tintenlösungsmittels sind mehr organische Verbindungen in der Tintenzusammensetzung erforderlich, um eine Tintenverkrustung zu verhindern, insbesondere da eine Tintenkruste eine der Tintenrestsubstanzen ist, die am schwierigsten von dem Druckkopf 60 zu entfernen ist. Leider trägt der Zusatz von organischen Verbindungen zu einer Tintenzusammensetzung ferner zu dem Setzen eines Pigments, verstopften Düsen und Ausflockung bei, wobei alle derselben die Zuverlässigkeit der Tinte reduzieren. Somit ermöglicht die Verwendung eines Tintenlösungsmittels 130, dass weniger organische Verbindungen in der Tintenzusammensetzung erforderlich sind, was zu einer höheren Tintenzuverlässigkeit führt.
Eine Vielzahl von anderen Vorteilen wird unter Verwendung des Fluidabgabesystems der Schwarz-Druckkopf-Reinigereinheit 80 realisiert. Zum Beispiel, abhängig von der bestimmten Implementierung und von den Druckkopftypen, die gereinigt werden, kann die Fluidmenge während der Produktentwicklung durch eine Vielzahl von unterschiedlichen Verfahren abgestimmt oder eingestellt werden, die Folgendes umfassen: Ändern der Federkraft der Dochtfeder 138 (z.B. durch Einstellen von Biegewinkeln, Verwenden unterschiedlicher Federdicke oder einer unterschiedlichen Federgeometrie); Ändern der Schaumgeometrie der Dochtanordnung 134; Ändern der Schaumeigenschaften der Dochtanordnung 134 (z.B. der Steifigkeit, der Poren pro Zoll oder des Basisschaummaterials); Ändern der Materialeigenschaften des Reservoirblocks 132 (z.B. Dichte); oder Ändern des Füllvolumens des Reservoirblocks 132. Somit ist es möglich, die Menge an PEG-Tintenlösungsmittel 130, das aus dem Applikator 135 abgegeben wird, auf eine optimale Menge basierend sowohl auf der erwarteten Druckerverwendung als auch auf Wartungsstations-Wartungsroutinen zuzuschneiden.
Ferner ermöglicht die Verwendung des Applikatordochts 135, dass das Lösungsmittel 130 unter Verwendung von nur einer Bewegungsachse in dem Drucker abgegeben wird, d.h., Bewegen der Reinigungseinheit 80 rückwärts, wie durch den Pfeil 78 in 7 angezeigt wird. Dieses Einachsen-Bewegungssystem ist viel einfacher als frühere Lösungsmittel-Aufbringungssysteme, wie z.B. das, das in dem Farbtintenstrahldrucker HP 2000C der Hewlett-Packard Company verwendet wurde, das die Wischer zur Lösungsmittelaufbringung gedreht und angehoben hat. Somit ermöglicht die Verwendung eines Lösungsmitteldochtapplikators 135 in Kombination mit der Abdeckungsanordnung 170 und dem Abdeckungsschlitten 150 eine Einachsenbetätigung der austauschbaren Wartungsstation 70, d.h. durch eine Bewegung entlang der Y-Achse.
Ein anderer Vorteil des dargestellten Lösungsmittel-Aufbringungssystems ist, das das Speichern des Tintenlösungsmittels 130 in dem Reservoirblock 132 sicherstellt, dass das Fluid nicht während der Versendung leckt, da das Reservoir 132 einen ausreichend hohen Kapillardruck bereitstellt, um das gesamte Fluid in allen Ausrichtungen zu halten, wenn es Versendeumgebungen ausgesetzt wird, einschließlich unterschiedlichen Temperaturbereichen, Feuchtigkeitsbereichen, Versendevibrationen und ähnlichem. Ferner ermöglicht die Verwendung eines austauschbaren Druckkopfreinigers 80, dass ein frisches Tintenlösungsmittel 130 jedes Mal wieder aufgefüllt wird, wenn die Reinigereinheit 80 ausgetauscht wird, so dass das Reservoir keine ausreichende Fluidmenge für die gesamte Lebensdauer des Plotters 20 tragen muss, sondern nur für die Lebensspanne der Reinigereinheit 80. Ferner muss ein Kunde durch Einlagern des Tintenlösungsmittels 130 innerhalb der austauschbaren Reinigereinheit 80 nicht separat das Fluid 130 während der Lebensdauer des Druckmechanismus 30 auffüllen oder ersetzen. Somit ist der Ersatz des Tintenlösungsmit tels 130 eine Operation, die für den Kunden im Wesentlichen transparent ist, wodurch die Wiederauffüllung ermöglicht wird, ohne dass der Kunde wissen oder verstehen muss, warum das Reinigungsfluid 130 ausgetauscht wird.
8 zeigt die Druckkopf-Abdeckungsroutine, hier unter Darstellung des Cyan-Druckkopfs des Stifts 56, der durch die Cyan-Reinigungseinheit 86 abgedeckt wird. Hier wurde die Wartungsstationspalette 72 in der Rückwärtsrichtung des Pfeils 78 bewegt, bis die Betätigungswand 151 des Abdeckungsschlittens 150 die vorwärtsgewandte Oberfläche des Stifts 56 kontaktiert hat, an einem Punkt, wo die Nockenfolger 172 in gestrichelten Linien zwischen den Nockenoberflächen 110 und 182 gezeigt sind. Ferner hebt die Rückwärtsbewegung 78 den Abdeckungsschlitten 150, wenn sich die Nockenfolger 152 nach oben zwischen den Nockenoberflächen 110 und 182 bewegen, um die abgedeckte Position zu erreichen, die in durchgezogenen Linien in 8 gezeigt ist. Somit wird die lineare Bewegung der Reinigereinheit 86 in eine vertikale Bewegung übersetzt, wenn der Abdeckungsschlitten durch die Nockenfolger 152 gehoben wird, die sich nach oben entlang den Abdeckungsrampen 110, 182 bewegen. Die Verwendung der Nockenoberflächen 110, 182 und der Nockenfolger 152 beseitigt vorteilhafterweise den Bedarf nach einer Zwei-Achsen-Wartungsstationsbetätigung, da die Abdeckung durch eine reine lineare Bewegung der Palette 72 erreicht wird, ohne eine Drehung oder Kombinationen aus Dreh- und Übersetzungs-Bewegung zu erfordern, um die Abdeckung zu erreichen. Somit benötigt die austauschbare Wartungsstationseinheit 70 nur einen Motor 74, um alle Wartungsfunktionen zu erreichen, was zu einer höheren Zuverlässigkeit und Kosteneinsparungen sowie zu Leistungseinsparungen für den Endverbraucher führt.
Dieser Abdeckungsmechanismus der Reinigereinheiten 80–86 ist relativ unterschiedlich zu den früheren austauschbaren Druckkopfreinigern, die in dem Abschnitt Hintergrund oben beschrieben sind, für den Tintenstrahl-Plotter Hewlett- Packard DesignJet^® 2500CP. Bei diesem früheren System wurde die Abdeckungsbetätigung erreicht durch Heben der gesamten austauschbaren Wartungsstationseinheit in Kontakt mit einem zugeordneten Druckkopf, was zwei Betätigungsachsen erfordert, d.h., die Wartungsstation musste sich sowohl vertikal als auch horizontal bewegen, um eine Abdeckung zu erreichen. Außer die austauschbaren Reinigereinheiten 80–86 sind entworfen, um eine Abdeckungsanhebung durch eine reine Translationsbewegung der Reinigereinheiten zu erreichen.
