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HINTERGRUND
DER OFFENBARUNG
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Tintenstrahldrucksysteme
befinden sich heute in häufiger
Verwendung. In einer gewöhnlichen Form
für ein
Banddrucken umfassen die Drucksysteme eine oder mehrere Druckkassetten,
die an einem beweglichen Wagen für
eine Bewegung entlang einer Bandachse über ein Druckmedium bei einer
Druckzone befestigt sind. Das Druckmedium wird inkremental durch
die Druckzone während
eines Druckauftrags vorbewegt.
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Es
gibt verschiedene Druckkassettenkonfigurationen. Eine Konfiguration
ist diese einer Einmaldruckkassette, die typischerweise ein in sich
geschlossenes Tinten- oder Fluidreservoir und einen Druckkopf umfasst.
Sobald das Fluidreservoir erschöpft
ist, wird die Druckkassette mit einer frischen Kassette ersetzt.
Eine andere Konfiguration ist diese einer permanenten oder semipermanenten
Druckkassette, wobei ein internes Fluidreservoir intermittierend
oder kontinuierlich mit Fluid nachgefüllt wird, das von einem Hilfsfluidvorrat
geliefert wird. Der Hilfsvorrat kann an dem Wagen mit der Druckkassette
befestigt sein oder von dem Wagen weg in etwas befestigt sein, das
allgemein als ein „außeraxiales" oder „vom Wagen
getrenntes" System
bezeichnet wird.
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Es
ist eine Standardprozedur, Tintenstrahldruckkassetten „nass" auszuliefern, was
voll mit Tinte bedeutet. Eine Tintenaussetzung über die Zeit hinweg kann die
strukturelle und elektrische Integrität der Druckkassetten beeinträchtigen.
Druckkassetten verbringen eventuell eine erhebliche Zeit auf den
Versandwegen oder auf einem Händlerregal,
bevor dieselben gekauft werden. Während dieser Zeit stehen die
Druckkassetten ständig
unter einem chemischen Angriff. In einigen Fällen könnte dieser Angriff in einer Druckkassette
resultieren, die nicht funktionsfähig ist, wenn der Kunde dieselbe
in dem Drucker desselben installiert. Dieses Problem ist bei Systemen
sogar weiter verschlimmert, die ermöglichen, dass der Kunde den
Tintenvorrat ersetzt, ohne den Druckkopf zu ersetzen. Die erwünschte Druckkopflebensdauer
bei diesem Systemtyp beträgt
3 bis 5 Jahre, was eine Lagerdauer von bis zu 18 Monaten umfasst.
Falls Druckkassetten „trocken" versandt werden
könnten, würde sich
die Lagerdauer erhöhen
und würde
die Tintenaussetzung nicht beginnen, bis die Druckkassette gekauft
und verwendet wird. Dies würde
einen Drucker erfordern, der das Standrohr und die Düsen nach
einer Installation vorbereiten kann.
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Eine
Luftansammlung und eine übermäßige Erwärmung des
Druckkopfs können
ebenfalls in einer kürzeren
Lebensdauer für
Druckkassetten resultieren. Die Drucksysteme weisen nicht die Einrichtungen
eines aktiven Umgehens mit diesen Problemen auf. Anstelle dessen
wird Luft im Inneren der Druckkassette eingelagert, was bei dem
Nichtvorhandensein irgendeines anderen Ausfallmodus schließlich in
einer Druckkopfaushungerung resultiert, und mit einer Wärme wird
durch ein Verlangsamen des Druckers umgegangen, wenn Temperaturen
unannehmbare Pegel erreichen.
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Ein
anderes Problem, das die Zuverlässigkeit
von Drucksystemen senken kann, ist eine übermäßige Leerlaufzeit. Ein Problem,
das einer Leerlaufzeit zugeordnet ist, tritt auf, wenn große Partikel innerhalb
der pigmentierten Tinten sich an der Rückseite des Druckkopfs absetzen
und einen Tintenfluss blockieren. Ein zweites Problem, das einer
Leerlaufzeit zugeordnet ist, ist ein Wasserverlust. Falls die Tinte
genug Wasser während
Leerlaufzeiten verliert, kann sich Schlamm in der Druckkassette
entwickeln und zu einem Ausfall führen. Die Tinte bildet schneller
einen Schlamm, falls sich dieselbe in einem kleinen Tintenkanal
befindet, der von einem größeren Reservoir
getrennt ist.
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Standrohrpartikel
können
Druckqualitätsausfälle während einer
Zusammenfügung
erzeugen, was letztendlich die Her stellungskosten erhöht. Eine Spülroutine
kann in einem Versuch verwendet werden, Partikel vor einem Anbringen
des Druckkopfs aus dem Standrohr zu entfernen. Dieser Ansatz ist nicht
zu 100% wirksam.
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In
der
US 5,936,650 ist
ein Verfahren zum Umlaufenlassen von Fluid durch eine Druckkassette offenbart,
die eine Kassettengehäusestruktur
und eine Fluidausstoßstruktur
umfasst, die durch die Gehäusestruktur
getragen ist. Das Verfahren weist ein Ausstoßen von Fluid aus der Fluidausstoßstruktur während eines
Betriebsmodus und ein Pumpen von Fluid durch einen Umlaufweg, der
in der Gehäusestruktur
enthalten ist, während
eines Pumpmodus auf. Der Weg verläuft durch ein Fluidplenum in
Fluidkommunikation mit der Fluidausstoßstruktur und ein Fluidreservoir.
