DE69802126T2

DE69802126T2 - Tintenzuführsystem für ein Tintenstrahldrucksystem

Info

Publication number: DE69802126T2
Application number: DE69802126T
Authority: DE
Inventors: Rick Becker; Don Boutin; Brian Canfield; Jesus Garcia; Robert Giles; Eric Joseph Johnson; Felix Ruiz; Doug Watson; Mark E. Young; Elizabeth Zapata
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1997-03-03
Filing date: 1998-03-02
Publication date: 2002-08-01
Anticipated expiration: 2018-03-03
Also published as: CN1146499C; EP0863013A3; EP0863013A2; EP0863013B1; US6139135A; JPH10244688A; DE69802126D1; KR19980079798A; ES2164384T3; KR100604488B1; CN1215661A; US6241347B1

Description

Eine früher angemeldete, ebenfalls anhängige Patentanmeldung der selben Anmelderin, die sich auf den Gegenstand dieser Anmeldung bezieht, ist die EP 96 303 277.6, die am 10. Mai 1996 eingereicht wurde, die als EP-A-745 482 am 4.12.1996 veröffentlicht wurde, mit dem Titel "CONTINUOUS REFILL OF SPRING BAG RESERVOIR IN AN INK-JET SWATH PRINTER/PLOTTER". (Dieser entspricht die US-Patentanmeldung Nr. 08/454,975 vom 31. Mai 1995 von Joseph E. Scheffelin et al.). Diese Patentanmeldung wird im folgenden als die '975 Anmeldung bezeichnet.
Die Erfindung betrifft Tintenstrahl-Drucker/Plotter und spezieller Techniken zum Verändern der Höhe eines außerhalb der Tintenpatrone liegenden Reservoirs zum Verringern der Nachfüllzeit für Tintenpatronen auf dem Wagen, zum Sicherstellen eines zuverlässigen Nachfülltintenvolumens und zum Einstellen des Vakuumdrucks der Druckpatrone.
In der obengenannten Patentanmeldung mit dem Titel "COUNTINUOUS REFILL OF SPRING BAG RESERVOIR IN AN INK-JET SWATH PRINTER/PLOTTER" ist ein Drucksystem beschrieben, das außerhalb des Wagens liegende Tintenreservoire verwendet, die mit einer Druckpatrone auf dem Wagen über flexible Schläuche verbunden sind. Die außerhalb des Wagens liegenden Reservoire füllen den Tintenvorrat in den innen liegenden Reservoiren der Druckpatronen auf dem Wagen kontinuierlich nach und halten den Unterdruck in einem Bereich, der zu einer hohen Druckqualität führt. Während diese Systeme viele Vorteile haben, gibt es auch einige Anwendungen, bei denen die relativ permanente Verbindung der Reservoire außerhalb des Wagens und auf dem Wagen über Schläuche unerwünscht ist.
Die US-A-4 967 207 offenbart ein Drucksystem mit einem Drucker, der einen Wagen aufweist, der sich entlang eines Weges bewegt, der über eine Druckzone geht; einem Druckkopf, der lösbar auf dem Wagen montiert ist und eine Einlaßöffnung aufweist; und einem Tintenvorratsbehälter, der von dem Druckkopf getrennt ist und außerhalb des Wagens-montiert ist, um Tinte an den Druckkopf zu liefern, wobei der Tintenvorratsbehälter mit einem Ventil einer Wartungsstation über eine Versorgungsleitung verbunden ist. Der Tintenvorratsbehälter enthält ein großes Tintenvolumen, üblicherweise mehrmals das der Tinte, die in dem Reservoirbehälter des Druckkopfes enthalten ist.
Ein neues Tintenabgabesystem (IDS) für Drucker/Plotter wurde entwickelt, bei dem das Federreservoir der Druckpatrone auf dem Wagen nur mit Unterbrechungen mit dem Reservoir außerhalb des Wagens verbunden ist, 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 genannte Anmeldung beschreibt bestimmte Merkmale dieses neuen Tintenabgabesystems.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Tintendrucksystem, wie oben beschrieben, vorzusehen, bei dem sich die Druckqualität selbst nach mehrmaligem Nachfüllen des Reservoirs des Druckkopfes nicht verschlechtert.
Diese Aufgabe wird durch ein Tintenstrahldrucksystem mit den Merkmalen von Anspruch 1 und durch das zugehörige Verfahren, welches ein System gemäß Anspruch 1 verwendet, gelöst.
Die Erfindung optimiert die Leistungsfähigkeit dieses neuen, außerhalb des Wagens gelegenen Tintenabgabesystem nach dem "Schluckentnahme"-Prinzip. Bei diesem IDS (=ink delivery system) wird eine Druckpatrone, die eine innen liegende Feder zum Vorsehen eines Unterdrucks verwendet, mit Unterbrechungen mit einem Tintenreservoir verbunden, welches außerhalb der Bewegungsachse des Wagens liegt. Beginnend mit einer "vollen" Schreiberpatrone wird der Drucker eine Vielzahl von Blättern drucken, während die Menge der verwendeten Tinte überwacht wird. Nachdem eine bestimmte Menge Tinte abgegeben wurde, wird der Schreiberwagen zu einer Nachfüllstation zum Nachfüllen der Tinte bewegt. In der Nachfüllstation wird ein Ventil mit dem Schreiber verbunden, so daß das Tintenreservoir mit der Schreiberpatrone verbunden und ein Weg geöffnet wird, durch den die Tinte frei strömen kann. Nur unter Verwendung des Unterdrucks oder Vakuums, das in der Schreiberpatrone vorherrscht, wird Tinte aus dem Reservoir in den Schreiber "gezogen".