Die Abdeckungsoperation ist relativ wichtig, da während Perioden der Inaktivität, wenn ein Tintenstrahl-Druckkopf zur Luft hin offen gelassen wird, flüchtige Komponenten in der Tinte aus den Druckkopf-Düsen verdampfen können. Somit kam die Verwendung von Elastomer-Abdeckungen zum Abdichten der Druckköpfe auf, um dieselben von umliegenden Umgebungsbedingungen zu isolieren, einschließlich Staub und Verschmutzung, wenn der Druckkopf nicht in Verwendung ist. Durch Bilden einer Abdichtung an dem Druckkopf verlangsamt die Abdeckung den Verlust flüchtiger Tintenkomponenten aus den Düsen, während ferner eine feuchte Umgebung um die Düsen beibehalten wird, um zu verhindern, dass sich harte Tintenpfropfen in denselben bilden und die Düsen verstopfen. Ferner minimiert die Verwendung einer Druckkopf-Abdeckung 170 vorteilhaft das Auftreten einer Verkrustung, einer Bartbildung und weicher Tintenpfropfen, so dass nur eine minimale Anzahl von Tropfen in Speibecken 108, 124 gespien werden muss, nachdem ein Aufwachsignal anzeigt, dass ein Druckauftrag empfangen wurde, der vorteilhaft die Tinte minimiert, die während des Speiprozesses verwendet wird. Ferner stellt die Abdeckung durch Verhindern von Dampfverlust aus den Düsen sicher, dass die Konzentration von flüchtigen Stoffen in der Tinte, die in dem Stift vorliegt, sich nicht auf einen unakzeptablen Pegel verringert, wodurch ordnungsgemäße Konzentrationen von Tintenkomponenten in dem Stift für ein Hochqualitätsdrucken während der Lebensdauer der Stifte 50–56 beibehalten werden.
Während früher Rampenbildungsmechanismen verwendet wurden, um Abdeckungen zu heben, trat diese Bewegung üblicherweise parallel zu der Druckkopf-Bewegungsachse 38 auf, wenn sich der Druckkopf oder der Wagen in der negativen X-Achsen-Richtung bewegte, um die Abdeckungen zu einer Abdichtungsposition zu heben, wie es in der EP-A-0720914 und in der EP-A-0676290 offenbart ist. Andere Abdeck-Schlitten wurden an eine Drehtrommel (bei der Reihe Jet^® 800 der Hewlett-Packard Company für Farbtintenstrahldrucker, und wie es in der EP-A-0724959 offenbart ist) oder durch eine Translations- oder Schiebe-Bewegung (bei den Modellen DeskJet^® 720C und 722C der Tintenstrahldrucker von Hewlett-Packard) angebracht, wobei ein Abschnitt des Schlittens entweder den Druckkopf oder den Druckkopf-Wagen so kontaktierte, dass eine weitere Drehbewegung oder Rückwärtsbewegung in der Y-Richtung einen Stabverknüpfungsmechanismus hebt, um eine Abdeckung zu erreichen, wie es in der EP-A-0780232 offenbart ist. Bis jetzt jedoch sind die dargestellten Druckkopfreiniger 80–86 die ersten, von denen bekannt ist, dass sie eine Abdeckung durch eine horizontale Bewegung in einer Richtung parallel zu den linearen Düsenarrays und senkrecht zu der Bewegungsachse 38 erreichen. Ein Entfernen der Abdeckung wird dann erreicht durch Bewegen der Palette 72 in der Vorwärtsrichtung 76, wodurch ermöglicht wird, dass die Abdeckungsschlitten-Rückhaltefeder 120 auf die Aktivierungswand 151 drückt, um den Abdeckungsschlitten 150 und die Abdeckung 170 wieder abwärts entlang den Abdeckrampen 110, 182 zu zwingen, in die Ruheposition, die in gestrichelten Linien in 8 gezeigt ist. Ferner ermöglicht die Verwendung der Abdeckungsschlitten-Rückstellfeder 120 vorteilhaft, dass das Abdecken in einer allmählichen Dauerbewegung auftritt, wenn sich die Palette 72 rückwärts bewegt, so dass die Abdeckung allmählich erreicht wird, um eine ordnungsgemäße Abdeckungslüftung zu ermöglichen, wie nachfolgend weiter beschrieben wird.
Bei herkömmlichen Tintenstrahl-Druckmechanismen, wie z.B. dem Plotter 20, wird eine Vielzahl von unterschiedlichen Teilen verwendet, um den Drucker aufzubauen. Jedes Teil eines Tintenstrahl-Druckmechanismus 20 variiert in der Größe innerhalb der Toleranz, die auf den technischen Zeichnungen spezifiziert ist, und als Folge verschiedener Verarbeitungsfaktoren, wie z.B. Kühltemperaturen u.ä. für Kunststoff- und/oder Elastomer-Formteile, die von Sendung zu Sendung variieren können. Abweichungen bei der Geometrie jeder Komponente sind ein normaler Bestandteil aller Herstellungsprozesse. Die Toleranzabweichung jedes Teils trägt zu einer Toleranzgesamtheit oder eine Gesamtabweichung bei der Distanz bei, über die sich eine Druckkopfabdeckung bewegen muss, um einen Tintenstrahldruckkopf angemessen abzudichten. Somit wird das ausreichende Sicherstellen einer guten Ausrichtung zwischen der Abdeckung und dem Druckkopf in Gegenwart dieser verschiedenen mechanischen Toleranzgesamtheiten zur Herausforderung. Ferner sind sowohl die Stifte 50–56 in dem Wagen 40 austauschbar als auch die Reinigereinheiten 80–86 sind innerhalb der Palette 70 austauschbar, so dass, wenn sie ausgetauscht werden, die neuen Stifte und Reinigereinheiten in der Größe von ihren Vorgängern abweichen können. Somit kann eine Vielzahl von unterschiedlichen physischen Hindernissen vorliegen, die durch die Druckkopfabdeckung berücksichtigt werden müssen, um eine angemessene Abdichtung sicherzustellen, ohne eine übermäßige Kraft auf den Druckkopf auszuüben, die denselben beschädigen kann.
Wenn die Abdeckungsabdichtungslippe 175 nicht genau mit dem Druckkopf ausgerichtet ist, dann leckt Umgebungsluft in die Abdeckung, was zu einem übermäßigen Dampfverlust aus dem Stift führt. Üblicherweise besteht ein eingeschränkter Zielbereich oder eine Abdeckungsbahn 206 auf dem Druckkopf, die für einen Kontakt mit der Abdeckungslippe reserviert ist, wie durch die Regionen in 6 zwischen den gestrichelten Linien und dem Umfang der Lochplatten der Druckköpfe 60–66 gezeigt ist. Um eine angemessene Abdichtung sicherzustellen, muss die Abdeckungslippe 175 mit dem Druckkopf in sechs Orientierungen oder Freiheitsgraden ausge richtet sein, die zusammen einen dreidimensionalen Raum definieren, d.h. in der X-, Y- und Z-Achsenrichtung sowie in der Drehorientierung um jede dieser Achsen, die als θx, θy und θz bezeichnet werden.
In der Vergangenheit wurde eine Vielzahl von unterschiedlichen Verfahren verwendet, um eine Abdeckung-/Druckkopf-Ausrichtung zu erreichen, die Folgendes umfassen: (1) Offene-Schleife-Toleranzen, die eine große Abdeckungszone an einem Druckkopf verwenden, (2) Offene-Schleife-Toleranzen mit den Präzisionskomponenten, (3) Verwenden einer großen Kraft zum Abdecken über einen Einkapselungskugelabschnitt eines Druckkopfes, (4) Verwenden verschiedener Herstellungs-Einstellungen und -Kalibrierungen, (5) Bereitstellen einer Selbsteinstellung mit einem elektronischen Rückkopplungssystem und (6) Ausrichten des Abdeckungsschlittens mit dem Stiftwagen. Diese verschiedene Verfahren werden kurz erörtert, um besser zu verstehen, wie diese Abdeckungsherausforderung in der Vergangenheit bewältigt wurde.