Die Fluidausstoßstruktur
weist einen Druckkopf auf, der eine Mehrzahl von Düsen aufweist.
Das Pumpen tritt auf, während
die Druckkassette in einer Druckerkassette befestigt ist.
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Es
ist ferner ein Verfahren zum Vorbereiten einer Druckkassette offenbart,
die ein Gehäuse,
einen Druckkopf, ein Fluidplenum in Fluidkommunikation mit dem Druckkopf,
eine Einrichtung zum Beibehalten von Fluid unter einem negativen
Druck in dem Fluidplenum und ein Tintenreservoir aufweist. Das Verfahren
weist ein Pumpen von Fluid und Luftblasen durch einen Fluidumlaufweg
innerhalb des Gehäuses,
der durch das Plenum und durch das Tintenreservoir verläuft, und
ein Entfernen von Luftblasen aus dem Fluid auf, wobei das Pumpen
auftritt, während die
Druckkassette in einem Druckerwagen befestigt ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER OFFENBARUNG
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Gemäß der Erfindung
ist ein Verfahren zum Umlaufenlassen von Fluid durch eine Druckkassette hindurch
vorgesehen, wie es in dem zugehören
Anspruch 1 dargelegt ist.
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Gemäß der Erfindung
ist ferner ein Verfahren zum Vorbereiten einer Druckkassette vorgesehen, wie
es in dem zugehörigen
Anspruch 8 dargelegt ist.
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Ausführungsbeispiele
dieser Erfindung liefern mehrere Zuverlässigkeitsmerkmale, die einen Umlaufweg
innerhalb einer Druckkassette einsetzen, wobei ein Fluid innerhalb
der Druckkassette umlaufen gelassen wird. Ein Zuverlässigkeitsmerkmal
wird durch eine aktive Wärmeverwaltung
geliefert, wobei der Umlaufweg eingesetzt wird, um eine Druckkopfkühlung zu
liefern. Ein anderes Merkmal, das geliefert werden kann, ist eine
selbstvorbereitende Druckkassette. Eine Leerlaufzeittoleranz kann
ebenfalls verbessert werden, mit der Fähigkeit, Tinten umlaufen zu
lassen und Luft abzuführen,
um einen Betriebsmodus zu liefern, der die Zuverlässigkeit
der Druckkassette während
Leerlaufzeiten verbessern kann. Ein „Reinigungsfluid" kann eingebracht
werden, das den Schlamm aufbrechen könnte, wenn dasselbe durch die
Druckkassette hindurch umläuft. Nach
mehreren Umlaufzyklen wird das Fluid in eine Wartungsstation „ausgeworfen" oder auf Papier
gedruckt. Eine weitere Zuverlässigkeitsverbesserung wird
durch eine verbesserte Partikelfilterung geliefert. Jedes Mal, wenn
ein Fluid durch das System hindurch umlaufen gelassen wird, durchläuft dasselbe den
Standrohr- oder Plenumbereich und verläuft über die Rückseite des Druckkopfs. Wenn
sich das Fluid durch diese Region bewegt, werden Partikel, die in
dem Standrohr gefangen sind, aus dem Bereich heraus und in eine
gemeinsame Kammer gefegt. Von hier aus durchläuft das Fluid einen Filter, bevor
dasselbe erneut den Druckkopf erreicht, und jegliche Partikel innerhalb
des Systems werden herausgefiltert.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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Diese
und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
aus der folgenden detaillierten Beschrei bung eines exemplarischen Ausführungsbeispiels
derselben deutlicher, wie es in den zugehörigen Zeichnungen dargestellt
ist, in denen:
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1 ein
schematisches Querschnittsdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Druckkopfanordnungseinheit
(PHA-Einheitl PHA = Print Head Assembly) ist, die ein exemplarisches „Nimm-einen-Schluck"-Fluidliefersystem gemäß Aspekten
der Erfindung aufweist.
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1A eine
vergrößerte Ansicht
eines exemplarischen Ausführungsbeispiels
der Fluidverbindung der PHA von 1 zeigt,
wobei einige Merkmale der Deutlichkeit halber weggelassen sind.
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2 ein
schematisches Querschnittsdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines exemplarischen
Fluidvorrats ist, der mit der PHA von 1 zu einer
Fluidnachfüllung
verbunden werden kann.
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3 ein
schematisches Querschnittsdiagramm ist, das die PHA von 1 und
den Fluidvorrat von 2 in einer verbundenen Beziehung
zeigt.
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4 ein
schematisches Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Drucksystems
ist, das Aspekte der Erfindung verkörpert.
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5 ein
schematisches Diagramm ist, das weitere zugehörige Komponenten des exemplarischen
Drucksystems von 4 zeigt.
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6 ein
exemplarisches Layout von Düsen bei
einem Beispiel des Druckkopfs zeigt, der die PHA von 1 aufweist.
