DE10103985A1 - Zusammengesetzter Wischer für Tintenstrahldruckköpfe - Google Patents

Abstract

Eine zusammengesetzte Wischeranordnung zum Säubern eines Tintenstrahldruckerkopfes in einem Tintenstrahldruckmechanismus von Tintenresten hat ein Wischerblatt mit einem ersten Abschnitt aus einem ersten Elastomerwerkstoff und einen zweiten Abschnitt aus einem zweiten Elastomerwerkstoff, der von dem ersten Elastomerwerkstoff verschieden ist. Das Wischerblatt kann auch einen dritten Abschnitt aus einem driten Elastomerwerkstoff aufweisen, der von den ersten und zweiten Elastomerwerkstoffen verschieden ist. Die zusammengesetzte Konstruktion des Wischerblattes erlaubt eine Werkstoffauswahl für die unterschiedlichen Abschnitte des Wischerblattes, welche den unterschiedlichen Funktionen des betreffenden Abschnittes am besten gerecht wird.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein Tintenstrahldruckmechanismen und insbesondere zusam­ mengesetzte Wischer zum Säubern eines Tintenstrahldruckkopfes von Tintenresten.

Tintenstrahldruckmechanismen setzen Tintenpatronen, oft "Schreibstift" ("pen") genannt, ein, welche Tropfen färbender Tinte, im folgenden allgemein als "Tinte" bezeichnet, auf ein Blatt auswerfen. Jede Patrone hat einen Druckkopf mit sehr kleinen Düsen, durch welche Tinten­ tropfen abgefeuert werden. Um eine Darstellung zu drucken, wird der Druckkopf über das Blatt hin- und hergetrieben, wobei er während seiner Bewegung Tintentropfen in einem ge­ wünschten Muster auswirft. Der spezielle Tintenauswerfmechanismus im Druckkopf kann eine Vielzahl von unterschiedlichen Ausgestaltungen haben, die dem Fachmann bekannt sind, z. B. in piezo-elektrischer oder thermischer Druckkopftechnologie. Z. B. sind zwei bekannte Tintenauswerfmechanismen in den US-Patenten 5,278,584 und 4,683,481 beschrieben. In einem thermischen System ist eine Sperrschicht enthaltend Tintenkanäle und Verdampfungs­ kammern zwischen einer Düsenplatte und einer Substratschicht angeordnet. Diese Substrat­ schicht enthält üblicherweise lineare Gruppen von Heizelementen, wie Widerständen, welche unter Strom gesetzt werden, um die Tinte in den Verdampfungskammern aufzuheizen. Auf grund der Aufheizung wird ein Tintentropfen aus einer zum betätigten Widerstand zugehöri­ gen Düse ausgeworfen. Durch wahlweises Betätigen der Widerstände bei Bewegung des Druckkopfes über das Blatt wird die Tinte in einem Muster auf das Druckmediumblatt ausge­ trieben, um eine gewünschte Darstellung (z. B. ein Bild, ein Diagramm oder Text) zu schaf­ fen.

Um den Druckkopf zu reinigen und zu schützen, ist üblicherweise eine Wartungsstation vor­ gesehen, welche von dem Druckerchassis getragen wird, so daß der Druckkopf zur Wartung über die Wartungsstation verfahren werden kann. Für die Lagerung oder während Nichtdruck- Perioden verfügen die Wartungsstationen üblicherweise über ein Abdecksystem, welches im wesentlichen die Druckkopfdüsen gegen Verunreinigungen und Austrocknen abdichtet. Eini­ ge Abdeckungen sind ferner so konstruiert, daß sie ein Unterdrucksetzen erleichtern, indem eine Verbindung zu einer Pumpeinheit hergestellt wird, welche ein Vakuum am Druckkopf erzeugt. Im Betrieb werden Verstopfungen im Druckkopf periodisch durch Abfeuern einer Anzahl Tintentropfen durch jede Düse in einem als "Spucken" bezeichneten Prozeß beseitigt, wobei die ausgespuckte Tinte in einem "Spuckreservoir" der Wartungsstation gesammelt wird. Zum Abwischen nach dem Spucken, Abdecken oder gelegentlich während des Druc­ kens verfügen die meisten Wartungsstationen über einen elastomeren Wischer, welcher die Druckkopfoberfläche abwischt, um Tintenreste, wie auch jeglichen Papierstaub oder andere Fremdpartikel zu entfernen, die sich auf dem Druckkopf angesammelt haben. Die Wischakti­ on wird gewöhnlich durch eine Relativbewegung zwischen Druckkopf und Wischer erzeugt, z. B. durch Bewegen des Druckkopfs über den Wischer, durch Bewegen des Wischers über den Druckkopf oder durch Bewegen sowohl des Druckkopfes als auch des Wischers.

Um Klarheit und Kontrast des Druckbildes zu verbessern, haben sich neuere Entwicklungen auf die Verbesserung der Tinte selbst konzentriert. Um schnelleres, wasserfesteres und licht­ festeres Drucken mit deckenderem Schwarz und lebhafteren Farben zu erzielen, wurden Tin­ ten auf Pigmentbasis entwickelt. Diese Pigmenttinten haben einen höheren Bestandteil an Feststoffen als die früheren auf Farbstoff (dye) basierenden Tinten, was zu höherer optischer Dichte der neuen Tinten führte. Beide Tintenarten trocknen schnell, was dem Tintenstrahl­ druckmechanismus gestattet, Darstellungen hoher Qualität auf leicht erhältlichem und wirt­ schaftlichem Normalpapier wie auch auf jüngst entwickelten spezialbeschichteten Papieren, Transparentpapier, Gewebe und anderen Druckmedien abzubilden.