Erstens wurden die Offene-Schleife-Toleranzen als die einfachste Lösung betrachtet, um die größte Toleranzgesamtheit zwischen dem Druckkopf und der Abdeckung zu akzeptieren und dann einen großen Zielbereich oder eine Abdeckungsbahn an dem Druckkopf zu erzeugen, um Abweichungen in der X- und Y-Ausrichtung zu berücksichtigen. Dies wird als ein „Offene-Schleife"-Lösungsansatz bezeichnet, da kein Mechanismus vorliegt, weder mechanisch noch elektronisch, um das Lokalisieren der Abdeckung relativ zu dem Druckkopf zu unterstützen. Ein Hauptnachteil dieses Offene-Schleife-Lösungsansatzes ist der große verschwendete Abdeckungsbereich, der an dem Druckkopf erforderlich ist, wodurch die Gesamt-Größe und die -Kosten des Druckkopfs erhöht werden. Genauer gesagt ist es wünschenswert, einen minimalen Zwischenraum zwischen dem Ende der Druckkopfdüsen und der Kante des Druckkopfs zu haben, da dieser Zwischenraum die minimale zulässige Größe des Medienrandes zwischen der Kante des Mediums und dem Eintritt in die Druckzone während des Druckens erhöht. Kunden wünschen üblicherweise sehr kleine Medienränder, um zu ermöglichen, dass mehr Informationen oder Bilder auf ein Blatt gedruckt werden. Somit ergab eine größere Abdeckungszone an dem Druckkopf größere Ränder auf der bedruckten Seite, was ein unerwünschtes Merkmal für die meisten Kunden ist. Offene-Schleife-Toleranzsysteme wurden bei dem DeskJet^® der Reihe 300, Reihe 400 und Reihe 500 der Kleinformat-Tintenstrahldrucker der Hewlett-Packard Company verwendet, wobei dieses Offene-Schleife-Toleranzsystem zu einem gewissen Grad in allen oder einigen der X-, Y-, Z-, θx-, θy- und θz-Orientierungen verwendet wird.
Zweitens verwendeten die Offene-Schleife-Toleranzen mit einer Präzisionskomponentenlösung Präzisionstoleranzen an allen Komponenten, die zu der Toleranzgesamtheit beitragen, um eine präzisere Ausrichtung zwischen der Abdeckung und dem Druckkopf sicherzustellen. Es gibt jedoch einige bedeutende Nachteile beim Verwenden von Präzisionskomponenten, einschließlich der Verwendung von teueren Kunststoffen, Präzisionswerkzeuge, die Einspritzformen für Kunststoffe und Mehrstufengesenke für Blechteile umfassen, kürzere Werkzeuglebensdauern, mehr Werkzeugwartung, mehr Materialtechnikerpersonal, um mit Verkäufern in Wechselwirkung zu treten und dieselben zu überwachen, eine erhöhte Ertragsrate und Teileverschrottung und Einschränkungen bei der Verkäuferbasis, um nur jene zuzulassen, die in der Lage sind, die erforderlichen Präzisionskomponenten zu liefern. Ferner rechtfertigten nur Druckeinheiten mit sehr hohem Volumen die Kosten dieser Präzisionsteile. Die Praxis des Verwendens enger Toleranzen wurde zu einem bestimmen Grad an vielen Wartungsstationen verwendet, die durch die Hewlett-Packard Company gebaut werden, einschließlich jener, die in den Farbtintenstrahldruckern DeskJet^® der Reihe 600, Reihe 700 und Reihe 800 geliefert werden.
Drittens wurde die Verwendung einer Abdeckung mit hoher Kraft über die Einkapselungskugel an den Modellen der Tintenstrahldrucker DeskJet^® der Reihe 700, Reihe 800 und HP 2000C der Hewlett-Packard Company verwendet, sowie dem Tintenstrahldrucker Modell DeskJet^® 693C, die zwei austauschbare Stifte verwendeten, die unterschiedliche Abdichtungscharakteristika aufweisen. Idealerweise sollte die Abdeckungslippe über eine glatte flache Oberfläche an dem Druckkopf abdichten, um eine gute Abdichtung mit minimaler Abdeckungskraft zu erzeugen. Ein Lösungsansatz zum Berücksichtigen verschiedener Toleranzgesamtheiten ist jedoch das Verwenden von nicht flachen Abschnitten des Druckkopfs als Teil der Abdeckungsbahn. Genauer gesagt hat es sich als möglich herausgestellt, über einen Einkapsel-Kugelbereich an den Druckköpfen abzudecken, wenn hohe Abdeckkräfte verwendet werden und die Abdeckungslippe mit einem segmentierten Entwurf hergestellt ist, wodurch ermöglicht wird, dass die Segmente um beide Seiten der Einkapselkugel gebogen und über dieselbe abgedichtet werden. Beispiele dieses Lösungsansatzes werden in dem US-Patent Nr. 5,712,668 und in der erteilten US-Patentanmeldung, Serien-Nr. 08/566,221 (veröffentlicht als US 5,867,184 ) der Hewlett-Packard Company beschrieben. Dieser Lösungsansatz hat ermöglicht, dass eine gute Abdeckungsabdichtung erhalten wird, ohne eine übermäßig große Abdeckzone zwischen dem Ende der Düsen und der Kante des Stifts zu erfordern, was zu kleineren Medienrändern auf einem bedruckten Blatt führt. Leider hat dieses Verfahren zum Abdichten über die Einkapselungskugel verschiedene Nachteile, einschließlich der hohen Kräfte, die erforderlich sind, um die segmentierte Lippe zu zwingen, über die Einkapselungskugel zu passen und dieselbe abzudichten. Diese hohen Abdeckkräfte können verursachen, dass der Stift aus den Bezugspunkten enthoben wird, die denselben im Hinblick auf den Wagen anordnen, und somit der Wagen selbst eine stärkere Stützstruktur für den Druckkopf benötigt. Diese stärkeren Stützstrukturen zum Sichern von Stiften innerhalb des Wagens ergeben höhere Kosten sowohl bei Materialien als auch der Produktentwicklungszeit. Ein anderer Nachteil der segmentierten Abdeckungslippe, die zum Abdichten über Einkapselkugeln verwendet wird, ist die Schwierigkeit beim Formen der sehr feinen Lippensegmente, die häufig während der Entfernung aus der Form brechen, was zu einer hohen Abfallrate und größeren Gesamtteilkosten für jene Teile führt, die erfolgreich geformt werden.
Viertens können Herstellungseinstellungen und Kalibrierungen durchgeführt werden, um jeden Drucker während des Aufbaus einzustellen, um die verschiedenen Toleranzgesamtheiten zu kompensieren. Zum Beispiel verwendeten die Tintenstrahldrucker der Reihe 700 und der Reihe 800 der Hewlett-Packard Company eine Z-Achsen-Wartungsstationseinstellung, um die Wartungsstation im Hinblick auf die Druckköpfe zu heben oder zu senken. Bei einem System wurde ein physisches Getrieberad-Einstellungssystem verwendet, während das andere System eine Schiebe-Rampenplatte unter der Wartungsstation verwendete. Diese Einstellungsroutinen weisen eine Vielzahl von Nachteilen auf, einschließlich dem, dass sie eine zusätzliche Aufbauzeit erfordern, eine Bewertung der Aufbauoperationen beim Einstellen der korrekten Position benötigen, ein potenzielles Abweichen von der eingerichteten Position während Produkt-Transport oder -Verwendung und der Tatsache, dass es erforderlich war, zusätzliche Teile zu entwerfen und in diese Drucker einzulagern.
Fünftens wurde eine Selbsteinstellung mit elektronischer Rückkopplung bei dem Farbtintenstrahldrucker HP 2000C der Hewlett-Packard Company verwendet, wo ein optischer Sensor als Teil der Wartungsstations-Architektur eingelagert war, so dass die Position der Abdeckung relativ zu dem Druckkopf durch den Drucker selbst korrigiert werden konnte. Ein ähnliches elektronisches Sensorsystem wurde für eine Selbstkalibrierung des Tintenstrahlplotters DesignJet^® 2500 CP der Hewlett-Packard Company verwendet. Ein Vorteil dieses Systems war, dass die Toleranzgesamtheiten ohne weiteres während der Verwendung auf null gesetzt werden konnten. Leider wies dieses System eine Vielzahl von Nachteilen auf, einschließlich der Notwendigkeit einer zusätzlichen Elektronikhardware, mechanischer Hardware und Softwareentwicklung, wobei alle derselben die Gesamtkosten der Druckeinheit erhöhen.