Ein Tintenstrahldrucksystem mit einer austauschbaren Gruppe tintenbezogener Komponenten, die gemeinsam als ein einzelnes Tintenabgabesystem für jede Tintenfarbe installiert und ersetzt werden. Die Gruppe umfaßt einen Tintendruckkopf mit einer Einlaßöffnung, einem Tintenversorgungsmodul und einem Druckkopfwartungsmodul, von denen jedes durch den Benutzer von Hand in einem Tintenstrahldrucker installiert werden kann. Das Tintenvorratsmodul enthält ausreichend Tinte, um ein gesamtes Druckkopfreservoir mehrmals vollständig nachzufüllen, bevor die erwartungsgemäße nutzbare Lebensspanne des Druckkopfes verstrichen ist, wobei zu diesem Zeitpunkt ein Benutzer die gesamte Gruppe der tintenbezogenen Komponenten für eine bestimmte Farbe ersetzen kann. Ähnlich ist das Druckkopfwartungsmodul für einen zuverlässigen Betrieb während der erwarteten nutzbaren Lebensspanne des Druckkopfes konzipiert. Dieses System ermöglicht es, das gesamte Tintenabgabesystem für verschiedene Druckanforderungen zu ersetzen, um z. B. Tinten auf Farbstoffbasis für Innenraumanwendungen durch Tinten auf Pigmentbasis für Außenanwendungen zu ersetzen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine isometrische Darstellung eines Großformat-Drucker-/Plottersystems, in welchem die Erfindung angewendet werden kann;
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Abschnitts des Systems nach Fig. 1, welche die Wiederbefüll- bzw. Nachfüllstation zeigt;
Fig. 3 den Druckerwagen und die Nachfüllstation in Draufsicht;
Fig. 4 eine isometrische Darstellung einer Tintenstrahldruckpatrone, die in dem System nach Fig. 1 nutzbar ist, mit einem Nachfüllplattform- Aufnahmeabschnitt, einem Nadelventil und einem Zuführrohr in einer vergrößerten Darstellung;
Fig. 5 eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie 5-5 in Fig. 4, wobei die Ventilstruktur in einer gelösten Stellung relativ zu einem Nachfüllanschluß der Druckpatrone gezeigt ist;
Fig. 6 eine Querschnittsdarstellung ähnlich zu Fig. 5, wobei die Ventilstruktur jedoch in einer Verbindungsstellung relativ zu dem Nachfüllanschluß der Druckpatrone gezeigt ist;
Fig. 7 eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie 7-7 in Fig. 6, wobei die Struktur des Nadelventils und die Verschlußstruktur zum Verschließen des Ventils in dem Nachfüllsockel an der Nachfüllstation gezeigt sind;
Fig. 8 eine Querschnittsdarstellung ähnlich zu Fig. 7, wobei die Arretierung bzw. der Verschluß in einer gelösten Stellung gezeigt ist;
Fig. 9 eine vergrößerte Darstellung des Mechanismus zum Bewegen der Ventilstruktur, wobei hierauf keinerlei Ventile montiert sind;
Fig. 10 ein nicht auf dem Wagen angeordnetes Tintenzuführmodul gemäß der Erfindung;
Fig. 11 eine schematische Darstellung mehrerer nicht auf dem Wagen angeordneter Tintenzuführmodule, die mit der Ventilstruktur verbunden sind;
Fig. 12 eine detaillierte Seitenansicht des Mechanismus zum Bewegen der Ventilstruktur in einer nicht verbundenen Stellung mit einer Druckpatrone;
Fig. 13 eine detaillierte Seitenansicht des Mechanismus zum Bewegen der Ventilstruktur in einer gekoppelten Stellung mit einer Druckpatrone;
Fig. 14A und 14B eine isometrische Darstellung und eine Seitenansicht eines Servicestationsmoduls gemäß der Erfindung;
Fig. 15 eine isometrische Darstellung eines Wagens zur lösbaren Montage des Servicestationsmoduls nach den Fig. 14A und 14B;
Fig. 16 eine isometrische Darstellung eines Wagens, der sich über eine Druckzone bewegt;
Fig. 17 den Wagen nach Fig. 16 in der Stellung an der Nachfüllstation, wobei die Ventilstruktur in der nicht gekoppelten Stellung ist;
Fig. 18A und 18B den Drucker mit der Nachfüllstation und die Servicestationstüren in geöffneten bzw. geschlossenen Stellungen;