Bei der Entwicklung neuer Druckkopfkonstruktionen geht die Tendenz der Industrie zum Ein­ satz von permanenten oder semi-permanenten Druckköpfen, in "Achsenversatz" ("Off-axis")- Druckern. In einem Achsenversatz-System führt der Druckkopf lediglich einen kleinen Tin­ tenvorrat über die Druckzone mit sich, wobei dieser Vorrat über eine Rohr- bzw. Schlauchanordnung aufgefüllt bzw. ergänzt wird, welche Tinte von einem stationären "Ach­ senversatz"-Reservoir liefert, das an einem entfernten, stationären Ort im Drucker angeordnet ist. Da diese permanenten oder semi-permanenten Druckköpfe lediglich einen kleinen Tinten­ vorrat mit sich führen, können sie räumlich kleiner als ihre Vorgänger, die austauschbaren Tintenpatronen, gestaltet werden. Kleinere Druckköpfe führen zu kleineren Druckmechanis­ men mit kleinerer Aufsatzfläche ("footprint"), so daß weniger Schreibtischplatz erfordert ist, um den Drucker betriebsbereit aufzustellen. Kleinere Druckköpfe haben geringere Abmes­ sungen und sind leichter, so daß kleinere Schlitten, Lager und Antriebsmotoren eingesetzt werden können, was für den Verbraucher zu einem wirtschaftlicheren Drucken führt.

Mit diesen Achsenversatz-Drucksystemen sind eine Reihe von Vorteilen verbunden; jedoch erfordert die permanente und semi-permanente Natur dieser Drucker besondere Vorkehrungen für die Wartung, insbesondere, bezüglich des Abwischens von Tintenresten von den Druck­ köpfen. In der Vergangenheit hatten die Druckkopfwischer ein einzelnes oder ein doppeltes Wischblatt aus einem elastomeren Werkstoff oder Kunststoff. Eine ältere Wischerblattanord­ nung besaß einen zusammengesetzten Wischer, dessen eine Seite aus einem Elastomerwerk­ stoff und dessen andere Seite aus einem absorbierenden Gewebewerkstoff, ähnlich einem Filz, bestand. Dieses zusammengesetzte, absorbierende Wischerblatt hatte im Grundsatz eine Sandwich-Struktur, wobei ein Haftmittel zum Verbinden des Filzkissens mit einer Seitenflä­ che des im übrigen herkömmlich gestalteten elastomeren Wischerblattes verwendet wurde. Anscheinend wurde die Filzhälfte des Wischerblattes dazu eingesetzt, die flüssigen Tintenre­ ste zu absorbieren. Dabei saugte das Filzmaterial aufgrund von Kapillarkräften die Tintenreste von der Wischerspitze weg.

In früheren Druckkopf-Wischverfahren wurde üblicherweise der Druckkopf über den Wischer in Richtung parallel zur Scann-Achse des Druckkopfes verfahren. In einem Drucker wurden die Wischer zum Wischen um eine Achse senkrecht zur Druckkopf-Scann-Achse gedreht. Heutzutage haben die meisten Tintenstrahldruckköpfe Düsen, die in zwei linearen Gruppen angeordnet sind, welche senkrecht zur Scann-Achse verlaufen. Bei Einsatz der früheren Wischverfahren wurde die erste Düsenreihe abgewischt, worauf die anderen Reihen der Dü­ sen abgewischt wurden. Während diese früheren Wischverfahren sich als zufriedenstellend bei Einsatz herkömmlicher, auf Farbstoff basierender Tinten bewährt haben, waren sie leider nicht akzeptabel für zahlreiche neue, schnell trocknende Pigmenttinten.

Eine zweckgerechte Wartungsstations-Konstruktion für Pigmenttinten bestand in einer Dreh­ vorrichtung, die zuerst in DeskJet® 850C- und 855C-Farbtintenstrahldruckern und später in DeskJet® 820C- und 870C-Farbtintenstrahldruckern der Anmelderin verkauft wurden. Bei dieser Drehvorrichtung waren die Wischer, Drucktreiber und Kappen auf einem motorbetä­ tigten Tümmler montiert. Diese Patronen wurden unter Einsatz einer orthogonalen Wisch­ technik abgewischt, wobei die Wischer entlang der Länge der linearen Düsengruppen liefen, wobei sie die Tinte längs der Düsenreihen von einer Düse zur nächsten streiften, die als Lö­ sungsmittel diente, um an der Düsenplatte gesammelte Tintenreste aufzubrechen. Eine Noc­ kenvorrichtung bewegte einen horizontalen Arm, welcher einen Wischerkratzer in eine Stel­ lung zum Reinigen der Wischer von Tintenresten bei deren Vorbeidrehen abreinigte. Der Kratzarm hatte Kapillarkanäle an seiner Unterseite, die von der Kratzerspitze zu einem absor­ bierenden Löschkissen reichten.

Ein translatorisches oder orthogonal gleitendes Wischsystem wurde von der Anmelderin zu­ erst in den DeskJet® 720C- und 722C-Farbtintenstrahldruckern verkauft. Die Wischer wur­ den unter einem stationären, horizontalen, starren Kunststoffwischerarm gleitend bewegt, um jeglichen anklebenden Tintenrest abzustreifen. Der Wischerarm hatte einen umgekehrt T- förmigen Kopf, der dazu beitrug, die Wischer sauber zu kratzen. Ein anderes Wischersystem mit Verwendung einer rotatorischen und einer vertikalen Bewegung wurde von der Anmelde­ rin zuerst in dem DeskJet® 2000C-Professional Series-Farbtintenstrahldrucker verkauft. Dies war eines der ersten Wartungsstationssysteme in einem Hewlett-Packard-Tintenstrahldrucker mit Verwendung eines Tintenlösungsmittels, insbesondere Polyethylenglycol (PEG), um die Druckköpfe zu reinigen und zu schmieren. Diese Wartungsstation erforderte zwei kostspielige Motoren zum Betreiben der Wartungsstation, um deren Wartungskomponenten sowie vertikal als auch rotatorisch zu bewegen.

Die meisten früheren Wischer bestanden üblicherweise aus einem einzigen elastomeren Werkstoff oder aus einem Kunststoff, was Kompromisse bezüglich der Flexibilität der Wi­ scher einerseits und der Wischerspitzeneigenschaften andererseits erforderte. Da die gesamte Wischerkonstruktion aus dem gleichen Werkstoff bestand, war es unmöglich, die Material­ eigenschaften der Wischerspitze, welche den Druckkopf berührt, kompromißlos hinsichtlich der Flexibilität des Blattes zu bestimmen.