Sechstens ist die Lösung der Ausrichtung des Abdeckungsschlittens zu dem Stiftwagen eine der üblicheren Anordnungen, die an aktuellen Tintenstrahldruckern verfügbar sind. Üblicherweise passt ein Merkmal an dem Stiftwagen mit einem Merkmal an dem Abdeckungsschlitten zusammen, um den Toleranzstapel in einer einzelnen Achse zu schließen, wobei dieses Schema bei den Tintenstrahldruckern DeskJet^® der Reihe 700, Reihe 800, Reihe 1200 und Reihe 1600 der Hewlett-Packard Company, dem Epson EPS Stylus^® Modell Tintenstrahldrucker, dem Tintenstrahldrucker Texas Instrument MicroMarc^® und dem Tintenstrahldrucker Brother MFC-4500 ersichtlich ist. Der Hauptnachteil beim Ausrichten des Abdeckungsschlittens mit dem Stiftwagen ist, dass die Toleranzen immer noch groß genug sind, dass ein Bedarf nach engen Toleranzen an den Komponenten, mechanischen Einstellungen während der Anordnung und häufig der Abdeckung über die Einkapselungskugel an dem Druckkopf verbleibt. Ferner tritt bei den Produkten, die hier erwähnt werden, die Ausrichtung des Abdeckungsschlittens mit dem Stiftwagen im allgemeinen in nur einem oder zwei der sechs Freiheitsgrade auf.
Bei den austauschbaren Wartungseinheiten 80–86 fährt der Abdeckungsschlitten 150 entlang den Nockenoberflächen 110, 182, um den Druckkopf abzudichten, wie zwischen den Positionen der gestrichelten Linie und der durchgezogenen Linie in 8 gezeigt ist. Die Abdeckungslippe 175 bewegt sich vertikal aufwärts und drückt gegen die Lochplatte des Druckkopfs, wenn der Abdeckungsschlitten 150 nach oben an der Nockenoberfläche fortschreitet. Die rückwärtsgewandte Oberfläche der Abdeckungsschlitten-Aktivierungswand 151 weist ein Paar aus vertikalen Ausrichtungsrippen 204 auf, die in der Draufsicht in 6 ersichtlich sind. Bei diesem System richten die austauschbaren Reinigungseinheiten 80–86 den Schlitten 150 direkt mit dem Druckkopf in der Y-Achse und im Hinblick auf die θz-Drehung aus. Die Kardanaktion, die durch die Abdeckfeder 155 geliefert wird, und die freischwebende Eigenschaft des Abdeckungs-Haltebauglieds 160 im Hinblick auf den Schlitten 150 ermöglichen, dass sich die Abdeckungslippe und das Haltebauglied neigen und kardanisch wirken, um die Abdeckung mit dem Druckkopf in der Z-Achse und im Hinblick auf die Drehung in der θx- und θy-Richtung auszurichten. Somit ermöglicht das Abdeckungssystem der austauschbaren Reinigungseinheiten 80–86 eine Geschlossene-Schleife-Ausrichtung zwischen der Abdeckung und dem Stift, so dass die Abdeckung sehr genau gegen die Lochplatte positioniert werden kann. Diese Selbstausrichtungsroutine, die durch die Reinigungseinheiten 80–86 erreicht wird, führt zu einer geringen Toleranzgesamtheit, so dass kein Bedarf besteht, die Einkapselungskugeln abzudecken, was zu einer zuverlässigen Abdichtung bei einer niedrigen Abdeckungskraft führt. Im Hinblick auf die Ausrichtung in der X-Richtung sind die Abdeckungslippen 70 breit genug, um eine Offene-Schleife-Ausrichtung zwischen der Abdeckung und dem Druckkopf in der X-Richtung zu erreichen, d.h., es ist ausreichend Raum entlang der Bahn 206 zwischen jedem Düsenarray und der Kante des Druckkopfs vorhanden, um eine geringe Fehlausrichtung zuzulassen, ohne das Abdichten über die Düse zu gefährden und ohne die Gesamtbreite der Druckeinheit zu erhöhen.
Somit werden verschiedene Vorteile unter Verwendung des Selbstausrichtungs-Abdeckungssystems der austauschbaren Reinigereinheiten 80–86 realisiert, die das Minimieren des Toleranzstapels in der X-, Z-, θx-, -θy- und θz-Ausrichtung umfassen. Ferner besteht kein Bedarf zum Abdecken über Druckkopf-Einkapselungskugeln, so dass niedrigere Gesamtabdeckungskräfte eingesetzt werden. Zusätzlich dazu wird der Bedarf nach einem speziellen Abdeckungslippenentwurf zum Abdichten über nicht flache Oberflächen vollständig besei tigt. Ferner ermöglicht dieses Abdeckungssystem einen minimalen Zwischenraum zwischen dem Ende der Düsenzeile und der Kante des Stifts, was kleinere Ränder auf einer gedruckten Seite ermöglicht. Zusätzlich dazu besteht kein Bedarf für Präzisionstoleranzen an allen Wartungsstations-, Druckkopf- und Wagen-Komponenten. Zusätzlich dazu sind zeitaufwändige Fertigungsstraßeneinstellungen nicht erforderlich, wie z.B. zum Ausrichten der Wartungsstation in der Z-Achsen-Richtung. Zusätzlich dazu benötigen die Wartungsstations-Reinigungseinheiten 80–86 keine Art von Elektronik-Selbsteinstellungen oder separaten Kalibrierungen, wie sie bei einigen früheren Tintenstrahldruckern erforderlich waren.
Das Entlüften ist ein wichtiger Aspekt des Abdeckungsprozesses, um das Drängen von Luft in die Druckkopfdüsen und das unbeabsichtigte Verursachen einer Düsenentleerung zu verhindern. Eine Vielzahl von unterschiedlichen Entlüftungssystemen wurde in der Vergangenheit verwendet, einschließlich dem des ausschließlichen Bildens einer Einkerbung innerhalb der Abdeckungslippe, um eine fehlerhafte Abdichtung mit dem Druckkopf zu erzeugen. Ein anderes Entlüftungssystem verwendet Elastomer-Lippen, die auf einen Abdeckungsschlitten im Spritzgießverfahren aufgebracht werden, wobei ein Entlüftungsweg entlang der Unteroberfläche des Abdeckungsschlittens gebildet und durch einen Entlüftungsstopfen abgedichtet wird, wie in dem US-Patent Nr. 5,712,668 der Hewlett-Packard Company beschrieben ist. Ein anderes Entlüftungsschema wurde bei dem Tintenstrahldrucker HP 2000C der Hewlett-Packard Company verwendet, wo eine separate Entlüftungsabdeckung mit einem Labyrinthweg, der in dem Rand gebildet ist, gegen die untere Oberfläche der Abdeckungsstruktur abgedichtet ist. Ein anderes Entlüftungssystem wird in dem US-Patent Nr. 5,448,270 der Hewlett-Packard Company beschrieben. Ein anderes Entlüftungssystem, das in dem Tintenstrahldrucker Brother MFC-4500 verwendet wird, weist keine Abdeckungsentlüftung auf, sondern verwendet stattdessen eine flexible Membran zum Absorbieren positiver Druckpulse. Ein anderes Entlüftungssystem, das eine Membran verwendet, ist in dem US-Patent Nr. 5,146,243 der Hewlett-Packard Company offenbart. Eine Abdeckungsstruktur ist in der erteilten US-Patentanmeldung Serien-Nr. 08/566,221 (veröffentlicht als US 5,867,184 ) offenbart, wo ein Entlüftungsweg in der Kunststoffabdeckungsbasis gebildet wurde, die dem Elastomer-Abdichtungslippenbauglied zugrunde liegt.
