DE69800173T2

DE69800173T2 - Optische Kodierung eines Wartungsmoduls für einen Druckkopf

Info

Publication number: DE69800173T2
Application number: DE69800173T
Authority: DE
Inventors: Brian Canfield; Jesus Garcia; Joan Manel Garcia; Gonzalo Gaston; Joan Carles Vives
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 1997-03-04
Filing date: 1998-03-02
Publication date: 2001-02-15
Anticipated expiration: 2018-03-03
Also published as: EP0863009B1; EP0863009A1; ES2147035T3; US6179401B1; DE69800173D1; US6076913A

Description

Eine früher eingereichte, ebenfalls anhängige Anmeldung derselben Inhaberin, die sich auf denselben Gegenstand wie diese Anmeldung bezieht, ist die EP 96 303 277.6 vom 10. Mai 1996 (die der US-Anmeldung Nr. 08/454,975 vom 31. Mai 1995 von Joseph E. Scheffelin et al. mit dem Titel "CONTINUOUS REFILL OF SPRING BAG RESERVOIR IN AN INK- JET SWATH PRINTER/PLOTTER" entspricht), die als EP 0 745 482 veröffentlicht wurde. Diese Patentanmeldung ist in der folgenden Beschreibung als Anmeldung '975 bezeichnet.
Die Erfindung betrifft Tintenstrahl-Drucker/Plotter und spezieller Techniken zur Veränderung der Reservoirhöhe einer Tintenkartusche außerhalb des Achsenbereichs, um die Nachfüllzeit einer Druckkartusche auf dem Wagen zu verringern, die Zuverlässigkeit des Tintennachfüllvolumens sicherzustellen und einen Unterdruck in der Druckkartusche einzustellen.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