Flexibilität des Wischerblattes ist wichtig aus verschiedenen Gründen. Beispielsweise be­ stimmt die Flexibilität des Wischerblattes die Größe der Normalkraft, welche auf die Düsen­ platte ausgeübt wird. Hierbei bedeutet der Ausdruck "Normalkraft" nicht die reguläre Größe der Kraft sondern vielmehr den Ingenieurbegriff, welcher die Normalkraft in Richtung senk­ recht zur Ebene der Düsenplattenoberfläche meint. Die Größe der auf die Düsenplatte ausge­ übten Normalkraft beeinflußt die Wischfähigkeit der Wischer. Eine zu große Normalkraft kann die Düsenplatte beschädigen. Tatsächlich können bei zu großer Normalkraft in einigen Druckern die Druckköpfe von ihren Schlitten-Bezugsausrichtungen abgesetzt werden. Tan­ gentiale Kräfte oder Scherkräfte in Wischrichtung sind ebenfalls wichtig, um ein adäquates Reinigen der Druckköpfe zu gewährleisten, und diese Kräfte werden ebenfalls durch das Ausmaß der Wischerbiegung beeinflußt.

Die Flexibilität der Wischer wird ferner dazu eingesetzt, die Summe der Toleranzen (toleran­ ce stack) der Wartungsstations-Komponenten, nämlich des Druckers, des Tintenstrahldruck­ kopfes und des Tintenstrahlschlittens, auszugleichen. Der Begriff "Summe der Toleranzen" (tolerance stack) meint die Akkumulation der verschiedenen Fertigungstoleranzen der Kom­ ponenten, die zum Aufbau eines speziellen Tintenstrahldruckers benötigt werden, wobei eini­ ge Komponenten bei der maximal zulässigen Größe und andere bei der minimal zulässigen Größe liegen. Unabhängig davon, welche Komponenten zum Aufbau eines speziellen Druc­ kers verwendet werden, muß dieser für beide Extreme der Summe der Toleranzen funktionie­ ren, und die Wischerblätter sind so auszuwählen, daß sie die Toleranzschwankungen zwi­ schen der Druckkopf-Düsenplatte und des Wischerschlittens der Wartungsstation ausgleichen. Bei Abständen zwischen der Düsenplatte und der Basis des Wischers, die nahe dem kleinsten Extrem liegen, muß der Wischer sich mehr durchbiegen, und bei Abständen, die nahe dem größtem Extrem liegen, muß der Wischer sich weniger biegen. Im Bereich zwischen dem Ex­ trem maximaler Biegung und dem Extrem minimaler Biegung muß der Wischer den Druck­ kopf adäquat ohne dessen Beschädigung reinigen. Deshalb ist die Flexibilität bei der Wi­ scherkonstruktion ein sehr bedeutsamer Faktor.

Ein sehr bedeutender Faktor bei der Wischerkonstruktion ist die Ausbildung der Wischerspit­ ze, weil diese Spitze denjenigen Abschnitt des Wischers bildet, der aktuell mit dem Druck­ kopf in Kontakt ist. Außer der Spitzengeometrie ist der Spitzenwerkstoff ein kritisches Ge­ staltungsmerkmal. Beispielsweise kann Körnigkeit des Wischerspitzenwerkstoffes den Druckkopf mit der Zeit verkratzen oder die Düsenöffnungen beschädigen. Eine beschädigte Düsenöffnung kann die Düsen zu einer Fehlausrichtung der Tintentropfen veranlassen oder Tintentropfen unangemessenen Tropfengewichtes austreiben, wobei diese beiden Konsequen­ zen die Druckqualität verschlechtern. Ferner beeinflußt die Auswahl des Wischerspitzenwerk­ stoffes die Reibung zwischen dem Wischer und der Düsenplatte. Mit der Zeit kann exzessive Reibung die Düsenplatte ebenfalls beschädigen. Darüber hinaus kann die Reibung zu einem Verschleiß des Wischers und damit zu einer Verkürzung der Lebensdauer des Wischers und der Wartungsstation führen. Eine andere nachteilige Folge von Wischerverschleiß ist die Möglichkeit, daß abgerissene Partikel des Wischers in eine Düse geraten und dabei einen dauerhaften Düsenschaden verursachen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue Wischerkonstruktion anzugeben, die so gestaltet ist, daß sie die miteinander konkurrierenden Erfordernisse der Wischerblatt- Flexibilität und der Wischerspitzeneigenschaften befriedigt.

Diese Aufgabe ist durch Anspruch 1 gelöst.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein zusammengesetzter Wischer zum Reinigen eines Tintenstrahldruckkopfes in einem Tintenstrahldruckmechanismus von Tintenresten vorgese­ hen. Der zusammengesetzte Wischer hat ein Wischerblatt mit einem ersten Abschnitt aus ei­ nem ersten Elastomerwerkstoff und einen zweiten Abschnitt aus einem zweiten Elastomer­ werkstoff, der unterschieden von dem ersten Elastomerwerkstoff ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfaßt das Wischerblatt ferner einen dritten Abschnitt aus einem dritten ela­ stomeren Werkstoff, der unterschieden von dem ersten und dem zweiten Elastomerwerkstoff ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann ein Tintenstrahldruckmechanismus mit einem zusammengesetzten Wischer wie oben beschrieben versehen sein.

Ein wichtiger Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sie einen Tintenstrahldruckmechanis­ mus bereitstellt, mit dem scharfe, lebendige Darstellungen über die gesamte Lebensdauer des Druckkopfes und des Druckmechanismus gedruckt werden können, insbesondere bei Ver­ wendung von schnell trocknenden Pigmenttinten oder von auf Farbstoff basierenden Tinten, vorzugsweise bei Tintenabgabe aus einem Achsenversatz-System.