Fig. 19 eine schematische auseinandergezogene Darstellung der integrierten Tintenzuführsystemkomponente gemäß der Erfindung (Druckpatrone, Tintenzuführmodul und Servicestationsmodul), welches in ein einzelnes Paket integriert ist;
Fig. 20 sechs beispielhafte Schritte zum Austauschen einer Druckpatrone;
Fig. 21 fünf beispielhafte Schritte zum Austauschen eines Tintenzuführmoduls gemäß der Erfindung;
Fig. 22 fünf beispielhafte Schritte zum Austauschen des erfindungsgemäßen Servicestationsmoduls gemäß der Erfindung;
Eine beispielhafte Anwendung für die Erfindung ist eine Schwädenplotter/-drucker für Großformat-Druckanwendungen (LFP). Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Thermo-Tintenstrahldruckers/-plotters 50 für Großformate. Der Drucker/Plotter 50 umfaßt ein Gehäuse 52, welches auf einem Ständer 54 montiert ist, sowie linke und rechte Hüllen bzw. Abdeckungen 56 und 58. Eine Wagenanordnung 60 ist für das Hin- und Herbewegen entlang eines Wagenbalkens angepaßt, welcher unter der Abdeckung 58 phantomartig gezeigt ist. Entlang einer Vertikal- oder Medienachse ist mittels eines Medienachsenantriebsmechanismus (nicht dargestellt) ein Druckmedium positioniert, beispielsweise Papier. Wie im Stand der Technik üblich, ist die Medienantriebsachse mit "X"-Achse und die Wagenabtast- bzw. Wagenlaufachse mit "Y"-Achse bezeichnet.
Fig. 3 zeigt eine diagrammartige Darstellung der Wagenanordnung 60 und der Nachfüllstation in Draufsicht. Die Wagenanordnung 60 gleitet auf Gleitstäben 94A, 94B. Die Stellung der Wagenanordnung 60 entlang einer Horizontal- oder Wagenabtastachse wird mittels eines Wagenpositioniermechanismus bezüglich eines Kodiererstreifens 92 bestimmt. Der Wagenpositioniermechanismus umfaßt einen Wagenpositionsmotor 404 (Fig. 15), welcher einen mit der Wagenanordnung verbundenen Riemen 96 betreibt. Die Position bzw. Stellung der Wagenanordnung entlang der Abtastachse wird mittels der Nutzung des Kodiererstreifens exakt bestimmt. Auf der Wagenanordnung ist ein optischer Kodierer 406 (Fig. 15) angeordnet, welcher Wagenpositionssignale liefert, die genutzt werden, um eine optimale Bildregistrierung und eine genaue Wagenpositionierung zu erreichen. Zusätzliche Details einer geeigneten Wagenpositioniervorrichtung können der oben genannten '975-Anmeldung entnommen werden.
Der Drucker 50 umfaßt vier Tintenstrahldruckpatronen 70, 72, 74 und 76, welche in inneren Federsackvorratsbehältern Tinten mit verschiedenen Farben speichern, beispielsweise schwarze, gelbe, magentarote und blaue Tinte. Infolge der Übersetzung der Wagenanordnung 60 relativ zu dem Medium entlang der Y-Achse werden getrennte Düsen der Tintenstrahlpatronen aktiviert und Tinte wird auf das Medium angewendet.
Die Wagenanordnung 60 positioniert die Druckpatronen 70 bis 76 und hält die Schaltung, welche für Schnittstellen mit den Wärmeschaltungen der Patronen notwendig ist. Die Wagenanordnung umfaßt einen Wagen 62, der für das Hin- und Herbewegen auf den Vorder- und Rückgleitern 92A, 92 B angepaßt ist. Die Patronen sind in einer dichten Anordnung befestigt und können zum Austauschen durch einen frischen Stift jeweils getrennt von dem Wagen entfernt werden. Der Wagen umfaßt ein Paar entgegengesetzer Seitenwände und kurz beabstandeter Innenwände, welche Patronenzwischenräume definieren. Die Wagenwände sind aus einem starren technischen Kunststoff hergestellt. Die Druckköpfe der Patronen sind durch Öffnungen in den Patronenzwischenräumen, die dem Druckmedium zugewandt sind, freigegeben.
Wie bereits erwähnt, verlangt das Vollfarbendrucken und -plotten, daß die Farben von individuellen Patronen auf das Medium angewendet werden. Dieses verursacht die Entleerung der Tinte aus internen bzw. eingebauten Patronenvorratsbehältern. Der Drucker 50 umfaßt vier "Schluckentnahme"-IDSs, um die Tintenzuführanforderungen des Drucksystems zu erfüllen. Jedes IDS umfaßt drei Komponenten, einen nicht auf den Wagen angeordneten Vorratsbehälter, eine auf dem Wagen angeordnete Druckpatrone und einen Druckkopfreiniger. Der Tintenvorratsbehälter umfaßt einen Sack mit 350 ml Tinte, an welchem ein Kurzrohr und ein Nachfüllventil angeordnet sind. Diese Vorratsbehälter sind auf der linken Seite des Druckers angeordnet (hinter der Tür des linken