In der obengenannten Patentanmeldung mit dem Titel "CONTINUOUS REFILL OF SPRING BAG RESERVOIR IN AN INK-JET SWATH PRINTER/PLOTTER" ist ein Drucksystem beschrieben, das Tintenreservoire außerhalb des Wagen verwendet, die über flexible Schläuche mit Druckkartuschen auf dem Wagen verbunden sind. Die außerhalb des Wagens liegenden Reservoire füllen die Tintenversorgung in den internen Reservoiren der Druckkartuschen auf dem Wagen kontinuierlich nach und halten einen Unterdruck in einem Bereich aufrecht, der zu einer hohen Druckqualität führt. Während dieses System viele Vorteile hat, gibt es einige Anwendungen, in denen die relativ permanente Verbindung der Reservoire außerhalb des Wagens und auf dem Wagen über Schläuche unerwünscht ist.
Es wurde ein neues Tintenabgabesystem (IDS; Ink Delivery System) für Drucker/Plotter entwickelt, bei dem das federbelastete Reservoir der Druckkartusche auf dem Wagen nur mit Unterbrechungen mit dem Reservoir außerhalb des Wagens verbunden wird, um "einen Schluck zu nehmen" und dann von dem Reservoir außerhalb des Wagens getrennt wird. Es werden keine Schläuche benötigt, welche die Elemente auf dem Wagen und außerhalb des Wagens permanent verbinden. Die oben genannten Anmeldungen beschreiben bestimmte Merkmale dieses neuen Tintenabgabesystems.
Die GB 2238510A offenbart ein Medium zur Wartung eines Kopfes in der Form eines absorbierenden Blattes, das in das Eingangstablett eines Tintenstrahldruckers gelegt wird. Während der Wartung des Kopfes wird der normale Vorschubmechanismus für Printmedien des Druckers verwendet, um das absorbierende Blatt an den Druckköpfen vorbeizufluiren. Dieses Blatt kann unterscheidbare Indizes tragen, die von einem Sensor an dem Drucker gelesen werden können. Das Blatt weist ferner einen Abschnitt zur Anzeige einer vorhergehenden Benutzung auf, der dann, wenn er von dem Drucker geschwärzt wird, anzeigt, daß das Medium bereits benutzt wurde.
Die Erfindung sieht einen Tintenstrahldrucker mit den Merkmalen von Anspruch 1 und ein Verfahren zum Identifizieren einer Druckkopfwartungskartusche mit den Verfahrensschritten von Anspruch 6 vor.
Ein optischer Sensor an einem Tintenstrahl-Scanwagen wird dazu verwendet, vorcodierte Information sowie "laufende" (on the fly) Information zu lesen, die auf einem Statusetikett auf einem Druckkopfwartungsmodul aufgezeichnet ist.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Betreiben einer Druckkopfwartungs- Tintenkartusche vorgesehen, das die Verwendung der Kartusche automatisch überwacht; wobei abhängig von dem Überwachungsschritt auf einer zu der Kartusche gehörigen Oberfläche Verwendungsindizes gebildet werden. Diese Indizes werden vorzugsweise auf einem Etikett hergestellt, das an der Kartusche angebracht ist. Vorzugsweise wird der Druckkopf dazu verwendet, sichtbare Indizes auf die Oberfläche zu drucken. Später können diese Indizes mit einem optischen Sensor automatisch gelesen werden.
Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird die Information, die gelesen wurde, automatisch weitergegeben, um wenigstens eine Nachfüllfunktion zu steuern, die darin besteht, entweder eine Bedienungsperson automatisch zu alarmieren und/oder eine Sperre automatisch zu setzen, um die Verwendung der Wartungskartusche zu verhindern. Abhängig von der Nachfüllfunktion kann die Kartusche entfernt und durch eine andere Kartusche ersetzt oder wenigstens eine Resource der Kartusche, die sich erschöpfen kann, nachgeliefert werden.
Diese sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen. In den Figuren zeigen:
Fig. 1 eine isometrische Ansicht eines großformatigen Drucker/Plotter-Systems, das die Erfindung einsetzt;
Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Systems der Fig. 1, wobei die Nachfüllstation gezeigt ist;
Fig. 3 eine Draufsicht, welche die Druckerkartusche und die Nachfüllstation zeigt;
Fig. 4 eine isometrische Darstellung einer Tintenstrahldruckkartusche, die in dem System der Fig. 1 verwendet werden kann, mit einem Gehäuseabschnitt einer Nachfüllplattform, einem Nadelventil und einem Versorgungsschlauch in Explosionsdarstellung;
Fig. 5 eine Schnittdarstellung entlang der Linie 5-5 in Fig. 4, welche die Ventilstruktur in einer gelösten Position im Verhältnis zu einer Nachfüllöffnung an der Druckkartusche zeigt;
Fig. 6 eine Schnittdarstellung, die ähnlich der Fig. 5 ist, jedoch die Ventilstruktur in einer verbundenen Position im Verhältnis zu der Nachfüllöffnung der Druckkartusche zeigt;
Fig. 7 eine Schnittdarstellung entlang der Linie 7-7 in Fig. 6, die die Struktur des Nadelventils und die Verriegelungsstruktur zum Verriegeln des Ventils in dem Nachfüllsockel bei der Nachfüllstation zeigt;
Fig. 8 eine Schnittdarstellung, die ähnlich der Fig. 7 ist und die Verriegelung in einer gelösten Stellung zeigt;
Fig. 9 eine vergrößerte Ansicht, welche den Mechanismus zum Bewegen der Ventilstruktur zeigt, ohne daß Ventile daran montiert sind;
Fig. 10 ein Tintenversorgungsmodul, das außerhalb des Wagens liegt und in der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird;
Fig. 11 eine schematische Darstellung mehrerer Tintenversorgungsmodule, die außerhalb des Wagens liegen und mit der Ventilstruktur verbunden sind;
Fig. 12 eine detaillierte Seitenansicht des Mechanismus zum Bewegen der Ventilstruktur in der von einer Druckkartusche gelösten Stellung;
Fig. 13 eine detaillierte Seitenansicht des Mechanismus zum Bewegen der Ventilstruktur in der mit einer Druckkartusche verbundenen Stellung;
Fig. 14A und 14B eine isometrische Ansicht bzw. eine Seitenansicht eines Wartungsstationsmoduls, das in der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird,
Fig. 15 eine isometrische Darstellung einer Kartusche zum lösbaren Anbringen des Wartungsstationsmoduls der Fig. 14A bis 14B;
Fig. 16 eine isometrische Darstellung eines Wagens, der sich über eine Druckzone bewegt;
Fig. 17 den Wagen der Fig. 16 in einer Stellung bei der Nachfüllstation, wobei die Ventilstruktur in der gelösten Stellung ist;