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7 ein
vereinfachtes Flussdiagramm ist, das ein Ausführungsbeispiel eines Wärmeverwaltungsalgorithmus
darstellt, der die Fluidumlauffähigkeit
des Fluidliefersystems von 1-6 verwendet.
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8 ein
vereinfachtes Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Stehrohrvorbereitungsalgorithmus
ist, der durch das Drucksystem ausgeführt werden kann, das die PHA
verwendet.
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9 einen
exemplarischen Düsenwiedervorbereitungsalgorithmus
darstellt, der eine Druckkopfdüsenarrayunversehrtheit
während
Druckoperationen überwacht
und einen Umlaufprozess aufruft, wenn fehlende Düsen erfasst werden.
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10 einen
Leerlaufzeitverwaltungsalgorithmus darstellt, der dazu dient, eine
Luftspülung und
einen Fluidumlauf durchzuführen,
wenn das Zeitintervall seit der letzten Druckoperation einen gegebenen
Grenzwert überschreitet.
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11 einen
exemplarischen Algorithmus zum Durchführen eines Druckkassettenfüllens und Standrohrvorbereitens
darstellt.
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12 einen
exemplarischen endgültigen Regenerationsalgorithmus
darstellt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER OFFENBARUNG
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Übersicht
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Ausführungsbeispiele
dieser Erfindung liefern mehrere Zuverlässigkeitsmerkmale, die an die Verwendung
eines Umlaufwegs innerhalb einer Druckkassette gebunden sind. Ein Zuverlässigkeitsmerkmal
wird durch eine aktive Wärmeverwaltung geliefert.
Der Umlaufweg wird eingesetzt, um eine Druckkopfkühlung zu
liefern. Die Druckkassette umfasst eine Pumpenstruktur, die z. B.
am Ende jeder Bewegung (Abtastung) über die Seite, oder wie angegeben
durch einen Temperatursensor, betätigt werden kann, und die Tinte
von einem größeren Reservoir über die
Rückseite
des Druckkopfs leitet. Diese Handlung kann die Temperatur des Druckkopfs durch
eine erzwungene Konvektionswärmeübertragung
senken. Ein Verbessern der Temperatursteuerung des Druckkopfs reduziert
oder eliminiert die Ausfallmodi, die einer übermäßigen Wärme zugeordnet sind, und ermöglicht,
dass die Druckkassette ohne eine Verlangsamung drucken kann.
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Ein
anderes Merkmal, das gemäß einem
Aspekt der Erfindung geliefert werden kann, ist eine selbstvorbereitende
Druckkassette. Diese Druckkassette kann von dem Hersteller ohne
ein Druckfluid versandt werden, das bei einem exemplarischen Ausführungsbeispiel
Tinte ist. In diesem Fall kann die Druckkassette Regionen aufweisen,
die selektiv mit einem Versandfluid mit geringem Verdampfungsverlust
benetzt sind, wie beispielsweise Glycerin. Die benetzten Regionen
können
die Filter, Rückschlagventile
und möglicherweise
die Druckkopfdüsen
umfassen. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel
kann ein Druckfluid in bestimmte Regionen gefüllt sein, wie beispielsweise
eine freie Fluidkammer und ein Kapillarbauglied, während die
Filter, Rückschlagventile und
Druckkopfdüsen
frei von dem Druckfluid versandt werden. Ein Betätigen der Pumpenstruktur nach
einer Installation in einem Drucksystem bringt Fluid aus dem Tintenvorrat
in die Druckkassette und eliminiert jegliche Luft, die existiert.
Der Umlaufweg verläuft
durch das Standrohr hindurch und über die Rückseite des Druckkopfs, wobei
somit ein Vorbereiten möglich
wird. Ein Versenden der Druckkassette ohne das Druckfluid oder mit
verringerten Mengen des Druckfluids verzögert eine Druckfluidaussetzung,
bis der Druckkopf gekauft und in Gebrauch genommen wird, was eine
Gesamtzuverlässigkeit
verbessert.
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Eine
Leerlaufzeittoleranz kann ebenfalls verbessert werden. Die Möglichkeit
zu haben, Tinte umlaufen zu lassen, wenn der Fluidvorrat nicht angebracht
ist, liefert einen Betriebsmodus, der die Zuverlässigkeit der Druckkassette
während
Leerlaufzeiten verbessern kann. Ein übermäßiger Wasserverlust aus stillstehenden
Fluidwegen kann bewirken, dass sich in den Fluidkanälen Schlamm
entwickelt. Durch ein periodisches Umlaufenlassen des Fluids durch das
System hindurch wird Tinte aus den kleinen Fluidkanälen zu einem
größeren Reservoir
zurückgegeben,
bevor der Wasserverlust einen Punkt erreicht, an dem sich Schlamm
bildet.
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Ein
Umlauf (eine Rezirkulation) benötigt
eine Leistung zu dem Drucker. Falls ein Drucker ohne eine Leistung
für eine
erweiterte Dauer gelagert war, könnte
es eine Situation geben, in der sich Schlamm entwickelt. Ein „Reinigungsfluid" kann eingebracht werden,
das den Schlamm aufbrechen könnte,
wenn dasselbe durch die Druckkassette hindurch umläuft. Nach
mehreren Umlaufzyklen könnte
das Fluid in eine Wartungsstation „ausgeworfen" oder auf Papier gedruckt
werden. Dieser Prozess wäre
von einer Einbringung frischen Fluids aus dem Vorrat gefolgt.