Gehäuses 58). Die Ventile sind ebenfalls hinter der linken Tür mit einem Nachfüllarm 170 verbunden, was im folgenden beschrieben wird. Die Druckpatrone umfaßt in dieser beispielhaften Ausführungsform einen Druckkopf mit 600 dpi, 300 Düsen und einer Öffnung, durch welche er nachgefüllt wird. Der Kopfreiniger umfaßt einen Spucküapfzum Fangen von Tinte, die beim Warten und beim Kalibrieren der Druckköpfe genutzt wird, einen Wischer, der zum Wischen der Vorderfläche des Druckköpfes genutzt wird, und eine Kappe (die genutzt wird, um den Druckkopf bei der Nutzung zu schützen). Diese drei Komponenten zusammen bilden das IDS für eine bestimmte Farbe und werden von dem Benutzer als Set bzw. Baugruppe ausgetauscht.
Die richtige Lokalisation jeder Komponente wird vorzugsweise mittels der Farbe identifiziert. Die Übereinstimmung der Farbe auf der ausgetauschten Komponente mit der auf dem Rahmen, welcher diese Komponente aufnimmt, sichert die richtige Lokalisation bzw. Anordnung dieser Komponente. Alle drei Komponenten sind in derselben Reihenfolge, wobei in einer beispielhaften Ausführungsform die gelbe Komponente links, die blaue Komponente in der mittleren linken Position, die magentarote Komponente in der mittleren rechten Position und die schwarze Komponente in der rechten Position angeordnet sind.
Die Tintenzuführsysteme sind "Schluckentnahme"-Tintennachfüllsysteme. Das System füllt alle vier Druckpatronen 70 bis 76 gleichzeitig nach, wenn irgendein Tintenvolumen eines inneren Druckpatronenvorratsbehälters unter einen Schwellwert fällt. Eine Nachfüllfolge wird unmittelbar nach Beendigung des Drucks ausgelöst, welcher das Fallen des Tintenvolumens des Druckpatronenvorratsbehälters unter den Schwellwert verursachte, so daß ein Druck niemals durch das Nachfüllen unterbrochen wird (Ausnahme: Ausführen eines Langachsendrucks, der mehr als 5 ccs einer Tinte irgendeiner Farbe nutzt.
In der '975-Anmeldung ist eine Federsack-Druckpatrone mit negativem Druck beschrieben, welche für das fortdauernde Nachfüllen angepaßt ist. Die Fig. 4-8 zeigen eine Tintenstrahldruckpatrone 100, die zu den in der '975-Anmeldung beschriebenen Patronen ähnlich ist. Die Tintenstrahldruckpatrone 100 ist jedoch mittels des Hinzufügens eines selbstdichtenden Nachfüllanschlusses in den Handgriff der Patrone für das unterbrochene Nachfüllen angepaßt. Die Patrone 100 zeigt die Patronen 70 bis 76 des Systems nach Fig. 1. Die Patrone 100 umfaßt ein Gehäuse 102, welches einen inneren Vorratsbehälter 104 zum Speichern der Tinte aufweist. Ein Druckkopf I06 mit Tintenstrahldüsen ist an dem Gehäuse montiert. Der Druckkopf nimmt Tinte von dem Vorratsbehälter 104 auf und stößt während des Vorwärts- und Rückwärtstastens der Patrone entlang eines Druckwagens während einer Druckoperation Tintentröpfchen aus. Ein hervorstehender Griff 108 steht von dem Gehäuse ab und ermöglicht die bequeme Installation und das bequeme Entfernen eines Druckwagens innerhalb eines Tintenstrahldruckers. Der Griff ist auf einer äußeren Oberfläche des Gehäuses gebildet.
Die Fig. 5 bis 8 zeigen zusätzliche Details des Griffes 108. Der Griff umfaßt zwei Verbinder 110, 112 an gegenüberliegenden Seiten eines zylindrischen Anschlusses 114, welcher mit dem Vorratsbehälter 104 in Verbindung steht. Der Anschluß ist mittels eines Septums 116 abgedichtet, das aus einem elastromerischen Material gebildet ist. Das Septum 116 weist eine kleine Öffnung 118 auf. Der Griff ist mit seinem Anschluß 114 so konstruiert, daß er unterbrochen mit einer Nadelventilstruktur 120 in Verbindung steht, die über ein Rohr 122 mit einem nicht auf dem Wagen befindlichen Tintenvorratsbehälter verbunden ist, beispielsweise einem der Vorratsbehälter 80-86 des Systems nach Fig. 1. Fig. 5 zeigt die Ventilstruktur 120 benachbart zu dem Anschluß 116, wobei die Ventilstruktur 120 mit dem Anschluß 116 nicht in Verbindung steht. Fig. 6 zeigt die Ventilstruktur 120 in vollständiger Verbindung mit dem Anschluß. Gemäß Fig. 6 umfaßt die Struktur 120 eine hohle Nadel 122 mit einem geschlossenen distalen Ende, wobei hierin benachbart zu dem Ende mehrere Öffnungen 124 gebildet sind. Eine Gleitventilmuffe 128 sitzt eng auf der Nadel und ist mittels einer Feder 126 gegen eine geschlossene