Fig. 18A und 18B den Drucker mit geschlossener Tür der Nachfüllstation bzw. geöffneter Tür der Wartungsstation;
Fig. 19 eine schematische Explosionsdarstellung des integrierten Tintenabgabesystems der Erfindung (Druckkartusche; Tintenversorgungsmodul und Wartungsstationsmodul), die in ein einzelnes Gehäuse eingebaut sind;
Fig. 20 sechs beispielhafte Schritte zum Ersetzen der Druckkartusche gemäß der Erfindung;
Fig. 21 fünf beispielhafte Schritte zum Ersetzen des Tintenversorgungsmoduls gemäß der Erfindung;
Fig. 22 fünf beispielhafte Schritte zum Ersetzen des Wartungsstationsmoduls gemäß der Erfindung;
Fig. 23 eine isometrische Explosionsdarstellung des Wartungsstationsmoduls der Fig. 14A bis 14B;
Fig. 24 eine isometrische Darstellung von oben auf die Rückseite einer Wartungsstationseinheit mit einem darin installierten Wartungsstationswagen zur Verwendung des Wartungsstationsmoduls der Fig. 23;
Fig. 25 eine isometrische Darstellung von oben auf einen vorderen Teil der Wartungsstationseinheit der Fig. 24 ohne installierten Wagen;
Fig. 26 eine Draufsicht des Wartungsstationsmoduls;
Fig. 27 eine schematische Teil-Stirnansicht von rechts auf den Drucker, welche einen Wagen zeigt, der zum optischen Lesen der codierten Information auf einem Wartungsstationsmodul ausgerichtet ist;
Fig. 28 eine schematische Teil-Stirnansicht von links des Druckers, die einen Wagen zeigt, der zum Klären einer Düse in einen Spucknapfan dem Wartungsstationsmodul ausgerichtet ist;
Fig. 29 eine vergrößerte schematische Darstellung des Etikettenformats, das für das Codieren der Information auf dem Wartungsstationsmodul verwendet wird.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Eine beispielhafte Anwendung der Erfindung besteht in einem Schwaden-Plotter/Drucker für großformatige Druckanwendungen (LPF; large format printing). Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines großformatigen thermischen Tintenstrahl-Druckers/Plotters 50. Der Drucker/Plotter 50 umfaßt ein Gehäuse 52, das auf einem Ständer 54 montiert ist und eine linke sowie eine rechte Abdeckung 56 bzw. 58 aufweist. Eine Wagenanordnung 60 kann sich entlang einer Wagenstange hin- und herbewegen und ist unter der Abdeckung 58 gestrichelt dargestellt. Ein Druckmedium, zum Beispiel Papier, wird entlang einer vertikalen Achse oder Medienachse mittels eines Medienachsen-Antriebsmechanismus (nicht gezeigt) positioniert. Wie im Stand der Technik üblich, ist die Medienvorschubachse als die "X"-Achse bezeichnet, und die Wagenverfahrachse oder -scanachse ist als die "Y"-Achse bezeichnet.
Fig. 3 zeigt eine schematische Draufsicht der Wagenanordnung 60 und der Nachfüllstation. Die Wagenanordnung 60 gleitet entlang Gleitstangen 94A, 94B. Die Position der Wagenanordnung 60 entlang einer horizontalen Achse oder Wagenverfahrachse (Wagenscanachse) wird durch einen Wagenpositionierungsmechanismus durch Bezug auf einen Codierstreifen 92 bestimmt. Der Wagenpositioniermechanismus umfaßt einen Wagenpositioniermotor 404 (Fig. 15), der einen Riemen 96 antreibt, der an der Wagenanordnung angebracht ist. Die Position der Wagenanordnung entlang der Verfahrachse wird durch den Codierstreifen präzise bestimmt. Ein optischer Codierer 406 (Fig. 15) ist auf der Wagenanordnung angeordnet und sieht Wagenpositionssignale vor, die dazu verwendet werden, eine optimale Bildausrichtung und eine präzise Positionierung des Wagens zu erreichen. Weitere Einzelheiten einer geeigneten Einrichtung zum Positionieren des Wagens sind in der oben angegebenen Anmeldung '975 angegeben.
Der Drucker 50 weist vier Tintenstrahl-Druckkartuschen 70, 72, 74 und 76 auf, die Tinte mit verschiedenen Farben, zum Beispiel Schwarz, Gelb, Magenta bzw. Cyan, in innenliegenden Reservoiren in durch Federn vorgespannten Beuteln speichern. Wenn die Wagenanordnung 60 relativ zu dem Medium entlang der Y-Achse verschoben wird, werden ausgewählte Düsen in den Tintenstrahl-Kartuschen aktiviert und Tinte auf das Medium aufgebracht.
Die Wagenanordnung 60 positioniert die Druckkartuschen 70 bis 76 und trägt die Schaltung, welche für die Schnittstelle zu den Heizschaltkreisen in den Kartuschen nötig ist. Die Wagenanordnung umfaßt einen Wagen 62, der auf der vorderen und der hinteren Gleitstange 92A, 92B vor- und zurückbewegt werden kann. Die Kartuschen sind in einer eng gepackten Anordnung befestigt und können jeweils selektiv aus dem Wagen entfernt und durch einen frischen Schreiber ersetzt werden. Der Wagen umfaßt zwei gegenüberliegende Seitenwände und mit Abstand angeordnete, kurze Innenwände, welche Kartuschenabteile eingrenzen. Die Wände des Wagens sind aus einem steifen technischen Kunststoff hergestellt. Die Druckköp fe der Kartuschen sind durch Öffnungen in den Wagenabteilen, welche dem Druckmedium zugewandt sind, zugänglich.
Wie oben erwähnt, erfordert das Drucken und Plotten mit allen Farben, daß die Farben aus den einzelnen Kartuschen auf das Medium aufgebracht werden. Dadurch erschöpft sich die Tinte in den Reservoiren im Inneren der Kartuschen. Der Drucker 50 umfaßt vier "Schluck"- IDS, um den Bedarf an Tintenversorgung des Drucksystems zu erfüllen. Jedes IDS umfaßt drei Komponenten, ein Tintenreservoir außerhalb des Wagens, eine Druckkartusche auf dem Wagen und eine Reinigungsvorrichtung für den Druckkopf. Das Tintenreservoir umfaßt einen Beutel, der 350 ml Tinte faßt und an dem ein kurzer Schlauch und ein Nachfüllventil angebracht sind. Diese Reservoire sind auf der linken Seite des Druckers eingepaßt (hinter der Tür des linken Gehäuses 58), und die Ventile sind an einem Nachfüllarm 170, ebenfalls hinter der linken Tür, angebracht, wie unten noch beschrieben ist. Die Druckkartusche dieses Ausführungsbeispiels weist einen Druckkopf mit 300 Düsen zum Drucken von 600 dpi und eine Nachfüllöffnung auf. Die Reinigungsvorrichtung für den Kopf umfaßt einen Spucknapf zum Auffangen von Tinte, die während der Wartung und des Kalibrierens der Druckköpfe verwendet wird, einen Wischer zum Wischen der Oberseite des Druckkopfes und einen Verschluß (der dazu dient, den Druckkopf zu schützen, wenn er nicht in Gebrauch ist). Diese drei Komponenten gemeinsam bilden das IDS für eine gegebene Farbe und werden in einem Satz von dem Benutzer ersetzt.