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Eine
weitere Zuverlässigkeitsverbesserung wird
durch eine verbesserte Partikelfilterung geliefert. Partikel sind
häufig
während
einer Zusammenfügung in
dem Druckkassettenstandrohr gefangen. Diese Partikel können zu
Druckqualitätsausfällen („PQ"-Ausfällen; PQ
= Print Quality) in der Fabrik führen
oder schließlich
zu einem PQ-Ausfall führen, wenn
die Druckkassette in Gebrauch ist. Gemäß einem anderen Aspekt verläuft jedes
Mal, wenn ein Fluid (Tinte oder dergleichen) durch das System hindurch
umlaufen gelassen wird, dasselbe durch das Standrohr hindurch und über die
Rückseite
des Druckkopfs. Wenn sich das Fluid durch diese Region bewegt, werden
Partikel, die in dem Standrohr gefangen sind, aus dem Bereich heraus
und in eine gemeinsame Kammer gefegt. Von hier muss das Fluid den
Standrohrfilter durchlaufen, bevor dasselbe erneut den Druckkopf
erreicht, und jegliche Partikel innerhalb des Systems werden herausgefiltert.
Dieser Entwurf ermöglicht
ferner die Einbringung eines Spülfluids
während
einer Herstellung, das in Verbindung mit dem Umlaufweg verwendet
werden kann, um Partikel aus dem Standrohr zu entfernen.
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Diese
Zuverlässigkeitstechniken
werden unten detaillierter beschrieben, nach einer Beschreibung
exemplarischer Druckkassetten mit Umlauffluidwegen.
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Ausführungsbeispiele
von Druckkassetten mit Umlauffluidwegen
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Ein
exemplarisches Ausführungsbeispiel
einer Druckkassette mit einem Umlauffluidweg ist ein intermittierend
nachfüllbares
außeraxiales
Tintenstrahldrucksystem, das manchmal als ein „Nimm-einen-Schluck"-Fluidliefersystem
(TAS-IDS = "Take-A-Sip" Fluid Delivery System)
beschrieben ist. Dieses TAS-System benötigt keine Röhren, um
Fluid von einem von dem Wagen getrennten Fluidvorrat zu dem Druckkopf
zu liefern. Vielmehr umfasst das System ein eingebautes Fluidreservoir,
das Fluid während
des Druckzyklus zu dem Druckkopf liefert. Dieses Fluidreservoir
wird über
eine fluidische Kopplung zwischen dem Druckkopf und dem von dem
Wagen getrennten Vorrat intermittierend nachgeladen.
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Ein
Querschnittsdiagramm einer Druckkopfanordnung (PHA) 50,
die ein exemplarisches TAS-IDS aufweist, ist in 1 gezeigt.
Eine Nadel-Septum-Fluidverbindung 52 definiert den Eintrittspunkt
für Fluid
in die PHA. Die Nadel ist in ein starres Plastikteil 54 einfügegeformt,
das in eine freie Fluidkammer 60 vorsteht, die gemeinsame
Kammer. Unterhalb dieser Kammer und in direkter Fluidkommunikation
durch eine kleine Apertur 63 befindet sich eine Membranpumpenkammer 62 einer
Membranpumpe 64.
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1A zeigt
das exemplarische Ausführungsbeispiel
der Verbindung 52 in einer vergrößerten Ansicht, wobei einige
Merkmale der Deutlichkeit halber weggelassen sind. Die Verbindung
umfasst eine hohle Nadel 52A mit einer Öffnung nahe dem distalen Ende
derselben, die ein Fluid durchlaufen kann, wenn dieselbe mit einer
zusammenpassenden Verbindung verbunden ist. Eine gleitende Abdichtung 52B passt
um das distale Ende der Nadel innerhalb des Teils 54 herum
und ist durch eine Feder 52C zu der geschlossenen Stellung
vorgespannt (in 1A gezeigt). In der geschlossenen
Stellung bedeckt die gleitende Abdichtung die Nadelöffnung und
dichtet dieselbe ab. In der offenen Stellung ist die Abdichtung
in das Teil 54 zurückgeschoben,
legt die Nadelöffnung
frei und ermöglicht,
dass Fluid in die hohle Nadel eingelassen wird.
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Ein
Einwegeeinlassventil 66, auch ein Rückschlagventil genannt, ist
an dem oberen Ende der gemeinsamen Kammer 60 positioniert.
Das Einlassventil ist ausgerichtet, um einen Fluidfluss aus der
gemeinsamen Kammer zu ermöglichen
und einem Fluidfluss in die Kammer zu widerstehen.
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Ein
anderes Rückschlagventil 68,
das Umlaufventil, ist direkt unter dem Einlassventil an der unteren
Fläche
der Kammer 60 positioniert. Das Umlaufventil ist ausgerichtet,
um einen Fluidfluss in die gemeinsame Kammer 60 zu ermöglichen
und einem Fluidfluss aus der Kammer zu widerstehen.
