DE2731508C2 - Ausrichteinrichtungen für einen Tintenstrahl-Druckkopf - Google Patents

Description

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Fig. 11 eine Darstellung einer einstellbaren Befestigungsvorrichtung für ein Aullager, Fig. 12 einen Schnitt längs der Linie 23-23 von

F i g. 13 eine Ansicht eines Auflagers mit einem eine konische Ausnehmung aufweisenden Fuß,

Fig. 14 eine Ansicht eines Auflagers mit einem eine V-förmige Ausnehmung aufweisenden Puß, F i g. 15 eine Unteransicht des Auflagers von F i g. 14, F i g. 16 eine Unteransicht des Auflagers von F i g. 13,

Fig. 17 eine Darstellung zur Veranschaulichung des Vorgangs der Befestigung einer oberen Baueinheit in einer unteren Baueinheit und

Fig. 18 Befestigungsanordnungen für einen Druckkopf an einer Druckstation.

Ein nach der Erfindung ausgebildeter Druckkopf 40 ist allgemein in Fig. 18 und genauer in Fig. 1 dargestellt Der Druckkopf 40 besteht aus einer oberen Baueinheit 41, die in erster Linie ein Gehäuse mit Strömungselementen ist, sowie einer unteren Baueinheit 42, die in erster Linie elektrische Bauelemente enthält Die obere Baueinheit 41 enthält auch ein der Tropfenerzeugung dienendes elektrisch angetriebenes Anregungsorgan 186 und. einen dafür verwendeten Treiber 57.

Die obere Baueinheit 4ll enthält ein Montagepaßstück 44, und die untere Etaueinheit 42 enthält einen Gabelschuh 43 zur Aufnahme des MontagepaßstUcks 44. Im Betriebseinsatz ändern sich die Eigenschaften der oberen Baueinheit 41, so daß sie einer periodischen Aufbereitung bedarf. Folglich lcann eine obere Ersatzbaueinheit 41 mit einer alten unteren Baueinheit 42 zusammengefügt werden, wie in Fig. 17 dargestellt ist. Ein Stoßdämpfer 51 nimmt den beim letzten Schritt ües Zusammenfügungsvorgangii auftretenden Stoß auf. Die obere Baueinheit 41 ist so ausgebildet, daß sie einfach in einem geeigneten (nicht dargestellten) Transportkasten transportiert werden kann, so daß sie ohne weiteres von einem Aufbereitungszentrum zum Ort einer Druckerei gebracht werden kann. Im Betriebszustand wird die untere Baueinheit ·*2 mit Hilfe von Trägerplatten 147 und 148 (F i g. 29) an einer Druckstation gehalten.

Die Schnittlinie zwischen der oberen Baueinheit 41 und der unteren Baueinheit 42 wird von drei Präzisionsstahlkugeln 48 bis 50 und drei Auflagern 45 bis 47 gebildet. Diese drei Auflager weisen entweder einen konischen, einen V-förmigen oder einen ebenen Fuß auf, wie später noch genauer beschrieben wird.

Das Auflager 45 wird von einem beweglichen Befestigungsblock 52 getragen, der mit Hilfe eines Schraubenglieds 58 an zwei Einstellblöcken 55 befestigt ist. Das Auflager 46 wird von einem Befestigungsblock 53 getragen, und das Auflager 47 wird von einem Befestigungsblock 54 getragen. Die Kugeln 48 bis 50 werden von der Laderingplatte 59 getragen.

Die oben beschriebene Kugel- und Aufkceranordnung ergibt eine äußerst genaue, in einfacher Weise zusammenfügbare Dreipunkt-Trennfläche zwischen der oberen Baueinheit 41 und der unteren Baueinheit 42. Der unten noch genauer beschriebene AusrichtVorgang gleicht in mancher Hinsichl. dem Vorgang zum Ausrichten eines Spiegels, der mittels einer kinematischen Befestigungsvorrichtung in einem Interferrometer angebracht ist. Die öffnungen in einer Lochplatte 60 (siehe Fig.9) können daher exakt in Deckung mit den Laderingen in der Laderingplatts 59 gebracht werden. Die Laderingplatte 59 ist mit äußerst anspruchsvollen Toleranzen hergestellt, so daß nach einer Ausrichtung der oberen Baueinheit 41 auf eine Laderingplatte 59 diese Baueinheit 41 schnell in eine untere Baueinheit 42 eingepaßt werden kann, die eine andere Laderingplatte trägt Nach Erzielung der erforderlichen Ausrichtung, können die Tropfenerzeugung, das Aufladen und das Fangen so ausgeführt werden, wie in den USA-Patentschriften 37 01 998 und 37 39 393 beschrieben ist.