Die richtige Position jeder Komponente wird vorzugsweise durch die Farbe angegeben. Wenn die Farbe auf der ersetzten Komponente mit der an dem Rahmen, welcher diese Komponente aufnimmt, in Übereinstimmung gebracht wird, ist sichergestellt, daß die Komponente richtig angeordnet ist. Alle drei Komponenten werden in der gleichen Reihenfolge angeordnet, wobei bei einem Ausführungsbeispiel die gelbe Komponente links außen die Cyan-farbene Komponente links in der Mitte, die Magenta-farbene Komponente rechts in der Mitte und die schwarze Komponente rechts außen angeordnet ist.
Die Tintenversorgungssysteme (IDS) sind "Schluck"-Tintennachfüllsysteme. Das System füllt alle vier Druckkartuschen 70 bis 76 gleichzeitig nach, wenn das Tintenvolumen des internen Reservoirs einer der Druckkartuschen unter einen Schwellwert gefallen ist. Eine Nachfüllsequenz wird sofort nach der Beendigung des Drucks ausgelöst, der dazu geführt hat, daß das Tintenvolumen des Reservoirs der Druckkartusche unter den Schwellwert gefallen ist, so daß das Drucken für das Nachfüllen nie unterbrochen werden sollte (außer wenn entlang einer Längsachse gedruckt wird und dabei mehr als 5 cm³ Tinte einer gegebenen Farbe verbraucht wird).
Die Anmeldung '975 beschreibt eine Druckkartusche mit federbelastetem Unterdruck-Beutel, der sich für das kontinuierliche Nachfüllen eignet. Die Fig. 4 bis 8 zeigen eine Tintenstrahl-Druckkartusche 100, die ähnlich wie die in der Anmeldung '975 beschriebenen Kartuschen ist, die sich jedoch dafür eignet, mit Unterbrechungen nachgefüllt zu werden, indem eine selbstschließende Nachfiillöffnung in dem Griff der Kartusche vorgesehen wird. Die Kartusche 100 illustriert die Kartuschen 70 bis 76 des Systems der Fig. 1. Die Kartusche 100 umfaßt ein Gehäuse 102, das ein innenliegendes Reservoir 104 zum Speichern von Tinte umschließt. Ein Druckkopf 106 mit Tintenstrahldüsen ist an dem Gehäuse angebracht. Der Druckkopf empfängt Tinte von dem Reservoir 104 und stößt Tintentröpfchen aus, während sich die Kartusche während eines Druckvorgangs auf einem Druckwagen hin- und herbewegt. Ein vorstehender Griff 108 erstreckt sich von dem Gehäuse und ermöglicht ein bequemes Einsetzen und Entfernen aus einem Druckwagen in einem Tintenstrahldrucker. Der Griff ist an einer Außenfläche des Gehäuses ausgebildet.
Die Fig. 5 bis 8 zeigen weitere Einzelheiten des Griffs 108. Der Griff umfaßt zwei Verbinder 110, 112 auf gegenüberliegenden Seiten einer zylindrischen Öffnung 114, die mit dem Reservoir 104 in Verbindung ist. Die Öffnung ist durch ein Septum 116, das aus einem elastomeren Werkstoff hergestellt ist, verschlossen. Das Septum 116 weist eine kleine darin ausgebildete Öffnung 118 auf. Der Griff mit seiner Öffnung 114 ist so gestaltet, daß er mit Unterbrechungen mit einer Nadelventilstruktur 120 in Eingriff kommt, welche über einen Schlauch 122 mit einem außerhalb des Wagens gelegenen Tintenreservoir, wie eines der Reservoire 80 bis 86 des Systems der Fig. 1, verbunden ist. Fig. 5 zeigt die Ventilstruktur 120 neben jedoch nicht in Verbindung mit der Öffnung 116. Fig. 6 zeigt die Ventilstruktur 120, die mit der Öffnung vollständig verbunden ist. Wie in Fig. 6 gezeigt, umfaßt die Struktur 120 eine hohle Nadel 122 mit einem geschlossenen distalen Ende, wobei jedoch in der Nähe des Endes mehrere Öffnungen 124 in der Nadel ausgebildet sind. Ein Schiebeventilkragen 128 paßt eng um die Nadel herum und wird durch eine Feder 126 in eine Ventilschließposition vorgespannt, wie in Fig. 5 gezeigt. Wenn die Struktur 120 gegen die Öffnung 116 gedrückt wird, wird der Kragen über die Länge der Nadel geschoben, so daß die Nadelspitze in die Öffnung 118 gleiten kann, wie in Fig. 6 gezeigt. In dieser Position kann Tinte durch die Na delöffnung 124 zwischen dem Reservoir 104 und dem Schlauch 130 fließen. Durch die Verbindung des Wagens 100 mit einem außerhalb des Wagens gelegenen Tintenreservoir über eine Ventilstruktur, wie die Ventilstruktur 120, wird somit ein Fluidpfad zwischen der Druckkartusche und dem außerhalb des Wagens liegenden Reservoir eingerichtet. Die Tinte kann von dem Tintenreservoir außerhalb des Wagens zu dem Kartuschenreservoir 104 fließen. Wenn die Struktur 120 von dem Griff 108 weggezogen wird, schließt sich die Ventilstruktur 120 automatisch in Folge der auf den Kragen 128 drückenden Feder 126. Die Öffnung 180 schließt sich ebenfalls aufgrund der Elastizität des Materials 116, wodurch eine selbstschließende Nachfüllöffnung für die Druckkartusche gebildet wird.
Die Fig. 4 bis 8 zeigen eine Verriegelungsstruktur 172 zum lösbaren Verriegeln des Ventils 120 in dem Nachfüllarm 170 auf einem Sockel oder Grundkörper 174. Die Struktur 172 weist Verriegelungsflächen 172B (Fig. 5) auf, welche gegen das äußere Gehäuse des Ventilkörpers 120A zu liegen kommen. Die Struktur wird von einem integrierten Federelement 172A (Fig. 7 und 8) in die Verriegelungsposition vorgespannt. Durch Ausüben einer Kraft auf die Struktur 170 bei einem Punkt 170C (Fig. 7 und 8) wird die Feder zusammengedrückt, wodurch die Oberfläche 172B von dem Ventilkörper gelöst wird und das Ventil aus dem Nachfüllarmsockel 174 gezogen werden kann. Diese Löse-Verriegelungsstruktur erlaubt es, das Ventileunol das Reservoir schnell als eine Einheit zu ersetzen.