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Ein
horizontaler Fluidkanal 70 über dem Einlassventil 66 verbindet
das Ventil mit einer Kammer 74 über eine Apertur in dem oberen
Ende der Kammer. Ein Körper
eines Kapillarmaterials 76 ist in der Kammer 74 angeordnet,
die manchmal die Kapillarkammer genannt wird. Das Kapillarmaterial 76 könnte aus
verschiedenen Materialien hergestellt sein, einschließlich Schaum
oder Glasperlen. Ein geringes Volumen 78 eines leeren Raums
existiert bei dem oberen Ende des Kapillarmaterials.
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Eine
zweite Apertur 80 existiert an der oberen Fläche des
Kapillarbauglieds 74. Diese Öffnung verbindet das obere
Ende der Kapillarkammer mit einem kleinen Kanal 82, der
zu einer Labyrinthlüftungsöffnung 84 führt. Diese
Labyrinthlüftungsöffnung behindert
eine Dampfübertragung
von der Kapillarkammer zu der äußeren Atmosphäre.
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An
dem unteren Ende der Kapillarkammer 74 ist ein ultrafeiner
Standrohrfilter 86 gefügt.
Dieser Filter wirkt als die primäre
Filtrationsvorrichtung für
das System.
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Unterhalb
des Filters 86 erzeugt ein kleiner Fluideinlasskanal 90 eine
Fluidverbindung zwischen dem unteren Ende des Standrohrfilters und
der oberen Oberfläche
des Druckkopfs 92, der ein Düsenarray umfasst, das typischerweise
als eine Mehrzahl von Öffnungen
in einer Öffnungs-
oder Düsenplatte definiert
ist. Dieser Kanal 90 stellt eine Verbindung zu dem vorderen
Ende der Halbleiterstücktasche
her, wobei ein Fluidplenum 94 gebildet ist. Die obere Oberfläche 94A des
PHA-Körpers,
der das Fluidplenum definiert, verläuft rampenförmig aufwärts, um Luftblasen aufwärts zu leiten.
Eine zweite Apertur 96, die als der Auslass bezeichnet
wird, ist an dem hinteren Ende des Plenums 94 positioniert.
Ein Fluidkanal 98, der Umlaufkanal, verbindet den Auslass 96 mit dem
unteren Ende des Umlaufventils 68.
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Bei
diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel
ist das Fluid während
normaler Druckoperationen flüssige
Tinte. Das Fluid kann während
einer Wartungsoperation alternativ ein Reinigungsfluid, ein Makeup-Fluid
oder dergleichen sein. Der Druckkopf kann irgendeiner von einer
Vielfalt von Typen von Fluidausstoßstrukturen sein, z. B. ein
thermischer Tintenstrahldruckkopf oder ein piezoelektrischer Druckkopf.
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Der
Umlaufkanal 98 vervollständigt einen Fluidkreislauf
(durch einen Pfeil 61 dargestellt), der ermöglicht,
dass Fluid von der gemeinsamen Kammer 60, der Kapillarkammer 74 durch
das Fluidplenum 94 fließt und zu der gemeinsamen Kammer 60 zurückkehrt,
ordnungsgemäße Druckgradienten durch
die Rückschlagventile 66, 68 hindurch
vorausgesetzt.
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Ein
anderer Teil dieses Ausführungsbeispiels eines
TAS-Systems ist
ein freier Fluidvorrat 100. Wie es in 2 gezeigt
ist, umfasst dieses Ausführungsbeispiel
des Vorrats eine freie Fluidkammer 102, ein Rückschlagventil 104,
eine Fluidverbindung 106 und eine Lüftungsöffnung 108, die normalerweise
geschlossen ist und lediglich während
einer Nachfüllung
geöffnet
ist. Zu allen anderen Zeiten ist die Lüftungsöffnung geschlossen. Dieser
Typ einer Lüftungsöffnungshandlung
ist implementiert, um ein Fluidlecken zu verhindern, falls der Vorrat
so ausgerichtet ist, dass das Fluid in Kontakt mit dem Lüftungsöffnungsmerkmal
gelangt. Bei einem Ausführungsbeispiel
ist die Lüftungsöffnung 108 eine
aktive Lüftungsöffnung,
z. B. ein Ventil, das durch eine Druckerbewegung betätigt wird,
um sich zu öffnen
(wie beispielsweise ein Ventil, das durch ein Getriebe angetrieben
ist, das an eine Einbringung oder Druckerbewegung gebunden ist,
oder ein Ventil, das durch einen Nocken oder eine Nockenoberfläche betätigt wird).
Alternativ kann eine passive Lüftungsöffnung eingesetzt
werden, wie beispielsweise ein Kugelblasenventil oder ein Rückschlagventil
(durch einen Druckgradienten angetrieben).
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Das
Rückschlagventil 104 kann
alternativ in der PHA 50 platziert sein, z. B. in einem
Fluidweg der PHA-Fluidverbindung, wenn dasselbe in die freie Fluidkammer 60 eintritt.