Stellung des Ventils (vgl. Fig. 5) vorgespannt. Wenn die Struktur 120 gegen den Anschluß 116 gedrückt wird, wird die Muffe entlang der Nadel gedrückt, so daß es der Nadelspitze ermöglicht ist, in die Anschlußöffnung 118 zu gleiten (vgl. Fig. 6). In dieser Stellung kann die Tinte durch die Nadelöffnungen 124 zwischen dem Vorratsbehälter 104 und dem Rohr 130 fließen. Mit der Patrone 100, die über eine Ventilstruktur, beispielsweise die Ventilstruktur 120, mit einem nicht auf dem Wagen befindlichen Tintenvorratsbehälter verbunden ist, wird somit ein Flüssigkeits- bzw. Fluidweg zwischen der Druckpatrone und dem nicht auf dem Wagen befindlichen Vorratsbehälter geschaffen. Tinte kann zwischen dem nicht auf dem Wagen befindlichen Vorratsbehälter und dem Patronenvorratsbehälter 104 fließen. Wenn die Struktur 120 von dem Halter bzw. Handgriff 108 weggezogen wird, schließt die Ventilstruktur 120 automatisch infolge der Feder 126, die auf der Muffe 128 wirkt. Die Öffnung 118 schließt ebenfalls infolge der Elastizität des Materials 116, wodurch ein selbstdichtender Nachfüllanschluß für die Druckpatrone geschaffen ist.
Die Fig. 4-8 zeigen eine Verschlußstruktur 172 zum lösbaren Verschließen des Ventils 120 in dem Nachfüllarm 170 auf dem Sockel 174. Die Struktur 172 weist Verschlußoberflächen 172B (Fig. 5) auf, welche mit dem Außengehäuse des Ventilkörpers 120A in Verbindung treten. Die Struktur ist mittels eines integrierten Federbauteils 172A in die Verschlußstellung vorgespannt (Fig. 7 und 8). Beim Ausüben einer Kraft auf die Struktur 170 im Punkt 170C (vgl. Fig. 7 und 8) wird die Feder zusammengedrückt, die Oberfläche 172B aus der Verbindung mit dem Ventilkörper herausbewegt und es dem Ventil ermöglicht, den Nachfüllarmsockel 174 herauszuziehen. Diese Ausklinkverschlußstruktur ermöglicht es, das Ventil und den Vorratsbehälter schnell als eine Einheit auszutauschen.
Die Druckpatronen 70-76 umfassen jeweils einen Einzelkammerkörper, welcher ein Federsack-Tintenzuführsystem mit negativem Druck nutzt, insbesondere jenes, welches in der '975- Anmeldung beschrieben ist.
Gemäß der einen Ausführungsform der Erfindung wird eine gegebene Tinte mit bestimmten Eigenschaften in einem auf dem Wagen angeordneten Reservoir, das zu dem Druckkopf gehört, vorgesehen; vorzugsweise wird die gegebene Tinte auch in dem Behälter außerhalb des Wagens vorgesehen. Das Volumen der gegebenen Tinte in dem Behälter außerhalb des Wagens sollte größer sein als eine Kapazität des Reservoirs auf dem Wagen, das zu einem bestimmten Druckkopf gehört. Das Volumen des Behälters ist vorzugsweise mehr als doppelt so groß oder größer als dreimal so groß oder sogar größer als acht mal so groß wie die Kapazität des Reservoirs auf dem Wagen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jeder von mehreren Druckköpfen getrennt in dem Wagen installierbar und jeder von mehreren Tintenbehältern ist in dem Drucker ebenfalls getrennt installierbar. Ferner ist jedes von mehreren Druckkopfwartungsmodulen (die später beschrieben werden) in dem Drucker getrennt installierbar.
In den beispielhaften System nach Fig. 1 ist die Nachfüllplattform 150 in dem linken Gehäuse 56 des Druckers 50, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Die vier nicht auf dem Wagen angeordneten Tintenvorratsbehälter 80-86 werden auf der Plattform 150 gestützt. Flexible Kurzrohre 152, 154, 156 und 158 verbinden Anschlüsse 80A-86A entsprechender Vorratsbehälter 80-86 und Nadelventilstrukturen 160, 162, 164 und 166, die an dem Nachfüllstationsgehäuse 170 gestützt sind. Diese Nadelventilstrukturen entsprechen jeweils der Ventilstruktur 120 gemäß den Fig. 4-8.
Die Nachfüllplattform 150 ist ein Fahrstuhl, der die vier Vorratsbehälter hält und auf und abbewegt werden kann.