Ein anderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ein Wischsystem zum Reinigen von Druckköpfen in einem Tintenstrahldruckmechanismus geschaffen ist, mit welchem die Le­ bensdauer des Druckkopfes verlängert wird.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ein Wischsystem zum Reinigen von Druckköpfen in Tintenstrahldruckmechanismen bereitgestellt wird, welches weniger Teile aufweist, die einfacher als bei bekannten Systemen herzustellen sind und somit dem Verbrau­ cher eine verläßliche, wirtschaftliche Tintenstrahldruckeinheit zur Verfügung stellt.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines ausgeführten Tintenstrahldruckmechanismus, hier eines Tintenstrahldruckers mit einer Druckkopf-Wartungsstation, welcher eine Aus­ führung eines zusammengesetzten Wischers gemäß der Erfindung zum Entfernen von Tintenresten von einem Tintenstrahldruckkopf aufweist;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Wartungsstation nach Fig. 1;

Fig. 3 eine teilweise Seitenansicht, welche den zusammengesetzten Wischer der Wartungs­ station nach Fig. 2 während eines Wischvorganges eines Tintenstrahldruckkopfes dar­ stellt;

Fig. 4 einen Teilschnitt durch einen zusammengesetzten Wischer der Wartungsstation nach Fig. 2 längs der Linie 4-4.

Fig. 1 zeigt eine Ausführung eines Tintenstrahldruckmechanismus, der hier als "Achsenver­ satz"-Tintenstrahldrucker 20 gemäß der Erfindung gestaltet ist und zum Drucken von Ge­ schäftsberichten, Korrespondenz, Desktop-Veröffentlichungen und dergleichen in der Indu­ strie, im Büro, zu Hause oder in einer anderen Umgebung eingesetzt werden kann. Eine Viel­ zahl von Tintenstrahldruckmechanismen ist kommerziell erhältlich. Zum Beispiel können einige dieser Druckmechanismen, in denen die Erfindung realisiert ist, Plotter, tragbare Druc­ ker, Kopierer, Kameras, Videodrucker und Faksimilegeräte umfassen, um nur einige wenige Varianten zu nennen; ferner kann die Erfindung in verschiedenen Kombinationsgeräten, z. B. einer Kombination aus einem Drucker und einem Faksimilegerät, eingesetzt werden. Zur Ver­ einfachung sind die Prinzipien der Erfindung anhand eines Tintenstrahldruckers 20 erläutert.

Wenngleich die Druckerkomponenten von Modell zu Modell, variieren können, umfaßt der gezeigte Tintenstrahldrucker 20 einen Rahmen oder ein Chassis 22, das von einem Gehäuse oder einer Hülle 24, gewöhnlich aus Kunststoff, umgeben ist. Druckmedium-Blätter werden durch eine Druckzone 25 mittels eines Druckmedium-Handhabungssystems 26 gefördert. Das Druckmedium kann jede Art von geeignetem Blattmaterial, wie Papier, Karton, Transparent­ papier, fotografisches Papier, Gewebe, Mylar und dergleichen sein, wobei jedoch der Ein­ fachheit halber bei der dargestellten Ausführung das Druckmedium als Papier beschrieben ist. Das Druckmedium-Handhabungssystem 26 hat ein. Zuführtablett 28 zum Speichern von un­ bedrucktem Papier vor dem Drucken. Eine Reihe von üblichen Papier-Treibrollen, welche von einem Schrittmotor über eine Getriebeanordnung (nicht gezeigt) angetrieben sind, können zum Bewegen des Druckmediums aus dem Zuführtablett 28 durch die Druckzone 25 und nach dem Drucken zu einem Paar ausgestellter Trocknungs-Flügelelemente 30 vorgesehen sein, welche in Fig. 1 in zurückgezogener Ruhestellung gezeigt sind. Die Flügelelemente 30 halten ein frisch bedrucktes Blatt momentan über jeglichen vorher bedruckten Blättern, die noch in einem Ausgabetablett 32 trocknen, worauf die Flügelelemente sich zu den Seiten zurückzie­ hen, um das frisch bedruckte Blatt in das Ausgabetablett 32 herabfallen zu lassen. Das Medi­ um-Handhabungssystem 26 kann mehrere Einstellmechanismen zum Einstellen auf unter­ schiedliche Größen des Druckmediums, einschließlich Briefpapierformat, gesetzlichem For­ mat, A4-Format, Umschlagsformat usw. wie einen gleitenden Längeneinstellhebel 34, einen gleitenden Breiteneinstellhebel 36 und eine Umschlag-Zuführöffnung 38 einschließen.

Der Drucker 20 hat ferner einen Drucker-Regler, der schematisch als Mikroprozessor 40 dar­ gestellt ist, welcher Instruktionen von einer Host-Vorrichtung, üblicherweise einem Compu­ ter, wie einem PC (nicht gezeigt) aufnimmt. Der Drucker-Regler 40 kann ferner auf Benutzer- Eingaben reagieren, die über eine außerhalb des Gehäuses 24 gelegene Tastatur 42 eingege­ ben werden. Ein mit dem Host-Computer gekoppelter Monitor kann dazu eingesetzt werden, dem Benutzer visuelle Informationen darzustellen, wie den Drucker-Status oder ein be­ stimmtes, auf dem Host-Computer laufendes Programm. Personalcomputer, deren Eingabe­ vorrichtungen, wie eine Tastatur und/oder eine Maus, und Monitore sind dem Fachmann be­ kannt.