Die Druckkartuschen 70 bis 76 umfassen jeweils einen Einkammerkörper, der ein Tintenabgabesystem mit federbelastetem Beutel bei Unterdruck verwendet, das genauer in der Anmeldung '975 beschrieben ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 liegt die Nachfüllplattform 150 in dem linken Gehäuse 56 des Druckers 50, wie in Fig. 2 gezeigt. Vier Tintenreservoire 80 bis 86 außerhalb des Wagens werden auf der Plattform 150 getragen. Kurze flexible Schläuche 150, 152, 154 und 156 bilden eine Verbindung zwischen Öffnungen 80A bis 86A entsprechender Reservoire 80 bis 86 und Nadelventilstrukturen 160, 162, 164 und 166, die bei einem Nachfüllstationsgehäuse 170 getragen werden. Diese Nadelventilstrukturen entsprechen jeweils den Ventilstrukturen 120 der Fig. 4 bis 8.
Die Nachfüllplattform 150 ist eine Hebevorrichtung, welche die vier Reservoire hält und aufwärts und abwärts bewegt werden kann.
Zum Nachfüllen wird die Wagenanordnung 60 zu der Nachühllstation bewegt, wo vier außerhalb des Wagens liegende Reservoire 80 bis 86 mit den entsprechenden Druckkartuschen 70 bis 76 über Absperrventile 160 bis 166 verbunden werden. Die Verbindung der Reservoire wird durch Einschalten eines Schrittmotors 200 erreicht, der einen Hebel 202 vorrückt, an dem die Ventilstrukturen und das Nachfüllstationsgehäuse 170 angebracht sind, wie in den Fig. 3 und 12 bis 13 gezeigt. Während die Ventile mit den Nachfüllöffnungen der Druckkartuschen in Eingriff sind, wird aufgrund des geringen Vakuumdrucks (Unterdrucks) in dem Reservoir Tinte in das Reservoir der Druckkartusche gezogen. Dieser Unterdruck nimmt mit zunehmendem Tintenvolumen ab. Dies führt zu einem sich selbst regelnden Nachfüllprozeß, bei dem abhängig davon, wieviel Tinte in die Druckkartusche eingebracht wird, der Unterdruck bis zu einem Punkt abnimmt, bei dem die Druckkartusche keine weitere Tinte mehr aus der Nachfüllkartusche ziehen kann und der Nachfüllprozeß stoppt. Der Druck, bei dem die Tintenströmung stoppt, wird durch den Abstand zwischen der Druckkartusche und dem Reservoir außerhalb des Wagens bestimmt. Je weiter die Druckkartusche unterhalb des Reservoirs angeordnet ist, desto größer ist der Enddruck in der Druckkartusche und desto geringer das resultierende Tintenvolumen in dem in der Druckkartusche liegenden Reservoir.
Wie am besten in Fig. 16 dargestellt, erfordert die Erfindung kein Neudesign der Einzelheiten des Wagens aufgrund von Belastungen und Störungen, die sich bei üblichen Tintensystemen ergeben, die außerhalb des Wagens und bei denen Tintenversorgungsschläuche während des Druckens mit den Kartuschen auf dem Wagen permanent verbunden bleiben. Im Gegensatz hierzu kann sich der in den Zeichnungen gezeigte Wagen über die Druckzone ohne irgendeine Tintenschlauchverbindung vor- und zurückbewegen. Ferner muß keine zusätzliche Wagenmasse berücksichtigt werden, die sich üblicherweise aus einer austauschbaren Zusatztintenversorgung ergibt, die direkt auf dem Wagen angebracht ist.
Weitere Einzelheiten der Vorrichtung, die das periodische Verbinden/Trennen zwischen der Nachfüllöffnung der Druckkartusche und dem außerhalb des Wagen liegenden Tintenversorgungsventil bei der Nachflillstation vorsieht, sind im einzelnen beschrieben. In den Fig. 9, 12 bis 13 und 17 trägt eine Klammer, welche die Tintenversorgungsventile hält, den Motor 200, der Zahnräder 210 dreht, um Getriebearme 212 zwischen einer Verbindungsstellung der Versorgungsventile mit ihren zugehörigen Füllöffnungen an den Druckkartuschen und einer Lösestellung vor- und zurückzubewegen. Hauptstabilisierarme 214 an der Klammer sowie Nebenstabilisierarme 215 an dem Wagen sehen die notwendige Beschränkung vor, die notwendig ist, um zu große Spannungen an den Kartuschen zu minimieren, die anderenfalls ihre präzise Positionierung in dem Wagen beeinträchtigen können. Die Anfangs- und Endpunkte der Verbindung/Trennung werden durch einen optischen Sensor 216 bestimmt.
Bei der zur Zeit bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bewegen sich alle vier Tintenversorgungsventile gemeinsam als eine Einheit, während sie durch einzelne Verriegelungsknöpfe 219 in ihren Öffnungen 218 fest in Position gehalten werden, wobei die Verriegelungsknöpfe es ermöglichen, jedes Ventil getrennt zu ersetzen, wenn die erwartete Lebensdauer für das IDS (Tintenabgabesystem) für diese spezielle Tintenfarbe abgelaufen ist. Wenn ein Austausch erforderlich ist, wird eine pfeilförmige Orientierungstaste 222 in Übereinstimmung mit einem passenden Orientierungsschlitz 224 gebracht, indem ein Ventilgriff 226 einfach von Hand gegriffen wird.
Ein eindeutiges, schmales, austauschbares Wartungsstationsmodul 230 für jede Tintenfarbe ist ein wichtiger Teil des IDS. Mit Bezug auf die Fig. 14A bis 14B und 15 umfaßt dieses Wartungsstationsmodul einen vorstehenden Griff 232 an einem Ende und eine Gruppe von Druckkopfwartungskomponenten, die in einem relativ kleinen Bereich oben auf dem Modul miteinander kombiniert werden. An einem Ende befinden sich Doppelwischer 234 und an dem anderen Ende ein Spucknapf 238, wobei ein Verschluß 236 für die Düsenplatte bei einer mittleren Position liegt. Eine externe Ansaugöffnung 240 in dem Modul ist über einen Innendurchlaß mit dem Verschluß 236 und in der entgegengesetzten Richtung über eine kreisförmige Dichtung 242 mit einer Vakuumquelle verbunden. Ein Wartungsstationswagen 251 umfaßt getrennte Schlitze 244, 246, 248, 250 für jedes Wartungsstationsmodul (das manchmal auch Druckkopfreiniger genannt wird).
Ein mit Federn vorgespanntes Ausrichtsystem sorgt dafür, daß das Wartungsstationsmodul einfach und gleichwohl präzise in dem Wartungsstationswagen positioniert wird. Entlang eines oberen Abschnitts jedes Schlitzes liegt eine Z-Ausricht-Rippe 252, die mit einer entsprechenden Ausricht-Kante entlang der beiden oberen Ränder des Moduls in Eingriff kommt. Ein nach oben vorgespannter Federarm 260 stellt einen festen Sitz entlang dieser Ausrichtflächen sicher. Die horizontale Positionierung in jedem Schlitz wird durch zwei vorstehende Ecken sichergestellt, die als Simse dienen, gegen welche passende Anschläge 258 des Moduls zu liegen kommen. Obwohl es nicht notwendig ist, kann an einer Rückwand jedes Schlitzes ein Vorspannarm 262 verwendet werden.