Um ein Nachfüllen auszuführen, wird die Wagenanordnung 60 zu der Nachfüllstation bewegt, wo die vier nicht auf dem Wagen befindlichen Vorratsbehälter 80-86 über Absperrventile 160-166 mit entsprechenden Druckpatronen 70-76 verbunden sind. Die Verbindung der Vorratsbehälter wird mittels des Drehens eines Schrittmotors 200 erreicht, welcher einen Hebel 202 vorschiebt, auf dem die Ventilstrukturen und das Nachfüllstationsgehäuse 170 montiert sind (vgl. Fig. 3 und 12-13). Während die Ventile in den Nachfüllanschlüssen der Druckpatronen eingerastet sind, wird infolge des leichten Vakuumdrucks (Rückdruck) in den Druckpatronenvorratsbehältern Tinte in die Druckpatronenvorratsbehälter gezogen. Es ist bekannt, daß sich dieser Rückdruck mit zunehmenden Tintenvolumen vermindert. Dieses führt in einem selbstregulierenden Nachftullprozess mit zunehmend mehr Tinte in der Druckpatrone dazu, daß der Rückdruck auf einen Punkt fällt, bei dem die Druckpatrone nicht länger zusätzliche Tinte aus der Patrone ziehen kann, und daß das Nachfüllen stoppt. Der Druck, bei dem der Tintenfluß endet, wird mittels des Abstandes zwischen der Druckpatrone und dem nicht auf dem Wagen befindlichen Vorratsbehälter geregelt. Je weiter die Druckpatrone unterhalb des Vorratsbehälters angeordnet ist, um so größer ist der Enddruck in der Druckpatrone und um so geringer ist das resultierende Tintenvolumen in dem inneren Druckpatronenvorratsbehälter.
Gemäß Fig. 16 ist es nicht notwendig, die Spezifikation des Wagens infolge des Widerstands und der Überschneidung, welche sich aus dem typischen nicht auf dem Wagen befindlichen Tintensystem ergeben, zu ändern, wobei während einer Druckoperation Tintenzuführrohre dauernd mit den Patronen auf dem Wagen verbunden bleiben. Im Gegensatz dazu kann die in den Figuren gezeigte Patrone ohne jegliche Zuführrohrverbindungen über die Druckzone vor und zurück bewegt werden. Darüber hinaus besteht keine Notwendigkeit, zusätzliche Wagenmassen zu berücksichtigen, die sich typischerweise aus dem Vorsehen einer austauschbaren Zusatztintenversorgung ergeben, die direkt auf dem Wagen montiert ist.
Es werden nun weitere Details einer Vorrichtung beschrieben, welche die periodische Verbindung/Trennung an der Nachfüllstation zwischen dem Druckpatronenfiillanschluß und dem nicht auf dem Wagen befindlichen Tintenzuführventil schafft. Gemäß den Fig. 9, 12-13 und 17 stützt eine Klammer, die die Tintenzuführventile hält, den Motor 200, welcher Getriebe 210 dreht, um Getriebearme 212 zwischen einer Verbindungsstellung der Zuführventile mit ihren jeweiligen Füllanschlüssen an den Druckpatronen und einer Trennstellung vor und zurück bewegt. Primäre Stabilisierungsarme 214 auf der Klammer als auch sekundäre Stabilisierungsarme 215 auf dem Wagen liefern die notwendige Einschränkung bzw. Beschränkung, um eine unangemessene Beanspruchung bzw. Spannung auf die Patronen zu minimieren, welcher zu einer Verschiebung derselben aus der exakten Positionierung in dem Wagen führen kann. Der Anfangs- und der Endpunkt der Verbindung Trennung sind mittels eines optischen Sensors 216 definiert.
Alle vier Tintenzuführventile bewegen sich zusammen als eine Einheit, wenn sie mit Hilfe individueller Verschlußknöpfe 219 in festen Stellungen in ihren Öffnungen 218 gehalten werden, wobei die individuellen Verschlußknöpfe 219 es ermöglichen, jedes Ventil getrennt auszutauschen, wenn die erwartete Lebensdauer des integrierten IDS für diese spezielle Tintenfarbe abgelaufen ist. Wenn der Austausch notwendig ist, greift ein pfeilförmiger Orientierungsschlüssel 222 mit einem passenden Orientierungsschlitz 224 mittels leichter manueller Betätigung durch einen Ventilgriff 226 ineinander.
Ein einzigartiges, schmales, austauschbares Servicestationsmodul 230 für jede Tintenfarbe ist ein wichtiges Teil des IDS. Gemäß den Fig. 14A-14B und 15 umfaßt dieses Servicestationsmodul einen hervorstehenden Griff 232 an einem Ende und eine Gruppe von Druckkopfservicekomponenten, die auf einer relativ kleinen Fläche auf dem Modul zusammen kombiniert sind. An einem Ende sind Doppelwischer 234 angeordnet. An dem anderen Ende ist ein Spucknapf 238 mit einer Düsenplattenkappe 236 in einer Zwischenstellung angeordnet. Ein äußerer Einspritzanschluß 240 in dem Modul ist durch einen inneren Weg mit der Kappe 236 verbunden. Der äußere Einspritzanschluß 240 ist in der entgegengesetzten Richtung durch eine Runddichtung 242 mit einer Vakuumquelle verbunden. Ein Servicestationswagen 251 umfaßt getrennte Schlitze 244, 246, 248, 250 für jedes Servicestationsmodul (Manchmal wird dieses auch als Druckkopfreiniger bezeichnet.).