Hier sind die Abdeckungsentlüftungen kleine Luftdurchgänge, die den Druck von innerhalb einer Druckkopf-Abdichtungskammer entlassen, die zwischen dem Abdeckungsbasisabschnitt 172, dem Lippenbauglied 175 und der Druckkopf-Lochplatte definiert ist. Die Abdeckungsentlüftungen 176 verhindern, dass die Düsen einem positiven Druckluftpuls ausgesetzt werden, wenn die Abdeckungs-Abdichtungslippe 175 während der Abdeckung komprimiert wird, sowie während Umgebungsänderungen. In der Vergangenheit wurde üblicherweise ein einzelnes Entlüftungsloch verwendet, um den Dienst bereitzustellen. Das Abdeckungssystem der austauschbaren Reinigungseinheiten 80–86 verwendet ein redundantes Abdeckungs-Entlüftungssystem mit einem Paar aus Entlüftungslöchern 176, die die Abdichtungskammer mit der Haltebauglied-Labyrinthwegoberfläche 168 verbinden, die Durchgänge definiert, die von den Entlüftungslöchern 176 zur Atmosphäre führen. Das Verwenden eines Paars von redundanten Entlüftungslöchern 176 ermöglicht, dass das Abdeckungs-Entlüftungsmerkmal sogar funktioniert, wenn ein Entlüftungsloch mit Tinte verstopft wird, z.B., wenn Tinte durch eines der Wischerblätter 126 oder 128 in eines der Entlüftungslöcher 176 geschoben wird, funktioniert das verbleibende Entlüftungsloch weiterhin. Einzelne Entlüftungslöcher können ebenfalls durch Tinte verstopft werden, die von der Lochplatte nach unten tropfen, wenn dieselbe abgedichtet ist, wodurch die Verwendung der redundanten Entlüftungslöcher 176 ein Entlüften ermöglicht, sollte eines der Entlüftungslöcher verstopft werden.
Die Labyrinthentlüftungs-Kanäle oder -Rillen, die durch die Oberfläche 168 des Abdeckungs-Haltebauglieds 160 definiert werden, sind dimensioniert, um zu verhindern, dass sich Druckdifferenzen während der Abdeckungsbetätigung bilden, während weiterhin ein resistiver Weg zur Dampfdiffusion erzeugt wird, wenn der Druckkopf abgedichtet ist. Abgesehen von der Verwendung von Kanälen oder Rillen auf der Labyrinthoberfläche 168 können angehobene Kugeln ebenfalls verwendet werden, um diese Entlüftungswege zu definieren. Die exakte Dimensionierung und Ausrichtung des Labyrinthentlüftungswegs in dem Abdeckungs-Haltebauglied variiert abhängig von der Größe der Abdichtungskammer, der Anzahl von Druckköpfen, den chemischen Eigenschaften der Tinten und der gewünschten Entlüftung-über-Dampfdiffusion-Charakteristik, die für den bestimmten Tintenstrahl-Druckkopf und den Druckmechanismus ausgewählt ist.
Somit beseitigt die Verwendung des Paars aus redundanten Entlüftungslöchern 176 mit dem Labyrinth-Entlüftungsdurchgang zur Atmosphäre vorteilhaft einen Druckpuls während des Abdeckungsprozesses, während ferner ermöglicht wird, dass das Entlüftungssystem korrekt funktioniert, sogar wenn eines der zwei Entlüftungslöcher verstopft wird.
9 zeigt eine optionale Operation des Abstreifens der Wischer 126, 128, hier für die Schwarz-Druckkopf-Reinigungseinheit 80. Die Wischeranordnung 125 ist derart gezeigt, dass sie sich in der Rückwärtsrichtung 78 in Kontakt mit einem Wischerabstreifer 210 bewegt. Der Abstreifer 210 erstreckt sich nach unten von einer Innenoberfläche einer oberen stationären Wand oder einer Haube 212, die einen Teil des Rahmens der Wartungsstation 70 bildet. Der Abstreifer 210 ist vorzugsweise ein umgekehrtes T-förmiges Bauglied, das eine vordere Wischkante 214, die in Eingriff ist, wenn sich die Wischer in der Rückwärtsrichtung 78 bewegen, und eine hintere Wischkante 215 aufweist, die Schmutz antrifft und von den Wischern nach dem Hindurchbewegen unter der Anordnung 200 entfernt, wenn sie sich dann in der Vorwärtsrichtung 76 bewegt. Ferner ist in der Ansicht aus 9 ein Rückhalte-Vorsprungbauglied 216 gezeigt, das einen Abschnitt der Palette 72 bildet. Der Vorsprung 216 ruht gegen ein Paar aus hervorstehenden Teilen 217 (siehe 3), die sich von dem Äußeren der Basis 102 erstrecken, und dient zum positiven Sichern der Druckkopf-Reinigungseinheit, hier der Einheit 80, innerhalb der Kammer 90 der Palette 72. Die Farbkammern 92, 94, 96 sind ebenfalls mit ähnlichen Haltebaugliedern 216 ausgerüstet, um die entsprechenden Reinigungseinheiten 82, 84 und 86 in denselben zu sichern.
Der Abstreifschritt, dargestellt in 9, kann als ein optionaler Schritt betrachtet werden, wenn überschüssige Mengen an Tintenlösungsmittel 130 im Hinblick auf jene, die oben beschrieben wurden, nicht nur an den Schwarz-Druckkopf 60 sondern auch an die Farb-Druckköpfe 62–64 angebracht werden. Wie oben erwähnt wurde, kann die Menge an Tintenlösungsmittel 130, die durch den Docht 135 aufgebracht wird, ohne weiteres variiert werden, durch Ändern der Umfänge und Abmessungen und der Materialeigenschaften des Reservoirblocks 132, der Dochtbasis 136 und des Dochtbauglieds 135, um die Lösungsmittelmenge zu erhöhen, die auf die Druckköpfe aufgebracht wird. Tatsächlich wurden Experimente im Hinblick auf den Schwarz-Druckkopf 60 durchgeführt, wo eine erhöhte Menge an Fluid 130 auf den Druckkopf aufgebracht wurde, durch Erhöhen der Frequenz der Lösungsmittelaufbringung, was zu einem Tintenstrahl-Tintenlösungsmittel-Aufbringungssystem ohne Abstreifer führte, wie in 4 dargestellt ist.
Es hat sich herausgestellt, dass eine Ansammlung des Lösungsmittels 130 und des Tintenrests auf den Wischern unter Einwirkung der Schwerkraft abwärts läuft, entlang der Wischer und in eine Hilfswischerkammer 220, die durch die Basis 102 definiert wird, wie in 4 durch die Tintenlösungsmitteltropfen und die Tintenrest-Mischung 218 gezeigt ist. Diese Lösungsmittel- und Tintenrest-Mischung 218 kann dann durch eine Öffnung 222, die durch die Schwarzwischer-Befestigungswand 116 definiert wird, in das Hauptspeibecken 108 fließen. Es ist offensichtlich, dass ähnliche Modifikationen an den Farbreinigungseinheiten 82–86 durchgeführt werden können, mit dem Einschluss des Tintenlösungsmittel-Applikatordochts 135 und des Reservoirblocks 132 unter jeder Abdeckungsanordnung innerhalb der Kammer 106. Auf ähnliche Weise kann die Farbwischerwand 118 mit einer Öffnung ähnlich zu der Öffnung 222 modifiziert werden, um zu ermöglichen, dass die Kombination aus Tintenrest und PEG von den Farbwischern nach unten tropft, für eine Absorption in dem Speibeckenpuffer 124. Natürlich ist es ebenfalls offensichtlich, dass es bei einem solchen Abstreifersystem wünschenswert sein kann, den Bodenabschnitt des Schwarz-Speibeckens 108 mit einem absorbierenden Material zu verkleiden, wie z.B. einer kleineren Version des Absorbers 124, um beim Absorbieren dieses zusätzlichen Flusses aus Tintenlösungsmittel 130 und Tintenrest 218, 224 zu helfen, die von den entsprechenden Wischern 128, 126 tropfen.