In diesem Fall ist die Verbindung 106 des Fluidvorrats 100 ein
Typ, der abdichtet, wenn derselbe von der PHA abgetrennt ist. Ein
Platzieren der Funktion des Rückschlagventils 104 in
der PHA kann zu reduzierten Kosten führen, da der Fluidvorrat 100 eventuell
viele Male über
die Lebensdauer der PHA ersetzt wird.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist durch eine Wand 114, die sich der unteren Wand 112A des Gehäuses 112 nähert, ein Schnorchel 110 definiert, wobei
eine Öffnung 118 gelassen
ist, durch die Fluid von der Kammer 102 entlang einem Weg,
der durch einen Pfeil 116 angegeben ist, zu dem Rückschlagventil 104 fließen kann.
Der Schnorchel stellt eine vollständige oder praktisch vollständige Entleerung des
Fluids innerhalb der Kammer 102 sicher.
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Eine
ereignisbasierte Beschreibung eines Betriebs kommuniziert die Funktion
des IDS, das die PHA 50 und den Vorrat 100 aufweist.
Der Deutlichkeit halber werden tatsächliche Druckwerte weggelassen und
wird anstelle dessen Bezug auf hohe, mittlere, Soll- und niedrige
Rückdruckzustände genommen. Der
Begriff „Rückdruck" bezeichnet einen
Vakuumdruck oder einen Unterdruck.
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Zu
der Zeit einer Herstellung wird die PHA 50 zusammengefügt und wird
bei einem Ausführungsbeispiel
ein Fluid in die Anordnung injiziert, bis die Membranpumpenkammer,
die gemeinsame Kammer, das Plenum, der Umlauf kanal und der Einlasskanal
voll sind. Ein Fluid wird in das Kapillarmaterial injiziert, bis
der ordnungsgemäße Rückdruck
für einen
Druckkopfbetrieb erreicht ist.
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Während eines
Druckens verhält
sich das IDS ähnlich
einem schaumbasierten IDS-Entwurf, wie derselbe bei herkömmlichen
Einmalkassetten verwendet wird. Ein Ausstoß von Tropfen aus den Düsen des
Druckkopfs 92 bewirkt, dass sich der Rückdruck in der Standrohrregion
aufbaut, d. h. der Region unterhalb des Filters und des Umlaufrückschlagventils.
Das Umlaufventil 68 verhindert einen Fluss aus der gemeinsamen
Kammer 60 in das Plenum 94. Der Rückdruckaufbau
bewirkt, dass ein Fluid aus dem Kapillarmaterial 76 durch
den Standrohrfilter 86 hindurch und in das Plenum 94 gezogen
wird. Dieser Fluidtransfer verarmt das Kapillarmaterial, wobei bewirkt
wird, dass sich ein dynamischer Unter- oder Rückdruck in der Standrohrregion
aufbaut.
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4 ist
ein schematisches Diagramm eines Tintenstrahldruckers 150,
der Aspekte der Erfindung ausführt.
Die PHA-Einheit 50 ist
in einem sich quer bewegenden Wagen 144 des Systems befestigt,
der entlang einer Wagenbandachse 140 vor und zurück angetrieben
wird, um ein Bild auf einem Druckmedium 10 zu drucken,
das bei der Druckzone positioniert ist, die durch einen Phantomumriss 146 angegeben ist.
Der Fluidvorrat ist bei diesem Ausführungsbeispiel an einem Shuttle 130 befestigt,
das angepasst ist, um den Vorrat 100 entlang einer Achse 142 von einer
Ruhestellung zu einer Nachfüllposition
zu bewegen. Nach einem Drucken, oder wenn es auf Grund eines Wenig-Fluid-Signals
von einem Drucksystem-Tropfenzähler erforderlich
ist, wird die PHA 50 entlang der Achse 140 zu
der bezeichneten Nachfüllposition
in dem Drucker geschwenkt, an der der Pumpenbetätiger 120 angeordnet
ist. Dann wird der Fluidvorrat 100 zu der PHA 50 hin
shuttlemäßig bewegt,
wobei bewirkt wird, dass die Fluidverbindungen jeder Komponente
zusammenpassen, wie es in 3 gezeigt
ist.
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Die
Membranpumpe 64 wird dann über einen Kolben aufwärts gedrückt, der
den Betätiger 120 aufweist,
wobei ein Überdruckaufbau
in der gemeinsamen Kammer 60 erzeugt wird. Der Druck baut
sich auf, bis der Bruchdruck des Einlassventils 66 erreicht ist;
folglich fließen
ein Fluid und angesammelte Luft durch das Ventil 66 und
den Kanal 70 und auf das Kapillarmaterial 76.
Das Kapillarmaterial 76 wirkt als ein Fluid/Luft-Trenner.
Diese Funktion wird dadurch erreicht, dass das hydrophile Kapillarmaterial
das Fluid absorbiert, aber nicht die Luft. Die Luft wird in den freien
Raum 78 über
dem Kapillarmaterial freigegeben. Dieser Raum ist über den
Kanal 82 und das Labyrinth 84 belüftet, so
dass die Luft zu der Atmosphäre
entweichen kann. Das Fluid, das in das verarmte Kapillarmaterial
absorbiert, füllt
das Fluidvolumen in dem Material nach, was den Rückdruck desselben senkt.
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Unmittelbar
nachdem die Pumpe gedrückt wird,
wird der Kolben 120 zurückgezogen,
um zu ermöglichen,
dass die Pumpenmembran zu der ursprünglichen Form derselben zurückkehrt.