Ein gefedertes Bezugssystem ermöglicht es, das Servicestationsmodul leicht, aber genau in dem Servicestationswagen zu positionieren. Entlang eines oberen Abschnitts jedes Schlitzes ist eine Z-Bezugsrille 252 ausgebildet, welche entlang der beiden oberen Enden des Moduls mit einer entsprechenden Bezugsleiste 254 in Verbindung steht. Ein aufwärts vorgespannter Federarm 260 sichert eine enge Passung entlang dieser Bezugsoberflächen. Eine horizontale Positionierung wird in jedem Schlitz mittels eines Paares hervorstehender Ecken erreicht, welche als Verriegelungen für Anpassanschläge 258 auf dem Modul dienen. Obwohl dies nicht notwendig ist, kann auf einer Rückwand jedes Schlitzes ein Vorspannarm 262 vorgesehen sein.
Fig. 10 zeigt die äußere Basisstruktur eines Tintenzuführmoduls vor der Installation. Fig. 11 zeigt, wie vier solcher Module auf einer Nachfüllplattform auf dem Drucker zusammen gruppiert werden, wobei ihre Ventile auf der Ventilklammer manuell installiert werden.
Die Fig. 18A und 18B zeigen die Zugänglichkeit, die für den Austausch der drei Basiskomponententeile des IDS notwendig ist. Die Vorderseite der Druckereinheit umfaßt typischerweise eine Rollen- bzw. Walzenzuführeinheit 270, ein Steuerpult 272 und eine Druckzonenzugangstür 274, die benachbart zu einem gestreckten Rahmenbauteil 275 angeordnet ist. Die Servicestation ist am rechten Ende der Wagenabtastachse angeordnet. Eine Nachfüllstation 278 ist an dem entgegengesetzten Ende angeordnet. Einfache Reibungsverriegelungen, beispielsweise die mit 280 bezeichneten sind vorgesehen, um eine ordnungsgemäße Schließung der Türen zu sichern, die an Drehscharnieren montiert sind, beispielsweise den mit 281 bezeichneten. Eine Druckplatte 284 steht nach dem Schließen einer Servicestationstür 282 mit jedem nicht vollständig montierten Servicestationsmodul in Verbindung und hilft dieses zu positionieren. Eine ähnliche Tür 286 verschließt die Nachfüllstation während der normalen Operation des Druckers. Die Nachfüllstation umfaßt einen Raum 287 für eine Tintenzuführplattform und ein Zugriffsloch 288 von der Plattform zu den auf dem Wagen montierten Druckköpfen.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 19-22 ein Installationsverfahren beschrieben. Ein Tintenzuführsystem ist vorzugsweise als eine Einheit in einem Kasten 290 angeordnet, welcher eine neue Druckpatrone 291A, ein neues Servicestationsmodul 293A in einem Plastikaufbewahrungsbeutel 295 und ein neues Tintenzuführmodul 296A hält. Gemäß der selbsterklärenden Folge von Zeichnungen in Fig. 20 wird eine alte Druckpatrone 293B leicht entfernt und durch eine neue ersetzt. Gemäß der selbsterklärenden Folge von Zeichnungen in Fig. 21 wird ein entleertes Tintenzuführmodul 296B ohne Schwierigkeiten dadurch entfernt, daß zunächst die Tintentür geöffnet wird, wie dies mittels eines Pfeiles 302 gezeigt ist. Anschließend wird der Verschlußknopf heruntergedrückt, wie dies mittels des Pfeils 304 gezeigt ist. Gleichzeitig wird das Ventil herausgezogen, wie dies mittels des Pfeils 306 angedeutet ist. Das leere Tintenmodul 296B kann dann durch ein neues Tintenzuführmodul 296A ersetzt werden. Abschließend kann ein Nutzer nach dem Öffnen der Zugangstür gemäß der selbsterklärenden Folge von Zeichnungen in Fig. 22 den Handgriff in der mittels des Pfeils 310 angezeigten Richtung nach unten drücken, wodurch ein altes Servicestationsmodul 293B gelöst wird. Danach kann der Benutzer dieses in vollem Umfang herausziehen, wie dies mittels des Pfeils 312 gezeigt ist. Anschließend wird ein neues Servicestationsmodul 293A installiert.
Für den Fachmann ergibt sich, daß die Basismerkmale des einzigartigen "Schluckentnahme"- Tintennachfüllsystems mittels des automatisierten Tintennachfüllens einen einzigartigen, aber relativ einfachen Weg für das unbeaufsichtigte Drucken schaffen. Darüber hinaus können alle mit der Tinte in Verbindung stehenden Komponenten für eine spezielle Tintenfarbe durch den Nutzer ersetzt werden, ohne daß spezielle Werkzeuge notwendig sind und ohne daß ein spezialisierter Servicefachmann gerufen werden muß.
Es wurden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Der Fachmann versteht jedoch, daß verschiedene Modifikationen ausgeführt werden können, ohne das der Bereich der Erfindung verlassen wird, wie er in den Ansprüchen definiert ist.