Somit ist eine Vielzahl der Vorteile dem Verwenden des Schwerkraft-Tropfverfahrens zum Reinigen der Wischer durch die Verwendung eines zusätzlichen Betrags an Tintenlösungsmittel zugeordnet, wie in 4 gezeigt ist. Zum Beispiel wird durch Beseitigen des Wischerabstreifers 210 der stationäre Abschnitt 212 des Wartungsstationsrahmens vereinfacht, nicht nur in seinem Aufbau sondern auch in der Art und Weise, wie er geformt werden kann. Ferner ermöglicht dieses Schwerkraft-Tropfverfahren weiterhin, dass die Wischeranordnung 125 selbstreinigend ist, was die Wartungszeit beseitigt, die für den Abstreifschritt erforderlich ist, der in 9 gezeigt ist, und so wird weniger Zeit für die Druckkopfwartung benötigt. Zusätzlich wurden Wischerabstreifer in anderen Tintenstrahl-Druckeinheiten verwendet, wie z.B. den Modellen der Tintenstrahldrucker DeskJet^®, Reihe 800, Reihe 700 und HP 2000C der Hewlett-Packard Company. Als bei diesen früheren Vorrichtungen abgestreift wurde, wurde der Tintenrest von den Wischer blättern geworfen, nachdem er unter dem Abstreifer vorbeibewegt wurde, wobei diese fliegende Tinte häufig an unerwünschten Orten landete. Somit kann die Verwendung des Schwerkraft-Tropfverfahrens zum Reinigen der Wischer, gezeigt in 4, nicht nur die Vorteile des Vereinfachens des Teileaufbaus und der Wartungsverschnellerung aufweisen sondern kann ferner die Zuverlässigkeit der austauschbaren Wartungsstation 70 erhöhen.
Ferner kann die Beseitigung eines Wischerabstreifers 210 besonders nützlich sein, wenn unterschiedliche Tintentypen austauschbar innerhalb desselben Trägerabschnitts des Druckkopf-Wagens 40 verwendet werden. Somit, wenn die Wischerabstreifer beseitigt werden, kann keine Querverschmutzung von einem Tintentyp mit einem anderen Tintentyp an den Wischerabstreifern erfolgen, wenn die Tintenkassetten ausgetauscht werden. Der Bedarf nach einem separaten Wischerabstreifer erhöht die Komplexität der Wartungsstation, wie z. B. bei dem Farbtintenstrahldrucker HP 2000C der Hewlett-Packard Company, der zwei Motoren benötigt, um das Lösungsmittel auf die Wischer aufzubringen, dann das Lösungsmittels entlang der Druckköpfe zu wischen, gefolgt von dem Abstreifen der Wischer an einem stationären Abstreifer. Andere Wischerabstreifer wurden ferner als ein fester Teil der Wartungsstation entworfen, wie z.B. bei folgenden Produkten der Hewlett-Packard Company: Tintenstrahldrucker DeskJet^® der Reihe 700 und der Reihe 800; Tintenstrahldrucker DesignJet^® der Reihe 600, der Reihe 700 und der Reihe 800; Tintenstrahldrucker DesignJet^® 25000P; und dem Drucker HP 2000C. Andere Wischerabstreifer wurden als ein Teil des Stifts selbst entworfen, der leider einen Rest während des Druckens ansammelt, was zu einer Faserverfolgung und anderen Druckdefekten führt. Tatsächlich werden sogar an Systemen mit austauschbaren Wartungsstationen, die einen Abstreifer verwenden, der dauerhaft an dem Wartungsstationsrahmen befestigt ist, nach dem Ersetzen der Wartungsstationsmodule die neuen Wischer mit dem Rest verschmutzt, der auf dem Abstreifer durch das Reinigen der Wischer des vorangehenden Reinigermoduls verbleibt. Somit wird bei einigen Implementierungen die Verwendung eines separaten Wischerabstreifers 210 ein optionales Merkmal und keine Notwendigkeit wie bei früheren Druckerentwürfen, wenn ein Tintenlösungsmittel 130 verwendet wird, insbesondere wenn dasselbe unter Verwendung des Dochtapplikators 135 aufgebracht wird.
10 stellt die Endoperation der Druckkopf-Reinigungseinheiten 80–86 dar, wo die Palette 72 rückwärts in der Richtung des Pfeils 78 bewegt wurde, bis die Vorderwischer 190 in Störkontakt mit der Verbindungsfläche 202 ihrer jeweiligen Druckköpfe sind, wie z.B. dem Druckkopf 16. Sobald sie in Wischkontakt ist, bleibt die Palette 72 stationär, während der Druckkopfwagen 40 rückwärts und vorwärts entlang der X-Achsen-Richtung bewegt wird, die ebenfalls entlang der Bewegungsachse 38 ist. Dieser Vorderwisch-Schritt entfernt einen ungewollten Tintenrest und Tintenlösungsmittel 130, die auf diesem Abschnitt des Stifts verbleiben. Der Vorderabschnitt des Druckkopfs kommuniziert elektrische Signale zwischen den Abfeuerwiderständen und einem elektrischen Verbindungsabschnitt 230 des Stifts 50. Die Stiftverbindung 230 empfängt Signale von der Steuerung 30 über einen zusammenpassenden Verbindungsabschnitt 232 des Wagens 40, wobei jeder der Verbindungsabschnitte 230 und 232 eine mechanische/elektrische Verbindung zwischen den Stiften 50–56 und dem Wagen 40 bildet. Ein Tintenrest oder Flüssiglösungsmittel 130, das auf dem Vorderabschnitt 202 verbleibt, könnte nach oben migrieren, durch Kapillarkräfte oder durch die Entfernung und Ersetzung des Stifts durch den Kunden, und könnte einen Kurzschluss zwischen den Verbindungen 230, 232 verursachen, was zu einem potentiellen Stiftausfall oder einem Ausfall von einigen der Düsen führt, was Druckdefekte ergibt.
In der Vergangenheit wurden Vorderwischer bei den Modellen DesignJet^® 2000 und 2500 der Tintenstrahldrucker der Hewlett-Packard Company verwendet. Während andere Verbindungs wischer vorgeschlagen wurden, waren diese üblicherweise entweder feste Wischer, die an einem stationären Abschnitt des Wartungsstationsrahmens angeordnet waren, wie bei den erwähnten Einheiten von DesignJet^®, oder ein Wischer, der an dem Druckkopfwagen befestigt war. In jedem Fall waren diese Verbindungsvorderwischer dauerhafte Teile der Tintenstrahldruckeinheit und konnten somit nur mit einem Wartungsanruf ersetzt werden. Tatsächlich war es ein weiterer Nachteil der Vorderwischer bei den DesignJet^®-Einheiten, dass derselbe Wischer verwendet wurde, um alle vier Stifte zu wischen, was zu Querverschmutzungen der Tinten führen konnte, die dann zufällig von der Verbindung über die Düsenplatte durch die Wischer gewischt werden konnte.