Eine Schlittenführungsstange 44 wird vom Chassis 22 dazu unterstützt, gleitend ein Achsen­ versatz-Tintenstrahlstift-Schlittensystem 45 für die Hin- und Herbewegung über die Druckzo­ ne 25 längs einer Scanachse 46 zu führen. Der Schlitten 45 ist ferner längs einer Führungs­ stange 44 in ein allgemein durch Pfeil 48 bezeichnetes Wartungsgebiet verfahrbar, das im Inneren des Gehäuses 24 gelegen ist. Eine herkömmliche Anordnung aus Schlittengetriebe und Gleichstrommotor kann zum Antreiben eines endlosen Gurtes (nicht gezeigt) gekoppelt sein, der in üblicher Weise an dem Schlitten 45 befestigt ist, wobei der Gleichstrommotor auf Steuersignale reagiert, die von dem Regler 40 zum schrittweisen Vorschub des Schlittens 45 längs der Führungsstange 44 auf Drehung des Gleichstrommotors hin empfangen werden. Um Information über die Schlittenposition zum Drucker-Regler 40 zurückzuführen, kann sich ein herkömmlicher Codierstreifen über die Länge der Druckzone 25 und der Wartungsstation 48 erstrecken, wobei ein herkömmlicher optischer Code-Leser auf der Rückseite des Schlittens 45 angebracht ist, um von dem Codierstreifen bereitgestellte Positionsinformation auszulesen.

Die Art und Weise, wie Positionsinformation über einen Codierstreifenleser zurückgeführt wird, kann auf verschiedene, dem Fachmann bekannte Art ausgeführt sein.

In der Druckzone 25 erhält das Papierblatt 34 Tinte aus einer Tintenstrahlpatrone, z. B. aus einer Patrone 50 mit schwarzer Tinte und aus drei Patronen 52, 54 und 56 mit jeweils mono­ chromer Tinte, wie schematisch in Fig. 1 dargestellt. In der Fachwelt werden diese Patronen 50-56 oft als "Schreibstifte" (pens) bezeichnet. Die Patrone 50 mit schwarzer Tinte enthält eine Pigmenttinte. Während die gezeigten Farbpatronen 52-56 ebenfalls Pigmenttinten ent­ halten können, sind zum Zwecke der Darstellung die Farbpatronen 52-56 als Tinten auf Farb­ stoftbasis (dye-based ink) in den Farben Cyan, Magenta und Gelb beschrieben. Selbstver­ ständlich können auch andere Tintenarten in den Stiften 50-56 enthalten sein, wie Tinten auf Paraffinbasis, wie zusammengesetzte Tinten oder Hybrid-Tinten sowohl mit Farbstoff als auch Pigmenteigenschaften.

Die dargestellten Patronen 50-56 haben jeweils kleine Reservoire zum Aufnehmen eines Tin­ tenvorrats in einem "Achsenversatz"-Tintenspeisesystem, welches im Gegensatz zu einem System mit austauschbaren Tintenpatronen steht, bei dem jede Patrone ein den gesamten Tintenvorrat aufnehmendes Reservoir mit sich führt, wenn der Druckkopf längs der Scan- Achse 46 über die Druckzone 25 hin- und herbewegt wird. Somit kann dieses Austausch- Patronensystem als "In-Achse"-System betrachtet werden, während Systeme, welche den Haupttintenvorrat an einem stationären Ort entfernt von der Druckzone speichern, als soge­ nannte "Achsenversatz"-Systeme bezeichnet werden können. Bei dem dargestellten Achsen­ versatz-Drucker 20 wird Tinte jeglicher Färbung an jedem Druckkopf über ein Leitungs- oder Schlauchsystem 58 von einer Gruppe von stationären Hauptreservoiren 60, 62, 64 und 66 zu den "An-Bord"-Reservoiren der Patronen 50, 52, 54 und 56 geliefert. Die stationären Hauptreservoire 60 bis 66 enthalten ersetzbare Tintenvorräte, welche in einem vom Druc­ kerchassis 22 getragenen Behältnis untergebracht sind. Jede Patrone 50, 52, 54 und 56 hat einen Druckkopf 70, 72, 74 und 76, der wahlweise Tinte zum Erzeugen einer Darstellung auf einem Druckmediumblatt in der Druckzone 25 auswirft. Die hier beschriebenen Konzepte zum Reinigen der Druckköpfe 70-76 erstrecken sich in gleicher Weise auf sämtliche ersetzba­ ren Tintenstrahlpatronen ebenso wie auf die dargestellten, semi-permanenten oder permanten Achsenversatz-Druckköpfe. Allerdings können die Kostenvorteile des dargestellten Systems in einem Achsenversatz-System realisiert werden, bei dem eine verlängerte Lebensdauer be­ sonders wünschenswert ist.

Die Druckköpfe 70, 72, 74 und 76 haben jeweils eine Düsenplatte mit mehreren, in bekannter Weise darin geformten Düsen. Die Düsen jedes Druckkopfes 70-76 sind üblicherweise in mindestens einer Gruppe, bevorzugt jedoch in zwei linearen Gruppen längs der Düsenplatte angeordnet. Der Ausdruck "linear" ist in dieser Beschreibung als "etwa linear" oder "im we­ sentlichen" linear zu verstehen und kann Düsenanordnungen umfassen, die geringfügig zuein­ ander versetzt sind, z. B. in einer Zickzack-Anordnung. Jede lineare Gruppe ist üblicherweise in Längsrichtung senkrecht zur Scan-Achse 46 ausgerichtet, wobei die Länge jeder Gruppe die maximale Breite jedes Druckkopfes bestimmt. Die dargestellten Druckköpfe 70-76 sind thermische Tintenstrahldruckköpfe, wenngleich auch andere Bauarten von Druckköpfen ein­ gesetzt werden können, z. B. piezo-elektrische Druckköpfe. Die thermischen Druckköpfe 70-76 umfassen üblicherweise mehrere Widerstände, die den Düsen zugeordnet sind. Beim Betä­ tigen eines ausgewählten Widerstandes wird eine Gasblase gebildet, welche einen Tintentrop­ fen aus der Düse auf ein Papierblatt in der Druckzone 25 unterhalb der Düse auswirft. Die Widerstände werden paarweise als Antwort auf Abfeuerbefehlssteuersignale betätigt, welche von einem Vielfach-Leiterstreifen 78 aus dem Regler 40 zum Druckkopfschlitten 45 abgege­ ben werden.