Fig. 10 zeigt die äußere Grundstruktur eines Tintenversorgungsmoduls vor der Installation, und Fig. 11 zeigt, wie vier solcher Module auf einer Nachfüllplattform in dem Drucker zusammengefaßt werden, wobei ihre Ventile in der Ventilklammer manuell eingebaut werden.
Fig. 18A und 15B zeigen die erforderliche Zugänglichkeit für das Austauschen der drei Grundkomponententeile des IDS. Die Vorderseite der Druckereinheit umfaßt üblicherweise eine Walzenvorschubeinheit 270, ein Steuerfeld 272 und eine Zugangstür 274 für die Druckzone in der Nähe eines länglichen Rahmenbauteils 275. Die Wartungsstation liegt am rechten Ende der Wagen-Bewegungsachse, und eine Nachfüllstation 278 liegt an dem gegenüberliegenden Ende. Einfache Reibkraftriegel, wie bei 280 angedeutet, werden vorgesehen, um sicherzustellen, daß die Türen, welche an Schwenkscharnieren angebracht sind, wie bei 281, richtig geschlossen sind. Eine Druckplatte 284 kontaktiert jedes Wartungsstationsmodul und dient dazu, unvollständig installierte Wartungsstationsmodule beim Schließen der Tür 282 der Wartungsstation zu positionieren. Eine ähnliche Tür 286 schließt die Nachfüllstation während des normalen Betriebs des Druckers ab. Die Nachfüllstation umfaßt einen Raum 287 für eine Tintenversorgungsplattform sowie ein Zugangsloch 288 von der Plattform zu den auf dem Wagen installierten Druckköpfen.
Im folgenden ist ein Installationsvorgang in Verbindung mit den Fig. 19 bis 22 beschrieben. Ein Tintenabgabesystem wird vorzugsweise als eine Einheit in einem Karton 290 verpackt, der eine neue Druckkartusche 291 A, ein neues Wartungsstationsmodul 293A in einem Kunststoff-Lagerbeutel 295 und ein neues Tintenversorgungsmodul 296A enthält. Wie in der selbsterklärenden Sequenz der Zeichnungen der Fig. 20 gezeigt, kann eine alte Druckkartusche 293 B leicht entfernt und durch eine neue ersetzt werden. Wie in der selbsterklärenden Sequenz der Zeichnungen der Fig. 21 gezeigt, wird ein erschöpftes Tintenversorgungsmodul 296B ohne Schwierigkeiten entfernt, indem zunächst die Tintentür geöffnet wird, wie durch den Pfeil 302 gezeigt, dann der Verriegelungsknopf nach unten gedrückt wird, wie durch den Pfeil 304 gezeigt, und gleichzeitig das Ventil herausgezogen wird, wie durch den Pfeil 306 gezeigt. Das erschöpfte Tintenmodul 296 kann dann durch ein neues Tintenversorgungsmodul 296A ersetzt werden. Wie schließlich in der selbsterklärenden Sequenz der Zeichnungen der Fig. 22 gezeigt, kann ein Benutzer nach dem Öffnen der Zugangstür den Griff in der durch den Pfeil 310 angedeuteten Richtung nach unten drücken und dadurch ein altes Wartungsstationsmodul 293B lösen, es dann ganz herausziehen, wie durch den Pfeil 312 angedeutet, gefolgt von der Installation eines neuen Wartungsstationsmoduls 293A.
Schließlich wird der Fachmann verstehen, daß die Grundmerkmale des neuen Schluck- Tintennachfüllsystems der Erfindung eine neue, jedoch relativ einfache Art des unbeaufsichtigten Druckens durch automatisches Nachfüllen von Tinte vorsieht. Ferner können alle tintenbezogenen Komponenten für eine bestimmte Tintenfarbe durch den Benutzer ausgetauscht werden, ohne daß er besondere Werkzeuge benötigt und ohne daß eine spezialisierte Wartungsperson gerufen werden muß.
Weitere Einzelheiten des Wartungsstationsmoduls 230 sind in Fig. 23 in Verbindung mit den Fig. 14A bis 14B gezeigt. Ein einheitlicher Körperabschnitt grenzt verschiedene interne Kammern und Durchlässe ein und sieht eine Unterstützung für eine der Deckplatte 380 vor, die sich vollständig über eine obere Öffnung in dem Körperabschnitt erstreckt. Der Spucknapf 238 liegt bei einer erhabenen Position an einem Ende der Deckplatte. Der Verschluß 236 liegt auf der Deckplatte und ist auf dieser mit Hilfe einer Montagelasche 381 befestigt, und beide Wischer 234 sind in einem einzelnen einheitlichen Bauteil eingebaut, das ebenfalls auf der Deckplatte angebracht ist. Ein Auslaß 278 in der Nähe der Wischer führt Tinte von den Wischern zu einer Abfallkammer 379, die in dem Körperabschnitt angeordnet ist.
Die Ansaugöffnung 240 ist über einen Durchlaß in dem Körperabschnitt mit dem Verschluß verbunden. Eine Haupttintenauffangkammer 382 liegt direkt unter dem Verschluß und ist von einer zweiten Kammer 383 über eine Ablenkplatte 384 getrennt, die sich von der Deckplatte nach unten erstreckt. Damit sich nicht übermäßig Tinte aufbaut, wird ein größerer absorbierender Schaumstoffblock 386 am Boden einer Spucknapf-Auffangkammer 385 verwendet, und ein ähnlicher kleinerer absorbierender Schaumstoffblock 388 wird auf den Boden der Kammer 382 gelegt.
Zusätzliche Einzelheiten des Wartungsstationsmechanismus des Druckers sind in den Fig. 24 bis 25 gezeigt. Der Wartungsstationswagen 251 weist Ansaugschläuche 389 auf, die von der Rückseite zu den jeweiligen Ansaugöffnungen 240 führen. Ein Motor 390 ist vorgesehen, um eine Plattform 391 entlang Gleitstangen 392 als Teil der verschiedenen War tungsvorgänge zu bewegen und um den Wagen für die Installation oder das Entfernen von einzelnen Modulen durch einen Benutzer zu positionieren. Der gesamte Wartungsstationsmechanismus wird von einem Chassis 394 getragen, und die Plattform umfaßt einen rückwärtigen Zugang 95 für die Ansaugschläuche-389 sowie einen vorderen Zugang 396, um die oben beschriebene Installation oder das Entfernen einzelner Module von dem Wartungsstationswagen zu erleichtern.
Man muß verstehen, daß bestimmte Merkmale des Wartungsstationsmoduls und des Wartungsstationswagens optional und nicht notwendig sind, um die Vorteile der Erfindung zu erreichen. Die Schaumstoffeinsätze sind zum Beispiel nützlich, jedoch nicht erforderlich in den Tintenauffangkammern innerhalb des Wartungsstationsmoduls. Während irgendeine Form der Begrenzung wünschenswert ist, um eine sichere Positionierung des Moduls in dem Wagen sicherzustellen, ist es ähnlich nicht notwendig, positive Vorspannkräfte in allen X-, Y- und Z-Achsenrichtungen vorzusehen. In einer zur Zeit bevorzugten Ausführungsform wird nur eine Vorspannfeder in der Z-Achsenrichtung in einer anvisierten, kommerziellen Ausführungsform der Erfindung verwendet, wobei man sich auf ein relativ engen mechanischen Sitz in den Richtungen der anderen Achsen verläßt. Auch muß eine solche Feder keine Kunststoffverlängerung des Wagens sein, wie bei der zur Zeit bevorzugten Ausführungsform, sondern es könnte eine getrennte Feder aus einem anderen Material sein. Es könnte auch eine andere Haltetechnik anstelle einer Feder eingesetzt werden, um die Wartungsstationskomponenten ausreichend zu stabilisieren, um ihre verschiedenen Funktionen in bezug auf das Reinigen, die Wartung, die Verbesserung und den Schutz der Druckköpfe auszuführen.