Somit ist es ein bedeutender Vorteil des Vorderwischers 190 an den Reinigungseinheiten 80–86, dass die Vorderwischer jedes Mal ersetzt werden, wenn die Reinigungseinheiten 80–86 ersetzt werden. Ferner beseitigt das Verwenden eines separaten Vorderwischers 190 für jeden Druckkopf 60–66 jede Möglichkeit einer Querverschmutzung von Tinten. Zusätzlich dazu verhindert die Verwendung der Vorderwischer 190, dass sich ein Tintenrest und Tintenlösungsmittel 130 entlang der Verbindungsabschnitte 202 der Druckköpfe 60–66 ansammeln, die sich ohne die Vorderwischer 190 schließlich aufbauen und unter dem Gewicht der Schwerkraft auf ein Medium während eines Druckauftrags tropfen können, wodurch der Druckauftrag ruiniert wird. Zusätzlich dazu entfernt die Verwendung der Vorderwischer 190 einen Teil des Tintenrests von dem Druckkopf, der anderweitig durch die Wischeranordnung 125 entfernt werden würde, und in dem Fall eines festen Wischerabstreifers, wie in 9 gezeigt ist, an demselben angesammelt werden würde. Somit verhindert die Verwendung der Vorderwischer 190 einen übermäßigen Tintenaufbau an dem Abstreifer 210. Vorzugsweise ist der Vorderwischer 190 aus demselben Material aufgebaut, wie oben für die Wischeranordnung 125 beschrieben ist, obwohl andere federnde Materialien bei anderen Implementierungen bevorzugter sein können. Ferner, abgesehen von dem bloßen Entfernen von Abfall tinte und Tintenlösungsmittel, entfernt der Vorderwischer ferner Tintenaerosol, was schwebende, über Luft übertragene Tintenpartikel sind, die während des Tropfenausstoßes erzeugt werden und entweder das Druckmedium oder die Speibecken 108, 124 verfehlt.
11 ist ein Flussdiagramm, das eine Art und Weise zum Betreiben der austauschbaren Wartungsstation 70 darstellt, um die Druckköpfe 60–66 zu warten, die in dem Wagen 40 installiert sind. Bei dem Flussdiagramm aus 11 beziehen sich die Blöcke in der linken Spalte alle auf eine Bewegung der Wartungsstationspalette 72, während sich die Blöcke in der rechten Spalte alle auf eine Bewegung des Druckkopfwagens 40 entlang der Bewegungsachse 38 beziehen. Eine Bewegung von sowohl der Wartungsstationspalette 72 als auch des Wagens 40 ist ansprechend auf Steuerungssignale, die von der Plottersteuerung 30 empfangen werden. Hier beginnt die Wartungsroutine nach einer Fertigstellung eines Druckauftrags, wobei der Wagen 40 in der Druckzone 35 angeordnet ist. Bei einem ersten Schritt 240 wird die Wartungsstationspalette 72 in der Richtung 76 zu einer Voll-Vorwärts-Position bewegt, angezeigt in 11 als "Vorwärts 76", wohingegen die Rückwärtsbewegung in 11 angezeigt ist als "Rückwärts 78", wobei sich beide auf die Pfeile 76 und 78 in den Zeichnungsfiguren beziehen. Der erste Schritt 240 wird gefolgt von Schritt 242, wo der Wagen in die Wartungsregion 42 eintritt.
Sobald sie sich in der Wartungsregion 42 befindet, kann die Wartungsstationspalette 72 den optionalen Schritt 244 des Rückwärtsbewegens 78 ausführen, um die Druckköpfe zu wischen, wie in durchgezogenen Linien in 7 gezeigt ist. Die Bezugnahmen auf das Wischen in dem Flussdiagramm aus 11 beziehen sich nur auf 7, obwohl impliziert wird, dass das Wischen in durchgezogenen Linien in 7 von Schritt 244 gezeigt ist. Nach dem optionalen Schritt 244, oder wenn derselbe nicht ausgeführt wird, dann nach dem Schritt 242, ist ein weiterer Schritt 246, bei dem die Wartungsstationspalette 72 in der Rückwärtsrichtung 78 zu einer Speiposition bewegt wird, wie in 4 und 5 für die Schwarz- bzw. Farb-Druckköpfe gezeigt ist. Bei Schritt 248 sei angenommen, dass der Wagen 40 die Druckköpfe 60–66 über dem entsprechenden Speibecken 108 und den Absorbierern 124 positioniert hat, so dass die Stifte dann schwarze Tinte 196 und Farb-Tinte 196 speien, wie in 4 bzw. 5 gezeigt ist.
Nach dem Schritt des Speiens kann die Wartungsstationspalette 72 den optionalen Schritt 250 des Bewegens in der Vorwärtsrichtung 76 durchführen, um die Druckköpfe von jeglichem Tintenrest abzuwischen, wie in durchgezogenen Linien in 7 gezeigt ist. Nach diesem optionalen Wischschritt bewegt die Wartungsstationspalette 72 sich dann in der Rückwärtsrichtung 78 bei Schritt 252, bis der Lösungsmitteldocht 135 in der Position in gestrichelten Linien aus 7 ist. In dieser Position, wenn der Docht 135 gegen den Schwarz-Druckkopf 60 drückt, wird Schritt 254 ausgeführt, bei dem der Wagen 40 den Schwarz-Druckkopf 60 vorsichtig rückwärts und vorwärts entlang der Bewegungsachse 38 hin- und herbewegen kann, um ein zusätzliches Lösungsmittel 130 von dem Applikator 135 dochtmäßig fließen zu lassen, zur Aufbringung auf der Vorderkante 200 des Druckkopfs.
Nach dem Lösungsmittel-Aufbringsschritt 254 kann der Wischschritt 250 optional wiederholt werden. Danach lokalisiert der Wagen 40 dann die Druckköpfe 60–66 bei Schritt 256 benachbart zu den Abdeckungen 170, wo der Schlittenbetätiger 150 und die Nockenfolger 152 in gestrichelten Linien in 8 gezeigt sind. Nachfolgend zu Schritt 256 bewegt sich die Wartungsstationspalette 72 dann in der Rückwärtsrichtung 78 bei Schritt 258, um die Abdeckungen 170 zur Abdichtung anzuheben, wie durch den Übergang des Abdeckungsschlittens von der Position in gestrichelter Linie in 8 zu der Position in durchgezogener Line gezeigt ist. Nachfolgend zu dem Abdichtungs- oder Abdeckungs-Schritt 258, um die Druckköpfe 60–66 zum Drucken bereitzumachen, wird Schritt 260 durchgeführt, wo sich die Wartungsstationspalette 72 in der Vorwärtsrichtung 76 bewegt, um die Abdeckung der Druckköpfe zu beseitigen. Als ein Teil dieses Schritts der Beseitigung der Abdeckung 260, kann optional ein Speien der Druckköpfe ausgeführt werden, wie oben im Hinblick auf den Speischritt 248 beschrieben ist, wie in 4 und 5 gezeigt ist, und diesem Speien kann ein optionaler Wischschritt folgen, wie z.B. die Schritte 244, 250, wie in durchgezogenen Linien in 7 gezeigt ist.
Nach dem Schritt des Entfernens der Abdeckung 260 kann der Wagen 40 kurzzeitig aus der Wartungsregion 242 bei Schritt 262 austreten und in die Druckzone 35 eintreten, was der Palette 72 ermöglicht, sich bei Schritt 264 rückwärts zu bewegen. Der Schritt 264 ist ein Abstreifschritt, wo die Palette 72 die Druckkopf-Wischeranordnungen 125 bewegt, so dass der Abstreifer 210 die Wischer 125 reinigen kann, durch Hin- und Her-Bewegen der Wartungsstationspalette in der Vorwärts- und Rückwärts-Richtung 76, 78, wie in 9 gezeigt ist. Wie vorangehend erwähnt wurde, ist der Abstreifschritt 264 ein optionaler Schritt, wenn Tintenlösungsmittel durch Applikatoren 135 auf alle Druckköpfe 60–66 unter Verwendung des Schwerkraft-Tropfverfahrens aufgebracht wird, um die Wischer zu reinigen, wie in 4 dargestellt ist. Bei einem Vorderwischschritt 266 bewegt sich die Wartungsstationspalette 72 in der Vorwärtsrichtung 76, um die Vorderwischer 190 zu positionieren, wie in 10 gezeigt ist. Nach dem Vorderwischschritt 266 tritt der Wagen 40 dann wieder in die Wartungsregion 42 ein, bei Schritt 268, und bewegt sich rückwärts und vorwärts hin und her entlang der Bewegungsachse 38 für einen Vorderwischschritt. Nach dem Vorderwischschritt 268 erfolgt ein Austrittsschritt 270, bei dem der Wagen 40 wieder aus der Wartungsregion 42 austritt, um in die Druckzone 35 einzutreten, wie in 1 gezeigt ist, um einen Druckauftrag auszuführen. Nach dem Austrittsschritt 270 wird bei Schritt 272 die Wartungsstationspalette 72 in der Rückwärtsrichtung 78 zu einer Ruheposition unter der stationären Wartungsstationshaube 272 bewegt, was die Wartungsroutine abschließt.