Fig. 2 zeigt eine Form einer Druckkopf-Wartungsstation 80, die gemäß der Erfindung gestal­ tet ist, um die Druckköpfe 70-76 "gesund" zu halten. Die Wartungsstation 80 hat einen Rah­ men mit einem Unterdeck 82 und einem Oberdeck 84, die miteinander durch Schrauben, eine Schnappverbindung oder andere Befestigungsvorrichtungen verbunden sein können. Das Un­ terdeck 82 unterstützt einen Wartungsstations-Motor 85, eine Getriebeanordnung 86 und ein Spindel-Zahnrad 88. Der Motor 85 treibt die Getriebeanordnung 86, welche ihrerseits das Spindel-Zahnrad 88 antreibt, um verschiedene Druckkopf-Wartungskomponenten in Position zur Wartung jedes Druckkopfes 70-76 zu bringen, wenn dieser sich in dem Wartungsgebiet 48 befindet. Beispielsweise werden vier Wischergruppen 90, 92, 94 und 96 von dem Motor 85, der Getriebeanordnung 86 und dem Spindel-Zahnrad 88 bewegt, um Tintenreste von den Druckköpfen 70, 72, 74 und 76 abzuwischen. Jede dieser Anordnungen 90-96 hat einen gro­ ßen Wischer 97, der über die gesamte Düsenplatte wischt, und einen speziellen Düsenwischer 98, der auf das zentrale Düsengebiet des Druckkopfes konzentriert ist. Jede Wischergruppe 90-96 ist von einem Wischerschlitten 100 unterstützt, der wie im folgenden beschrieben ar­ beitet.

Weitere Wartungskomponenten können ebenfalls von dem Rahmen 82, 84 getragen sein. Bei­ spielsweise wird als Hilfe zum Entfernen von Tintenresten von den Druckköpfen 70-76 ein Tinten-Lösungsmittel eingesetzt, wie ein hygroskopisches Mittel, z. B. Polyethylen-Glykol ("PEG"), Lipon-Ethylenglykol ("LEG"), Diethylenglykol ("DEG"), Glyzerin oder andere Mittel, die ähnliche Eigenschaften aufweisen. Diese hygroskopischen Mittel sind flüssige oder gelierende Zusammensetzungen, die nicht leicht austrocknen, auch nicht während länge­ rer Zeiträume, weil sie ein großes Molekulargewicht haben, das zu einem niedrigen, nahe bei Null liegenden Dampfdruck führt. Dieses Tinten-Lösungsmittel ist in einem Tinten- Lösungsmittel-Reservoir 101 aufgenommen, welches längs einer Innenfläche des Oberdecks 84 angeordnet ist. Zum Zwecke der Darstellung ist ein im System 98 eingesetztes Tintenlö­ sungsmittel PEG vorgesehen.

Einen anderen Hauptbestandteil der Wartungsstation 80 bildet eine Palette 110, die eine von dem Spindel-Zahnrad 88 getriebene Zahnstange 112 aufweist und über den Motor 85 und die Getriebeanordnung 86 in Richtung des Pfeiles 114 vorwärts und in Richtung des Pfeiles 116 rückwärts angetrieben wird. Die Palette 110 trägt den Wischerschlitten 100 z. B. über eine Stütze 118. Fig. 3 zeigt die Farbwischeranordnung 96, welche den Druckkopf 76 der Patrone 56 wischt. Vor dem Start des Wischzyklus wird vorzugsweise Tinten-Lösungsmittel aus dem Reservoir 101 auf die Wischeranordnungen 90-96 mittels Rückwärtsbewegung 116 der Pa­ lette 110 aufgetragen, was die Wischerblätter 97 dazu veranlaßt, die Lösungsmittel- Aufbringkissen 102-108 zu berühren.

Die Fig. 3 und 4 zeigen vorteilhafte Ausführungen für den Aufbau der Wischeranordnun­ gen 90-96 als Beispiele für zusammengesetzte Doppelblatt-Wischer, die gemäß der Erfindung gestaltet sind. Vorzugsweise sind die Wischerblätter 97, 98 der Wischeranordnungen 90-96 auf eine metallische Wischerbasiskonstruktion 120 aus rostfreiem Stahl mit Federeigenschaf­ teneinsatz geformt. Die dargestellte Wischerbasis 120 hat mehrere Federlaschen 122, die über Montageohren 124, welche vom Schlitten 100 hochragen, aufgeschnappt sind. Ähnliche Montagetechniken für Wischerblätter wurden schon bei früheren Produkten eingesetzt, z. B. in den DeskJet®720- und 722-Modellen von Farbtintenstrahldruckern.

Die Wischeranordnung 96 umfaßt eine Hauptgrundplatte 125 aus einem nachgiebigen; nicht abrasiven Elastomerwerkstoff, wie einem Nitrilgummi, Silikon, Ethylenpropylen dienmono­ mer (EPDM) oder anderen vergleichbaren bekannten Werkstoffen, vorzugsweise jedoch aus EPDM-Werkstoff. Die Wischeranordnung 96 umfaßt zwei außenbords gelegene Blattab­ schnitte 126 und 128, die von der Grundplatte 125 hochragen, um jeweils einen Abschnitt der Blätter 97 und 98 zu bilden. Um erhöhte Fußfestigkeit zu erreichen, kann ein fixierter innerer Basisabschnitt 130 aus einem anderen Elastomerwerkstoff zur Überlagerung der EPDM- Grundplatte 125 geformt sein. Von diesem inneren Basisabschnitt 130 ragt ein Paar innere Wischblattabschnitte 132 und 134 hoch, welche die außenbordseitigen Blattabschnitte 126, 128 bekleiden, um jeweils einen anderen Abschnitt der Blätter 97, 98 zu bilden.