Die Laderingplattenanordnung 73 enthält die Laderingplaue 59 und die drei oben erwähnten mit Präzision gefertigten Kugeln 48 bis 50. Wie Fig. 10 zeigt, weist die Laderingplatte 59 drei Kugelsitze 79 zur Aufnahme der Kugeln 48 bis 50 auf. In jede der Kugeln kann ein Oberflächenansatz gearbeitet sein, damit sie in ihren Sitz 79 eingesetzt werden kann, und die Kugel kann an Ort und Stelle verklebt werden, wie in Fig. 10 dargestellt ist Die Kugelsitze 79 und die Laderingöffnungen müssen in der Laderingplatte 59 mit gleicher Genauigkeit hergestellt werden; dazu kann jedes spanabhebende oder photographische Verfahren angewendet werden. Die Laderingplatte 59 kann aus Keramikmaterial, aus Kunststoff oder einem anderen isolierenden Material hergestellt sein. Sie kann aber auch aus einem leitenden Material mit einem isolierenden Überzug zum Isolieren der Laderinge voneinander hergestellt sein. Wie zuvor erwähnt wurde, passen die Kugeln 48 bis 50 mit drei Auflagern 45 bis 47 zusammen. Einzelheiten der Zusammenfügungsbeziehung sind in F i g. 12 dargestellt, wo der konisch geformte Fuß des Auflagers 45 mit der Kugel 48 in Eingriff steht. Die Kugel 48 ruht auf einem Träger 80, der ein Teil der unteren Baueinheit 42 ist In der gleichen Weise ruht die Kugel 49 auf einem Träger 81, und die Kugel 50 ruht auf einem Träger 82; diese drei Träger sind in F i g. 3 dargestellt. Der Träger 80 weist einen konischen Sitz zur Anpassung an den Fuß des Auflagers 45 auf; in gleicher Weise ist der Träger 81 mit einem (nicht dargestellten) V-förmigen Sitz versehen. Die Oberfläche des Trägers 82 ist eben.

Wie F i g. 12 erkennen läßt, wird das Auflager 45 von einem Gewindeeinsatz 84 getragen, der in den Befestigungsblock 52 geschraubt ist. Die Auflager 46 und 47 werden von ebensolchen Gewindeeinsätzen getragen, damit eine Möglichkeit zum Einstellen der vertikalen Lagebeziehung zwischen der oberen Baueinheit 41und der unteren Baueinheit 42 geschaffen wird, wobei bemerkt sei, daß das Auflager 45, der Gewindeeinsatz 84 und der Befestigungsblock 52 Teile der oberen Baueinheit 41 sind.

Die Lochplatte 60 wird von der oberen Baueinheit 41 fest in bezug auf die Haltevorrichtung der Befestigungsblöcke 52 bis 54 getragen. Eine Grobeinstellung in hori- zontaler Längsrichtung der Lochplatte 60 bezüglich einer Laderingplatte oder bezüglich anderer Bezugsbefestigungen, kann dadurch erzielt werden, daß das Gewindeglied 58 (Fig. 11) axial nach vorne geschoben wird. Zur Feineinstellung der relativen horizontalen Lage zwischen der Lochplatte und einer Laderingplatte sind ein Einstellarm 85 für das Auflager 45 und ein ebensolcher (nicht dargestellter) Einstellarm für das Auflager 46 vorgesehen. Zum Eingriff an diesen Einstellarmen weisen die Auflager 45 und 46 rechtwinklige obere Enden 86 und 87 auf, wie in den Fig. 13 bzw. 14 dargestellt ist.

Aus Fig. 13 ist zu erkennen, daß die konische Ausnehmung 89 im Fuß 88 des Auflagers 45 außermittig gegenüber der Achse des Schafts 86 liegt. Dies bedeutet, daß die Mitte der konischen Ausnehmung 89 beim Drehen des Schafts 86 des Auflagers 45 eine kreisförmige Bahn beschreibt, die in F i g. 16 als gestrichelter Kreis 90 angegeben ist. Auf diese Weise ist es möglich, durch Lösen seiner Befestigung 88a (F i g. 12) und bogenförmi-

ges Bewegen des Einstellarms 85 eine horizontale Einstellung in zwei Richtungen zu erzielen. Die Herstellungs- und Zusammenbautoleranzen des Kopfs 40 sind so bemessen, daß der auf diese Weise vorgesehene kleine Einstellwert der Wert ist, der jeweils benötigt wird.