Zusammenfassung
Somit wird eine Vielzahl von Vorteilen realisiert, durch Verwendung der austauschbaren Wartungsstation 70, was die Fähigkeit umfasst, die Druckkopfreinigungseinheiten 80–86 über die Lebensdauer des Druckmechanismus 20 auszutauschen. Beim Erörtern der verschiedenen Komponenten und Teilsysteme der Reinigungseinheiten 80–86 wurden verschiedene Vorteile oben erwähnt. Ferner ist es aus einer Erörterung der Wartungsroutine im Hinblick auf das Flussdiagramm aus 11 offensichtlich, dass ein Verfahren zum Warten eines Tintenstrahldruckkopfs, Wischschritte, wie z. B. 244, Speischritte 248, Lösungsmittel-Aufbringungsschritte 254, Abdeckungsschritte 258, einen Schritt zum Entfernen der Abdeckung 260, einen Abstreifschritt 264 und einen Vorderwischschritt 266 umfasst, die oben vollständig beschrieben wurden, wobei das Verfahren aus 11 ferner verschiedene optionale Schritte und Abänderungen offenbart, die bei spezifischen Implementierungen durchgeführt werden können. Ferner wurden zwei alternative Möglichkeiten zum Reinigen der Wischer 125 gezeigt, eine im Hinblick auf 10, wo ein Tintenrest von den Wischern abgestreift wird, und ein alternatives Schwerkraft-Tropfverfahren, das im Hinblick auf 4 beschrieben wurde, bei dem der Abstreifer 210 unnötig wird. Es ist offensichtlich, dass eine Vielzahl von anderen geringen Modifikationen verwendet werden kann, um eine austauschbare Wartungsstationseinheit für verschiedene Implementierungen aufzubauen, während weiterhin die verschiedenen Konzepte und Verfahren implementiert werden, die hierin offenbart sind. Zum Beispiel, während diese Druckkopf-Wartungskonzepte in dem Konzept eines sich hin- und herbewegenden Druckkopfs dargestellt wurden, ist es offensichtlich, dass sie auf eine Wartung von anderen Typen von Druckköpfen ausgedehnt werden können, wie z.B. einen Sei tenbreite-Array-Druckkopf, der dauerhaft die Breite der Druckzone erweitert.

Claims

Ein Abdeckungssystem zum Abdichten eines Tintenstrahldruckkopfs (60, 62, 64, 66) in einem Tintenstrahldruckmechanismus (20), das folgende Merkmale umfasst: eine Basis (102), die eine Nockenoberfläche (110) definiert; einen Schlitten (150) mit einem Nockenfolger (152), der die Nockenoberfläche (110) für die Bewegung zwischen einer Ruheposition und einer Abdichtungsposition in Eingriff nimmt; eine Abdeckungslippe (170), die durch den Schlitten (150) getragen wird und konfiguriert ist, um den Druckkopf (60, 62, 64, 66) abzudichten, wenn der Schlitten in der Abdichtungsposition ist; eine Feder (155), die das Abdeckungshaltebauglied (160) von dem Schlitten (150) weg und zu dem Druckkopf (60, 62, 64, 66) hin vorspannt; und ein Abdeckungshaltebauglied (160), das kardanisch (156, 158, 159, 162, 164, 165) auf dem Schlitten (150) gelagert ist; und eine Aktivierungswand (151), die sich von dem Abdeckungsschlitten (150) über die Abdeckungslippe (170) hinaus erstreckt, um einen Abschnitt des Druckkopfs (60, 62, 64, 66) in Eingriff zu nehmen und um den Schlitten (150) von der Ruheposition zu der Abdichtungsposition zu bewegen, durch eine lineare Bewegung (76) der Basis (102), während der Druckkopf (60, 62, 64, 66) stationär bleibt, wobei die Aktivierungswand (151) gegenüberliegende erste und zweite Oberflächen aufweist, wobei die erste Oberfläche Ausrichtungsrippen (204) umfasst und durch den Abschnitt des Druckkopfs (60, 62, 64, 66) in Eingriff genommen ist.
Ein Abdeckungssystem gemäß Anspruch 1, wobei das Abdeckungssystem ferner eine Rückstellfeder (120) umfasst, die die zweite Oberfläche der Aktivierungswand (151) in Eingriff nimmt, um den Schlitten (150) zu der Ruheposition vorzuspannen.
Ein Abdeckungssystem gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem das Abdeckungshaltebauglied (160) ein Paar von Abdeckungslippenbefestigungsflanschen (166) aufweist, die sich von demselben erstrecken; und wobei die Abdeckungslippe (170) einen Basisabschnitt (172) aufweist, der ein Paar von Befestigungslöchern (174) definiert, die sich durch denselben erstrecken, die jeweils angeordnet sind, um einen zugeordneten des Paars von Abdeckungslippenbefestigungsflanschen (166) zu umgeben.
Ein Abdeckungssystem gemäß Anspruch 3, bei dem jeder Befestigungsflansch (166) einen Kanal mit einem ersten Durchmesser aufweist, wobei jeder Kanal in einem Kopf endet, der einen zweiten Durchmesser aufweist, der größer ist als der erste Durchmesser.
Ein Abdeckungssystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche zum Abdichten eines Tintenstrahldruckkopfs (60, 62, 64, 66) in einem Tintenstrahldruckmechanismus (20) mit einer Wartungsstation (70) mit einer beweglichen Palette (72), die eine Kammer (90, 92, 94, 96) definiert, wobei die Basis (102) austauschbar in der Kammer (90, 92, 94, 96) aufgenommen wird, wobei die Basis (102) den Abdeckungsschlitten (150) trägt, wobei die Palette (72) die lineare Bewegung (76, 78) liefert.
Ein Tintenstrahldruckmechanismus (20), der folgende Merkmale umfasst: einen Tintenstrahldruckkopf (60, 62, 64, 66), der sich entlang einer Bewegungsachse (38) hin- und herbewegt; und ein Abdeckungssystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
Ein Tintenstrahldruckmechanismus gemäß Anspruch 6, bei dem die lineare Bewegung der Basis in einer Richtung (76, 78) orthogonal zu der Bewegungsachse (38) auftritt (102).
Ein Verfahren zum Abdichten eines Tintenstrahldruckkopfs (60, 62, 64, 66) in einem Tintenstrahldruckmechanismus (20), das folgende Schritte umfasst: Bewegen des Druckkopfs (60, 62, 64, 66) entlang einer Bewegungsachse (38) zu einer Abdichtungsposition; Drücken einer Betätigungswand (151) eines Abdeckungsschlittens (150) in Eingriff mit einem Abschnitt des Druckkopfs durch eine lineare Bewegung in einer Richtung (76, 78) im wesentlichen orthogonal zu der Bewegungsachse (38) ist, während der Druckkopf (60, 62, 64, 66) stationär bleibt; Ausrichten des Schlittens (150) direkt mit dem Druckkopf durch Ausrichtungsrippen (204), die auf einer ersten Oberfläche der Aktivierungswand (151) vorgesehen sind, die den Abschnitt des Druckkopfs (60, 62, 64, 66) in Eingriff nehmen; und während dem Drückschritt, Erhöhen einer Abdeckungslippe (170), die durch den Schlitten (150) getragen wird, in Abdichtungskontakt mit dem Druckkopf (60, 62, 64, 66) durch eine Nockenwirkung (110, 152, 182).