Während sowohl der Fußwerkstoff der inneren Blattabschnitte 132, 134 oder der EPDM- Werkstoff der außenbordseitigen Blattabschnitte 126, 128 die Wischerspitzen bilden können, wird bevorzugt ein dritter Werkstoff zum Bilden eines Paares Wischerspitzen 136 und 138 der entsprechenden Wischerblätter 97, 98 eingesetzt. Beispielsweise können die Wischerspitzen 136, 138 aus einem Elastomerwerkstoff ohne Füllstoffe, wie Acetyl M90 bestehen, das von der Firma Hoesch Salineze Company Kent, Washington, USA hergestellt wird. Typische Füllstoffe für Elastomere sind Kohlenstoff, Siliziumoxide, Ton, Calciumkarbonat und Poly­ ethylen. Diese Füllstoffe haben abrasive Eigenschaften, die dafür bekannt sind, Düsenplatten je nach Partikelgröße zu verkratzen, wobei oft die Düsen beschädigt werden. Andere geeig­ nete Elastomerwerkstoffe für die Wischerspitzen umfassen Silikongummi, Nitrobutylgummi ("NBR"), Polyurethan und thermoplastisches Elastomer ("TPE"). Solch ein zusammenge­ setzter, aus zwei oder drei getrennten Elastomerwerkstoffen aufgebauter Wischer kann in ver­ schiedenen fortschreitenden Formstufen geformt werden, wobei die Wärme der später herge­ stellten Schichten zu einem Verkleben mit den früher hergestellten Schichten genutzt wird. Alternativ können die Komponenten getrennt geformt und dann miteinander verklebt werden, wobei jedoch die fortschreitende Formmethode bevorzugt wird.

Als ein anderes Beispiel können die Wischerspitzen 136, 138 aus einem Reinraum-Werkstoff, wie einem Silikongummi bestehen, das oft in medizinischen Anwendungen eingesetzt wird. Diese Reinraum-Werkstoffe sind für die Wischerspitzen 136, 138 bevorzugt, weil sie weniger Partikel haben, die traditionell als die Drucker-Düsenplatte verkratzend bekannt sind. Ein an­ derer Grund zur Wahl solcher Reinraum-Werkstoffe für die Spitzen liegt darin, das Herstell­ verfahren zum Mischen der Bestandteile zu erleichtern, indem die Anwendung des saubereren Flüssig-Spritzformverfahrens anstatt des schmutzigeren Mahl- oder Knetverfahrens möglich wird. Beim Flüssig-Spritzverfahren werden die Bestandteile vor dem Formen gemischt, so daß die Möglichkeit, abrasive, kontaminierende Partikel in das Gemisch einzuführen, verrin­ gert ist. Jedoch sind diese Reinraum-Werkstoffe ungeeignet für einen Fußwerkstoff für die Blattanordnung, weil die Materialhärte zu niedrig ist, was zu einem übermäßigen Biegen des Blattes und zu unangemessenen Wischkräften führt.

Bei einer alternativen Ausführung können die Wischerspitzen 136, 138 gesondert hergestellt und auf die oberen Enden der Wischerblatt-Segmente 126, 132 und 128, 134 aufgeklebt wer­ den, wie in Fig. 4 durch die gestrichelten Verlängerungslinien dieser Blattsegmente angedeu­ tet ist, welche die mit den Bezugszeichen 126', 132' und 128', 134' bezeichneten Spitzenkerne bilden. Bei solch einer zusammengesetzten Spitzenausführung können die Wischerspitzen 136, 138 aus zahlreichen unterschiedlichen Werkstoffen gebildet sein, z. B. aus Silikon- oder EPDM-Werkstoff mit einem hohlen Inneren, das die herausragenden Spitzenkerne 126', 132' und 128', 134' aufnimmt. Geeignete Werkstoffe und Methoden zum Anbringender Spitzen­ überzüge auf den Blattsegment-Verlängerungen 126', 132' und 128', 134' umfassen das An­ kleben mit Klebstoffen oder anderen Haftmitteln, oder das Anwenden eines Zwei-Stufen- Formverfahrens. Ein Vorteil der zusammengesetzten Spitzenausführung ergibt sich aus der Möglichkeit, das für eine bestimmte Patrone oder Tinte, z. B. eine Pigmenttinte anstelle von auf Farbstoff basierenden Tinten, am besten geeignetes Spitzenmaterial auszuwählen, wäh­ rend der Fußwerkstoff unverändert beibehalten wird.

Selbstverständlich sind sämtliche Werkstoffe zum Gestalten der Wischeranordnungen 90-96 hinsichtlich ihrer Tintenverträglichkeiten bezüglich der entsprechenden Schreibstifte 50-56 auszuwählen. Während die dargestellte Spitzengeometrie abgerundete äußere Wischkanten und abgewinkelte innere Wischkanten aufweist, wie dies zuerst im US-Patent 5,614,930 der Anmelderin beschrieben ist, ist augenscheinlich, daß die Spitzengeometrie für unterschiedli­ che Anwendungen angepaßt sein kann. Während die dargestellte zusammengesetzte Wischer­ anordnung 96 eine Doppelblatt-Konstruktion aufweist, ist offensichtlich, daß dieses zusam­ mengesetzte Wischerkonzept mit Einsatz unterschiedlicher Werkstoffe für ein Wischerblatt auch auf Ein-Blatt-Konstruktionen ebenso wie auf Blattanordnungen angewendet werden kann, die mehr als zwei Blätter aufweisen. Selbst bei einer Doppelblatt-Konstruktion kann wünschenswert sein, das eine Blatt mit einem Satz Werkstoffe und das andere Blatt mit einem anderen Satz Werkstoffe auszubilden. Ferner können durch Aufteilen von Gestaltungszwän­ gen unterschiedliche Wischer für auf Farbstoffen basierenden Farb-Düsenplatten 72-76 und für die "schwarze" Wischeranordnung 90 für den Schreibstift 50 verwendet werden, der eine Pigmenttinte ausgibt.