Wenn das Auflager 45 gemäß den obigen Ausführungen eingestellt ist, muß eine ebensolche Einstellung des Auflagers 46 vorgenommen werden. Der Fuß 91 des Auflagers 46 wirkt an einem außermittig bezüglich des Schafts 92 liegenden Punkt auf die zugehörige Kugel 49 ein. Da das Auflager 46 im Fuß 91 mit einer V-förmigen Ausnehmung 93 versehen ist, erzeugt eine Drehung des rechtwinkligen oberen Abschnitts 87 durch einen zugehörigen Einstellarm eine eindimensionale Bewegung der oberen Baueinheit 41 bezüglich einer in Eingriff mit der Ausnehmung 93 stehenden Kugel. Diese Relativbewegung ist in Fig. 15 mit der gestrichelten Linie 128 angegeben.

Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, die zum schrittweisen Einstellen der zwei Auflager 45 und 46 zur Erzeugung einer genauen horizontalen Ausrichtung zwischen den Lochplatten 60 und einer der Laderingplatte 59 entsprechenden Bezugsstruktur angewendet werden können. Diese Ausrichtung kann mit Hilfe geeigneter optischer Instrumente ausgeführt werden; sie wird üblicherweise von einem speziell ausgebildeten Personal an einem Wartungszentrum ausgeführt, wo neue oder wiederinstandgesetzte obere Baueinheiten 41 für den Einsatz zusammen mit unteren Baueinheiten 42 vorbereitet werden, die sich bereits am Anwendungsort befinden.

Sobald die Ausrichtung entsprechend den obigen Ausführungen beendet ist, kann die obere Baueinheit 41 zu einer Druckerei transportiert werden, bei der sich eine untere Baueinheit 42 befindet, die eine Wartung erfordert. In der Druckerei kann die alte obere Baueinheit abgenommen werden, und die neue, zuvor ausgerichtete obere Baueinheit kann schnell an Ort und Stelle eingesetzt werden. Eine weitere Ausrichtung sollte dabei nicht erforderlich sein.

Die schließlich vorliegende räumliche Beziehung zwischen der Lochplatte 60 und der Laderingplatte 59 ist in F i g. 9 dargestellt. Wie in dieser Figur gezeigt ist, sind unterhalb der Laderingplatte 59 zwei Fänger 94 mit einem dazwischengefügten Ablenkband 129 angeordnet. Die Lochplatte 60 ist durch Löten oder auf andere Weise mit einem Lochplattenhalter 95 verbunden, und der Lochplattenhalter 95 ist mit Hilfe von Klemmglicdern 97 und 98 am Gehäuse 63 festgeklemmt. Eine Gruppe von Schrauben 99 (von denen zwei dargestellt sind) hält die Klemmglieder 97 und 98 an Ort und Stelle. Ein O-Ring % bewirkt eine Abdichtung zwischen dem Lochplattenhalter 95 und dem Gehäuse 63.

Das Hauptbautei! der unteren Baueinheit 42 ist eine Trägerplatte 100, die eine erweiterte Öffnung 103 aufweist, wie in F i g. 2 am besten zu erkennen ist. Die obere Baueinheit 41 paßt nach unten durch die Öffnung 103, und sie wird mit Hilfe von drei Halterungen 104 bis 106 an Ort und Stelle verriegelt. Die Halterungen 104 bis 106 sind auf Sitzen 107 so befestigt, daß sie auf die oberen Flächen der Auflager 45 bis 47 einwirken.

Zur zusätzlichen Stützung sind fünf Versteifungsglieder 108 bis 112 vorgesehen, die an der Trägerplatte 100 befestigt sind. An der Trägerplatte 100 sind auch zwei Klemmen 113 und 114 befestigt die elektrische Kabel 101 bzw. 102 festklemmen.

In F i g. 9 ist zu erkennen, daß die Fänger 94 in einer solchen Lage angebracht sind, daß die untere Fläche der Laderingplatte 59 verdeckt wird. Während des Betriebs des Druckers ist es manchmal erwünscht, die Laderingplatte zu überprüfen; zu diesem Zweck können die Fänger 94 nach unten geschwenkt werden, wie in Fig. 7 dargestellt ist. Die Befestigung der Fänger ermöglicht diese nach unten erfolgende Schwenkbewegung, wobei trotzdem die Fähigkeit zur genauen Ausrichtung der Betriebspositionen beider Fänger geschaffen wird.