Claims

1. Tintenstrahldrucksystem mit

einem Drucker (50), der einen Wagen (60) aufweist, der sich entlang eines Weges bewegt, der über eine Druckzone geht;

wenigstens einem Druckkopf (106), der auf dem Wagen (60) lösbar angebracht ist und eine Einlaßöffnung (114) aufweist;

wenigstens einem Tintenbehälter (80-86), der von dem wenigstens einen Druckkopf (106) getrennt ist und außerhalb des Wagens (60) lösbar angebracht ist, um Tinte zu dem Druckkopf (106) zu liefern, wobei der Tintenbehälter mit einem Auslaßsteuerventil (160- 166) verbunden ist, das normalerweise in einer, geschlossenen Stellung ist, um Tinte in dem Tintenbehälter (80-86) sicher zu halten;

einem Druckkopfwartungsmodul (230), das an dem Drucker (50) in dem Weg des Wagens (60) lösbar angebracht ist;

wobei der Druckkopf (106), der Tintenbehälter (80-86) und das Druckkopfwartungsmodul (230) drei trennbare Komponenten bilden, die als ein Satz installiert und ersetzt werden können, um ein integriertes Tintenabgabesystem vorzusehen.

2. Tintenstrahldrucksystem nach Anspruch 1, wobei die Einlaßöffnung (114) des Druckkopfs (106) zugänglich ist, wenn der Druckkopf in dem Wagen (60) montiert ist.

3. Tintenstrahldrucksystem nach Anspruch 2, wobei die Einlaßöffnung (114) während einer Druckoperation in einer normalerweise geschlossenen Stellung ist.

4. Tintenstrahldrucksystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Auslaßsteuerventil (160-166) mit der Einlaßöffnung (114) des Druckkopfes direkt verbunden werden kann, um Tinte von dem Tintenbehälter (80-86) in den Druckkopf (106) nachzufüllen, wenn das Auslaßsteuerventil in einer offenen Stellung ist.

5. Tintenstrahldrucksystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Auslaßsteuerventil (160-166) mit der Einlaßöffnung (114) periodisch in Eingriff gebracht werden kann, um den Druckkopf (106) mit Tinte nachzufüllen.

6. Tintenstrahldrucksystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit dein weiteren Merkmalen:

mehrere Druckköpfe (106), die in dem Wagen (60) lösbar angebracht sind, wobei jeder Druckkopf eine andere Tintenfarbe aufweist;

mehrere Tintenbehälter (80-86), die jeweils den mehreren Druckköpfen zugeordnet sind;

und

mehrere Druckkopfwartungsmodule (230), die jeweils den mehreren Druckköpfen zugeordnet sind.

7. Verfahren zum Farb-Tintenstrahldrucken unter Verwendung des Tintenstrahldrucksystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit folgenden Verfahrenschritten:

Füllen des Tintenbehälters (80-86) mit einer gegebenen Tinte mit vorgegebenen Eigenschaften;

Übertragen der Tinte aus dem Füllschritt aus dem Behälter (80-86) zu einem der Druckköpfe (106); und

Aufbringen von einem Teil der Tinte aus dem Füllschritt auf das Druckkopfwartungsmodul (230), das zu einem der Druckköpfe gehört, während des Betriebs des Druckers.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Füllschritt das Füllen des Behälters (80-86) mit einem Tintenvolumen umfaßt, das wenigstens zweimal die Kapazität eines Tintenreservoirs (104), das zu dem Druckkopf (106) auf dem Wagen (60) gehört, ist, wobei der Schritt des Übertragens periodisch ausgeführt wird, nachdem bei normalem Betrieb des Druckers die Tinte in dem Tintenresevoir (104) auf dem Wagen erschöpft ist.