Während das dargestellte Konzept als eine Schicht-Konstruktion ausgewiesen ist, kann in einigen Anwendungen vorteilhaft sein, Füße 125, 130 und Blattsegmente 126, 128, 132, 134 sämtlich aus einem einzigen Werkstoff herzustellen, wobei nur die Wischerspitzen 136, 138 aus einem unterschiedlichen Werkstoff bestehen. Ferner kann in einigen Anwendungen wün­ schenswert sein, daß sich der Werkstoff der Grundplatte 125 längs eines Abschnittes der Blätter 97, 98 nach aufwärts erstreckt, worauf man eine gesonderte Zwischenschicht aus ei­ nem unterschiedlichen Werkstoff zwischen das Grundmaterial und das Spitzenmaterial ein­ führt. In ähnlicher Weise kann es wünschenswert sein, die fußverstärkenden Schichten 130, 132, 134 längs der Außenbordseiten der Blattsegmente 126 und 128 anzuordnen. In anderen Anwendungen kann die fußverstärkende Schicht 130, 132, 134 sich nur über einen Abschnitt der Breite der Wischerblätter 97, 98 erstrecken. Zusätzlich beeinflußt die Werkstoffauswahl andere System-Gestaltungsgrenzen, wie die Fähigkeit, die gewünschte Menge an Tinten- Lösungsmittel von den Aufbringkissen 102-108 aufzunehmen. Selbstverständlich sind die anhand der dargestellten Ausführungsformen beschriebenen Erfindungskonzepte in einer Vielzahl unterschiedlicher Möglichkeiten ausführbar, welche in den Schutzbereich der An­ sprüche fallen.

Als Schlußfolgerung ist eine Vielzahl von Vorteilen bei Anwenden der zusammengesetzten Wischeranordnung 96 wie beschrieben erzielbar. Beispielsweise ermöglicht der zusammenge­ setzte Wischer 96 den Einsatz zahlreicher Werkstoffe an der Wischerspitze und am Wischer­ fuß. Auf diese Weise können die Werkstoffe unabhängig voneinander hinsichtlich ihres Ver­ schleißes und ihrer Oberflächen-Kontakteigenschaften an der Wischerspitze 136, 138 und ebenso auch hinsichtlich ihrer Festigkeit längs des Wischerfußes 126, 132, 128, 134, 125, 130 optimiert werden. Eine Optimierung der Festigkeit des Wischerfußes beeinflußt die resultie­ rende Kraft, welche von den Wischerspitzen auf eine Druckkopf-Düsenplatte ausgeübt wird, die ihrerseits die Wischfähigkeit, den Druckkopfverschleiß und den Wischerverschleiß beein­ flußt. Wenn beispielsweise ein Elastomerwerkstoff mit einem Füllstoff eingesetzt wird, wird die Festigkeit erhöht, während bei Einsatz eines Elastomerwerkstoffes ohne Füllstoff an der Spitze die Wischreibung und den Düsenplattenverschleiß minimiert. Bei Einsatz eines Werk­ stoffes für die Wischerspitzen 136, 138, der minimale Partikel aufweist, wird ein Verkratzen der Düsenplatte vorteilhaft vermieden. Somit minimiert der zusammengesetzte Wischer Be­ schädigungen der Düsenplatten der Druckköpfe 70-76 durch die Wischerblätter 97, 98. Ferner wird die Wischerflexibilität durch die zusammengesetzten Wischer erhöht, weil die Kon­ struktionsbegrenzungen nun unterteilt sind. Unterteilen der Konstruktionsbegrenzungen er­ möglicht ein individuelles Ausgleichen zum Erzielen optimaler Leistung, so daß ein Kom­ promiß zwischen dem Optimieren der Fuß-Festigkeit und der Leistung der Wischerspitzen nicht mehr erforderlich ist. Somit ist der zusammengesetzte Wischer 96 in der Lage, überle­ gene Wischleistung zu erbringen, höhere Druckqualität zu erzeugen und den Druckkopf Verschleiß zu minimieren, um dem Verbraucher eine robuste, langlebige Druckeinheit zur Verfügung zu stellen.

Claims (10)

1. Zusammengesetzter Wischer (90, 92, 94, 96) zum Säubern eines Tintenstrahldrucker­ kopfes (70, 72, 74, 76) von Tintenresten in einem Tintenstrahldruckmechanismus (20), umfassend ein Wischerblatt (97, 98) mit einem ersten Abschnitt (136, 138) aus einem ersten Elastomerwerkstoff und einem zweiten Abschnitt (126, 128) aus einem zweiten Elastomerwerkstoff, der sich von dem ersten Elastomerwerkstoff unterscheidet.

2. Wischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (136, 138) des Wischerblattes eine Wischerspitze aufweist, welche während eines Wi­ scherhubes den Druckkopf (70, 72, 74, 76) kontaktiert.

3. Wischer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ela­ stomerwerkstoff weniger abrasiv als der zweite Elastomerwerkstoff ist.

4. Wischer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Elastomerwerkstoff ohne Füllstoffe und der zweite Elastomerwerkstoff mit Füllstoffen gemischt ist.

5. Wischer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Elastomerwerkstoff steifer als der erste Elastomerwerkstoff ist.

6. Wischer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Elastomerwerkstoff einen höheren Härtewert als der erste Elastomer­ werkstoff hat.

7. Wischer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wischerblatt (97, 98) einen dritten Abschnitt (132, 134) aus einem dritten Ela­ stomerwerkstoff hat, der sich von den ersten und zweiten Elastomerwerkstoffen unter­ scheidet.

8. Wischer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten und dritten Abschnitte (126, 128 und 132, 134) des Wischerblattes (97, 98) die Wischerspitze (136, 138) tragen.

9. Wischer nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wischer­ spitze (136, 138) eine hohle Innenkammer hat und daß die zweiten und dritten Ab­ schnitte (126, 128 und 132, 134) des Wischerblattes (97, 98) jeweils einen Kernab­ schnitt (126', 128' und 132', 134') aufweisen, der in die hohle Innenkammer der Wi­ scherspitze (136, 138) hineinragt.

10. Tintenstrahldruckmechanismus, umfassend einen Rahmen (22), einen Tintenstrahl­ druckkopf (70, 72, 74, 76) der von dem Rahmen (22) zum Drucken in einer Druckzone (25) und zum Warten in einem Wartungsgebiet (48) unterstützt ist, und einen zusam­ mengesetzten Wischer (90, 92, 94, 96) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.