Die horizontal nach innen und nach außen gerichtete Bewegung der Fänger 94 bezüglich des Ablenkbandes

ίο 129 wird mit Hilfe mikrometerartiger Einstellknöpfe 133 bis 136 gesteuert. Die Fänger 94 sind gemäß den obigen Ausführungen an den Blöcken 123 angebracht, die ihrerseits von Trägern 137 bis 140 gehalten sind, wie in F i g. 4 und F i g. 5 am besten zu erkennen ist. Die Träger 137 bis 140 sind bei 141 drehbar gelagert, und sie werden mit Hilfe von Achsgliedern, die als Reaktion auf eine von Hand ausgeführte Einstellung der Knöpfe 133 bis 136 in ihre Lage gebracht sind, gegen Vorspannungsglieder 142 gedrückt.

2u Der Knopf 136 steuert die Bewegung einer Welle 143, die zur Einstellung des Trägers 139 quer über den Druckkopf reicht. In der gleichen Weise bewirkt der Knopf 135 die Lageeinstellung einer Welle 144 gegen einen Träger 140. Die Knöpfe 133 und 134 reichen nicht quer über den Druckkopf, sondern wirken direkt auf Träger 138 bzw. 147 ein. Die Knöpfe 133 bis 136 befinden sich also alle auf der gleichen Seite des Druckkopfs, so daß eine bequeme Bedienung durch das Wartungspersonal ermöglicht wird.

Da die Knöpfe 133 bis 136 mikrometerartige Vorrichtungen sind, können die Fänger 94 in ihrer gesamten Länge präzise in bezug auf das Ablenkband 129 eingestellt werden. Diese Einstellung wird einfach dann ausgeführt, wenn der Transportmechanismus der Druckbahn zurückgezogen und durch eine Tropfschale 145 nach F i g. 18 ersetzt ist. Der Druckkopf 40, der in der Platte 147 eines Tischs 146 befestigt ist, wird über der Tropfschale 145 angebracht, und alle Flüssigkeitsstrahlen werden in den Druckmodus umgeschaltet, was bedeutet, daß alle Tropfen in den Strahlen ungeladen sind. Dadurch werden alle Strahlen in die Tropfschale gelenkt. Die beiden Fänger 94 werden dann nach innen gegen das Ablenkband 129 vorwärtsbewegt, bis ihre Fangflächen die Tintenstrahlen gerade berühren. Die Knöpfe 133 bis 136 werden dann so eingestellt, daß die Fänger aus dieser Position um eine vorbestimmte Strekkc zurückversetzt werden. Dies sollte eine zufriedenstellende Fangwirkung ergeben, die dadurch geprüft werden kann, daß alle Strahlen in den Fangmodus umso geschaltet werden. Die Tischplatte 147 ist mit Hilfe eines Scharniers 148 am Tisch 146 befestigt, so daß der Druckkopf 40 zur Wartung oder zur Inspektion angehoben werden kann.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Ausrichteinrichtungen für einen Tintenstrahl-Druckkopf zur Erzielung einer relativen Ausrichtung zwischen der Lochplatte und der Laderingplatte, wobei die Lochplatte in einer oberen Baueinheit und die Ladeplatte in einer unteren Baueinheit enthalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß an der Laderingplatte (59) Positionselemente in Form von drei Kugeln (48,49,50) mit harter Oberfläche an im Abstand voneinander liegenden Stellen in an der unteren Baueinheit befestigten Trägern (80, 81, 82) zur Aufnahme der Kugeln im Dreieck angebracht sind, daß an der oberen Baueinheit (41) Bezugselemente in Form von drei Auflagern (45,46, 47) an solchen Stellen in einstellbarer Weise befestigt sind, daß sie mit den Kugeln (48,49,50) zusammentreffen und auf diesen aufliegen, daß jedes Auflager einen Kugelaufnahmefuß aufweist, von denen einer (45) mit einer konischen Ausnehmung (89) versehen ist, die so auf die zugehörige Kugel (48) einwirkt, daß eine relative Horizontalbewegung verhindert wird, einer (46) mit einer V-förmigen Ausnehmung (93) versehen ist, die so auf die zugehörige Kugel (49) einwirkt, daß eine relative Horizontalbewegung auf eine Bewegung längs einer einzigen Linie beschränkt wird, und einer (47) mit einer ebenen unteren Fläche versehen ist, die ohne Einschränkung der horizontalen Bewegung auf der zugehörigen Kugel (50) aufliegt, und daß die die Kugeln (48, 49, 50) aufnehmenden Träger (80,81,82) an der unteren Baueinheit (42) Aufnahmeflächen aufweisen, die in der gleichen Weise wie die Flächen der Kugelaufnahmefüße geformt sind, die jeweils auf den Kugeln über den Trägern liegen.

2. Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Auflager (45) mit dem eine konische Aufnehmung aufweisenden Fuß (88) und das Auflager (46) mit dem die V-förmige Aufnehmung aufweisenden Fuß (91) um vertikale Achsen drehbar gelagert sind und so bezüglich ihrer jeweiligen Achsen versetzt sind, daß durch Drehen der Auflager eine Horizontalbewegung ihrer Ausnehmungen (89, 93) erzielt wird.

3. Druckkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der oberen Baueinheit (41) und der unteren Baueinheit (42) eine Schwenkverbindungsvorrichtung (43,44) vorgesehen ist, die das Absenken der Auflager auf die Kugeln (48, 49, 50) während des Verbindens der oberen und der unteren Baueinheiten (41,42) erleichtert.

4. Druckkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abfedern des beim Auftreffen der Auflager auf die Kugeln auftretenden Stoßes Stoßdämpfervorrichtungen (51) vorgesehen sind.

5. Druckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflager zur Einstellung des Abstandes zwischen der Lochplatte (60) und der Laderingplatte (59) vertikal verstellbar sind.

6. Druckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (48,49,50) gleiche Durchmesser haben.

Die Erfindung bezieht sich auf Ausrichteinrichtungen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der US-PS 38 05 273 sind Ausrichteinrichtungen für einen Tintenstrahl-Druckkopf bekannt, die aus zwei, an einem die Laderingplatte enthaltenden Rahmen befestigten Stiften sowie aus zwei entsprechenden, in einem die Lochplatte enthaltenden Rahmen angebrachten Löchern bestehen. Weder die Stifte noch die Löcher sind verstellbar, so daß die relative Lage der Lochplatte ίο zur Laderingplatte ausschließlich durch die unveränderliche Lage der Stifte und der zugehörigen Löcher festgelegt wird. Die Genauigkeit der Ausrichtung hängt daher ausschließlich von den bei der Anbringung der Stifte und der Löcher eingehaltenen Toleranzen ab. Wenn der die Lochplatte enthaltende Rahmen und der die Laderingplatte enthaltende Rahmen zusammengebaut sind, ist eine Verschiebung der Laderingplatte relativ zur Lochplatte oder umgekehrt nicht mehr möglich.

Mit Hilfe der Erfindung sollen Ausrichteinrichtungen für einen Tintenstrahl-Druckkopf der eingangs geschilderten Art so ausgestaltet werden, daß eine relative Ausrichtung der Lochplatte zur Laderingplatte zum Ausgleich von Fertigungstoleran?.en auch nach dem Zusammenbau der diese Platten enthaltenden Baueinheiten ermöglicht wird und daß nach einmal durchgeführter Ausrichtung der Druckkopf nach einem zu Wartungszwecken durchgeführten Zerlegen rasch und unter Erzielung einer großen Ausrichtpräzision wieder zusammengebaut werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Die erfindungsgemäßen Ausrichteinrichtungen enthalten an den Kontaktstellen zwischen den aufeinander auszurichtenden Baueinheiten einerseits die Kugeln und andererseits die Auflager, die relativ zueinander so angeordnet sind, daß sie beim Zusammenfügen der Baueinheiten jeweils genau aufeinandertreffen. Die Auflager sind dabei verstellbar, so daß Fertigungstoleranzen beim erstmaligen Zusammenbauen des Druckkopfs ausgeglichen werden können. Nach einer späteren zu Wartungszwecken durchgeführten Demontage des Druckkopfs können die Baueinheiten ohne weiteres wieder zusammengefügt werden, da sich aufgrund der Zusammenwirkung der Kugeln und der Auflager wieder die nach dem erstmaligen Zusammenbauen erzielte Ausrichtgenauigkeit erreichen läßt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Gesamtdarstellung einer oberen Baueinheit, einer unteren Baueinheit und ihrer Beziehung beim Zusammenfügen,

F i g. 2 eine Draufsicht auf eine untere Baueinheit,
F i g. 3 eine Unteransicht der unteren Baueinheit,
F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie 7-7 von F i g. 3,
F i g. 5 eine Ansicht längs der Linie 8-8 von F i g. 3,
Fig. 6 eine Stirnansicht eines Tintenstrahl-Druckkopfs,

bo Fig. 7 eine Teilansicht zur Veranschaulichung des Naehuntenschwenkens eines Fängers,

F i g. 8 eine Teilansicht von Vorrichtungen zur Erzeugung einer Luftströmung zwischen einer Lochplatte und einer Ladeplatte,

(v> 1" i g. 9 eine teilweise geschnittene F.ndansichi eines Tintcnstrahl-Druckkopfs mit einer Lochplattenanordnung in der Betriebsposition,

Fig. 10 einen Teilschniu der Lochplatte.