Diese Rückkehr
kann durch mehrere Techniken erreicht werden. Eine exemplarische
Technik besteht darin, eine Struktur in die Form der Pumpe einzubauen,
so dass die inhärente
Starrheit der Struktur bewirkt, dass dieselbe zurückfedert.
Eine andere Technik besteht darin, eine Feder zu verwenden, die
gegen die Verformung des Kolbens reagiert und die Pumpe zu der ursprünglichen
Form derselben zurückgibt.
Eine Membranpumpe, die für
den Zweck geeignet ist, ist in der ebenfalls anhängigen Anmeldung Seriennummer 10/050,220,
eingereicht am 16. Januar 2002, OVERMOLDED ELASTOMERIC DIAPHRAGM
PUMP FOR PRESSURIZATION IN INKJET PRINTING SYSTEMS, Louis Barinaga
et al., beschrieben, deren gesamte Inhalte hierin durch diese Bezugnahme
aufgenommen sind.
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Während des
Rückhubs
der Pumpenkammer baut sich der Rückdruck
in der gemeinsamen Kammer auf. Nach einem bestimmten Betrag eines Aufbaus
bricht das Umlaufventil 68 auf und ermöglicht, dass Fluid von dem
Umlaufkanal 68 durch das Plenum 94 hindurch zu
der gemeinsamen Kammer 60 einfließt. Der Fluss von Fluid aus
dem Umlaufweg ist auf Grund dynamischer Druckverluste begrenzt, die
dem Kapillarmaterial (immer noch in einem verarmten Zustand), dem
Standrohrfilter 68, dem Einlass, dem Auslass, dem Umlaufkanal
und dem Umlaufventil zugeordnet sind. Auf Grund dieses Verlusts baut
sich ein Rückdruck
weiter in der gemeinsamen Kammer 60 auf Grund einer weiteren
Rückkehr
(Ausdehnung) der Pumpenmembran auf. Falls sich der Rückdruck
hoch genug aufbaut, bricht das Vorratsrückschlagsventil 104 des
Fluidvorrats auf, wobei der Fluidfluss von dem Fluidvorrat 100 in
die gemeinsame Kammer 60 ermöglicht wird. Es resultiert
ein Druckausgleich zwischen dem Umlauffluss und dem Vorratseinfluss.
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Nachdem
die Pumpe 64 zu der anfänglichen Stellung
derselben zurückkehrt,
betreibt der Kolben die Pumpe erneut zyklisch. Die gleichen Schritte,
die oben beschrieben sind, resultieren aus dem zweiten Zyklus, aber
es gibt einen entscheidenden Unterschied zwischen aufeinanderfolgenden
Zyklen. Wenn die Zyklen weitergehen, wird das Kapillarmaterial 76 auf
Grund des Einflusses von Fluid in die PHA aus dem Vorrat 100 weniger
verarmt. Diese Reduzierung einer Verarmung reduziert die Menge an
dynamischem Druckverlust, der dem Kapillarmaterial zugeordnet ist,
und die Fluidgeschwindigkeit durch die Fluidkanäle hindurch, die den Umlaufweg
aufweisen, erhöht
sich. Mit dem erhöhten
Fluidfluss durch die Fluidkanäle
hindurch kommt eine Erhöhung
eines Fluidkanalverlusts. Bei diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel
jedoch ist das Kapillarmaterial so ausgewählt, dass der Kapillardruckverlust
schneller fällt,
als sich der Fluidkanalverlust erhöht. Folglich wird der Druckverlust,
der dem Umlaufweg zugeordnet ist, betragsmäßig reduziert. Diese Reduzierung eines
Druckverlusts bedeutet, dass der Umlaufweg immer mehr zum Erfüllen des
ganzen Flusses fähig wird,
der durch den Rückhub
der Pumpe benötigt wird.
Nachdem die erwünschte
Menge an Fluid in die PHA eingetreten ist, wird der Umlaufweg 61 gänzlich zum
Liefern des erforderlichen Rückkehrflusses
fähig,
so dass das System aufhört,
Fluid aus dem Vorrat 100 aufzunehmen. Von da an resultieren
nachfolgende Pumpenzyklen lediglich in einem zusätzlichen Umlauf, weil das System
ein Druckgleichgewicht erreicht hat. An diesem Punkt soll sich das
System bei dem „Sollwert" desselben befinden.
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Das
IDS weist die Fähigkeit
auf, einen Umlaufzyklus auszuführen,
um als eine Luftspülung
aus der PHA 50 zu wirken. Der Umlaufluftspülzyklus
funktioniert beinahe identisch zu der Nachfüllprozedur, außer dass
die PHA 50 nicht mit dem Fluidvorrat 100 gekoppelt
ist. Weil dieser Zyklus ausgeführt
wird, wobei die PHA von dem Vorrat abgetrennt ist, ist der Umlaufweg 61 des
Systems als die einzige Quelle für einen
Fluss in die gemeinsame Kammer 60 isoliert.