Sobald das Wartungsstationsmodul sicher in dem Wartungsstationswagen positioniert ist, können somit alle diese verschiedenen wichtigen Wartungsfunktionen (Wischen, Verschließen, Ansaugen, Spucken oder beliebig Untergruppen hiervon), die für den zuverlässigen Betrieb eines Tintenstrahldruckers erforderlich sind, in Verbindung mit einem einzelnen Modul oder Reiniger ausgeführt werden, der allein für einen einzelnen Druckkopf reserviert ist und gleichzeitig mit dem zugehörigen Druckkopf entfernt und ersetzt werden kann. Die Koordinierung der erwarteten Lebensdauer des Wartungsstationsmoduls, des Tintenversorgungsmoduls und des Druckkopfs ist somit ein wichtiges Merkmal der Erfindung. Wenn eine andere Tintenversorgung, wie eine UV-Tinte für die Verwendung im Außenbereich, erforderlich ist, kann ein gesamtes Tintenversorgungssystem (einschließlich der Tinte und tintenbezogener Komponenten) leicht ersetzt werden.
Weitere Einzelheiten des Wartungsstationsmoduls sind in den Fig. 26 bis 29 gezeigt. Ein Verfahrweg des Wagens führt auf der rechten Seite des Druckers zu einer Wartungsstation, wo die verschiedenen Funktionskomponenten der Wartungsstation, wie in Fig. 26 gezeigt, mit dem Druckkopf in Wechselwirkung treten kann. Der Motor des Wartungsstationsmechanismus kann den Wartungsstationswagen und seine Wartungsstationsmodule vor- und zurückbewegen, um die richtige Komponente (zum Beispiel Wischer oder Verschluß) zu einer Druckkartusche 209 auszurichten. Ein optischer Sensor 410 an dem Wagen wird dazu verwendet, die Ausrichtung des Wartungsstationsmoduls für seine verschiedenen Funktionen zu erleichtern.
Diese Ausrichtung wird von einer Bezugslinie 415 einer weißen Markierung 411 an dem Wartungsstationswagen (siehe Fig. 15) durch den optischen Sensor gemessen, der direkt über die Markierung geht, während diese in der Verfahrrichtung (Scanrichtung) 413 quert (die für großformatige Drucker/Plotter auch als X-Achse bezeichnet wird). Wenn ein Wartungsstationsmodul in dem Wartungsstationswagen montiert wird, wird ein Etikett 414 in der Scanrichtung direkt mit der Markierung ausgerichtet. Dieses Etikett dient dazu, einen Raum für das Aufzeichnen und Lesen codierter Information in bezug auf Funktionen der Wartungsstation vorzusehen.
Das Etikett ist groß genug, um verschiedene Funktionen zu erfüllen. Es kann den Typ des Tintensystems anzeigen, der in Verbindung mit diesem speziellen Modul verwendet werden soll, wie zum Beispiel der Abstand 416 anzeigt. Es kann auch aktuelle Information über das Modul anzeigen, wie den Benutzungsgrad und die verbleibende Soll-Lebensdauer, welche durch die Menge, Breite und/oder Anordnung zentraler Markierungen 420 und zusätzlicher Markierung 422 im mittleren Raum 418 angegeben wird. Die Systeminformation kann zur Zeit der Herstellung oder durch die Tintendüsen 414 am Anfang oder während des Betriebs aufgebracht werden. Aktualisierte Information kann zu jeder geeigneten Zeit während des Betriebs durch die Tintendüsen aufgebracht werden. Das Etikett dient somit als ein Informationsetikett oder in einigen Fällen als eine Meßlatte der verbleibenden nutzbaren Lebensdauer der Komponenten der Wartungsstation oder anderer Komponenten in einem integrierten Tintenabgabesystem. Wenn von dem optischen Sensor bestimmte negative Information erfaßt wird, können dem Benutzer Warnsignale oder Nachrichten angezeigt werden, oder in einigen Fällen können bestimmte Operationen der Wartungsstation vorübergehend deaktiviert werden, um eine Beschädigung des Druckers, des Druckkopfes, des Benutzers oder des gerade vorgenommenen Ausdrucks zu verhindern.
Diese aktualisierte Information ist insbesondere dann wichtig, wenn ein außerhalb des Wagens liegendes Tintensystem dazu dient, die nutzbare Lebensdauer eines Druckkopfes zu verlängern. Wischer können sich abnutzen, Tintenabfallkammern in den Wartungstintenstationen können überlaufen.
Der Sensor an dem Wagen wurde früher insbesondere für das Ausrichten mehrerer Druckkartuschen in dem Wagen genutzt, diese neue Nutzung zum Lesen von codierter Information auf dem Wartungsmodul hat jedoch neue Möglichkeiten zur Verbesserung der Zuverlässigkeit der Drucker eröffnet, welche für lange unbeaufsichtigte Druckvorgänge vorgesehen sind. Die Anzahl der Markierungen, ihre relativen Positionen, die speziell markierten oder nicht markierten Bereiche oder Kombinationen daraus können genutzt werden. Mit Markierungen unterschiedlicher Farbe kann ein Drucker mit einer empfindlichen optischen Verarbeitung die Qualität und die Quantität der codierten Information verbessern. Um die Zuverlässigkeit des Etiketts zu verbessern, können im Hinblick hierauf die Ränder, die sich an beiden Enden nach unten erstrecken, schwarz gefärbt werden, um einen besseren Kontrast für den optischen Sensor vorzusehen.
Die Erfindung zieht in Erwägung, weitere eingebaute Merkmale der Wartungsstationsmodule zu verwenden, wie Löcher, Farbunterschiede, Höhenunterschiede, Unterschiede der Lichtreflektivität, Formunterschied und dergleichen, um Information zu speichern und zu übertragen.
Während eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gezeigt und beschrieben wurde, wird der Fachmann verstehen, daß zahlreiche Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, der durch die folgenden Ansprüche definiert wird.

Claims

1. Tintenstrahldrucker mit folgenden Merkmalen:

Mittel zum Aufnehmen und Betreiben wenigstens eines Druckkopfes;

eine Wartungsstation, die folgende Merkmale aufweist:

eine Druckkopfwartungskartusche (230) mit erschöpfbaren Ressourcen;

Mittel zum automatischen Verwenden der Wartungskartusche; und

Mittel zum automatischen Überwachen der Verwendungsmittel;

Mittel zum automatischen Erzeugen von Druckkopfwartungs-Verwendungsindizes (420, 422) abhängig von den Überwachungsmitteln; und

Mittel (412) zum Aufnehmen der Verwendungsindizes von den Indizeserzeugungsmitteln, die der Wartungskartusche zugeordnet sind.

2. Drucker nach Anspruch 1, mit Mitteln zum automatischen Lesen der Indizes (420, 422).

3. Drucker nach Anspruch 2, mit

Mitteln zum automatischen Verarbeiten der gelesenen Indizes, um wenigstens eine Nachlieferungsfunktion zu steuern, die aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist:

Alarmieren eines Benutzers; und

Betätigen einer Sperre, um die Verwendung der Wartungskartusche (230) zu verhindern.

4. Drucker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Indizeserzeugungsmittel Mittel zum Verwenden des Druckkopfes zum Ausbilden der Indizes (420, 422) mit Tinte umfassen.

5. Drucker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem optischen Sensor (410) zum Lesen der Indizes.

6. Verfahren zum Identifizieren einer Druckkopfwartungskartusche (230), die in einer Wartungsstation eines Tintenstrahldruckers, der einen Druckwagen aufweist, installiert ist, mit folgenden Verfahrensschritten:

Vorsehen eines optischen Sensors (410) an dem Druckwagen (60);

Anordnen optischer, codierter Information (420, 422) auf einem gegebenen Teil einer Außenfläche der Druckkopfwartungskartusche (230);

Positionieren der Druckkopfwartungskartusche (230) mit der Außenfläche in einem Weg des Druckwagens; und

Scannen über den gegebenen Teil mit dem optischen Sensor (410), um die codierte Information zu überwachen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, mit den weiteren Verfahrensschritten:

Verwenden der Wartungskartusche zum Warten eines Druckkopfes;

automatisches Überwachen der Verwendung der Wartungskartusche;

abhängig von dem Überwachen, automatisches Erzeugen von Druckkopfwartungs- Verwendungsindizes (420, 422) auf dem gegebenen Teil der Außenfläche der Wartungskartusche.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 7, bei dem das Erzeugen das Aufbringen von Information auf dem gegebenen Teil mit einem Druckkopf (106) in dem Druckwagen (60) umfaßt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das Erzeugen das Aufbringen von Informationen auf dem gegebenen Teil vor der Installation der Wartungskartusche (230) in dem Drucker (50) umfaßt.