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Die
Luftspülprozedur
besteht aus wiederkehrenden Zyklen eines Betätigens der Pumpe 64,
eines Pumpens von Fluid und Luft aus der gemeinsamen Kammer 60 auf
das Kapillarmaterial 76 auf eine Kontraktion der Pumpenkammer
hin und eines anschließenden
Zurückziehens
von Fluid durch den Umlaufweg 61 hindurch auf eine nachfolgende
Ausdehnung der Pumpenkammer hin. Luftblasen sammeln sich unter dem
Einlassventil 66 auf Grund der Positionierung desselben
an dem oberen Ende der gemeinsamen Kammer 60 und der rampenförmigen Wand
der PHA an. Auf jeden Einwärtshub
der Pumpe hin werden die Blasen zusammen mit dem Fluid in die Kapillarkammer 74 ausgestoßen. Aus
der Kammer wird die Luft über
das Labyrinth 84 zu der Atmosphäre entlüftet.
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Das
TAS-System umfasst Merkmale, die eine kleine Dimensionierung der
IDS-Anordnung erleichtern und die ein sehr kleines, mehrfarbige
IDS ermöglichen.
Die PHA kann mit einem relativ geringen Überstreichvolumen gefertigt
sein und, weil der Fluidvorrat außeraxial positioniert ist,
wird das Fluidvorratsvolumen nicht überstrichen. Dies führt zu einer
Reduzierung eines Druckervolumens. Da zudem das IDS keine Röhren verwendet,
um kontinuierlich eine Verbindung zwischen der PHA und dem Fluidvorrat
herzustellen, sind das Überstreichvolumen und
die Kosten von Röhren,
die anderen außeraxialen
Entwürfen
zugeordnet sind, eliminiert.
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Dieses
exemplarische Ausführungsbeispiel eines
TAS-Systems ist außeraxial
und benötigt
keine Röhren.
Deshalb wird kein Überstreichvolumen
oder Routing-Volumen benötigt,
um eine Röhrenverbindungskomponente
aufzunehmen. Die TAS-Beschaffenheit des Entwurfs eliminiert die
Größenineffizienz vorheriger
außeraxialer
Tintenstrahlentwürfe.
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Freie
Fluidvorräte
sind inhärent
volumetrisch effizient, weil kein Volumen durch Rückdruckmechanismen
eingenommen wird, wie beispielsweise Kapillarmaterialien wie einem
Schaum. Dieses System eliminiert die meisten üblichen Anforderungen des Fluidvorrats,
so dass das vereinfachte Ergebnis im Grunde ein Kasten oder ein
Beutel eines freien Fluids ist.
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Zuverlässigkeitsverbesserungstechniken
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5 zeigt
zugehörige
Komponenten eines exemplarischen Ausführungsbeispiels des Druckers 150.
Der Drucker ist ein Tintenstrahldrucker, der die PHA 50 einsetzt,
mit einem Druckkopf 92 (1), der mehrere
Düsen (nicht
in 5 gezeigt) aufweist. Schnittstellenelektronik 164 ist
dem Drucker 150 zugeordnet, um eine Schnittstelle zwischen
den Steuerlogikkomponenten und den elektromechanischen Komponenten
des Druckers herzustellen. Schnittstellenelektronik 164 umfasst
beispielsweise Schaltungen zum Bewegen des Druckkopfs und von Papier
und zum Abfeuern einzelner Düsen.
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Der
Drucker 150 umfasst eine Steuerlogik in der Form eines
Mikroprozessors 160 und eines zugeordneten Speichers 162.
Der Mikroprozessor 160 ist dahingehend programmierbar,
dass derselbe Programmanweisungen aus einem Speicher liest und in Reihe
ausführt.
Im Allgemeinen führen
diese Anweisungen verschiedene Steuerschritte und Funktionen aus,
die typisch für
Tintenstrahldrucker sind. Zusätzlich überwacht
und steuert der Mikroprozessor Tintenstrahlspitzentemperaturen,
wie es unten detaillierter erläutert
wird. Alternativ könnte
eine ASIC oder eine festverdrahtete Logik anstelle des Mikroprozessors
eingesetzt werden. Der Speicher 162 ist vorzugsweise eine
gewisse Kombination eines ROM, eines dynamischen RAM und möglicherweise
eines gewissen Typs eines nichtflüchtigen und beschreibbaren
Speichers, wie beispielsweise eines batteriegestützten Speichers oder eines
Flash-Speichers.
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Ein
Temperatursensor 180 ist dem Druckkopf 92 an der
PHA 50 zugeordnet. Derselbe ist wirksam verbunden, um eine
Druckkopftemperaturmessung durch Schnittstellenelektronik 164 zu
der Steuerlogik zu liefern. Der Temperatursensor bei dem beschriebenen
Ausführungsbeispiel
ist ein Wärmeerfassungswiderstand.
Derselbe erzeugt ein analoges Signal, das innerhalb Schnittstellenelektronik 164 digitalisiert
wird, so dass dasselbe durch den Mikroprozessor 160 gelesen
werden kann. Ein exemplarischer Temperatursensor ist detaillierter
in dem US-Patent Nr. 6,196,651 mit dem Titel „Method and Apparatus for
Detecting the End of Life of Print Cartride For a Thermal Ink Jet
Printer" beschrieben.
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Der
Mikroprozessor 160 ist verbunden, um Anweisungen und Daten
von einem Hostcomputer (nicht gezeigt) durch einen oder mehrere
I/O-Kanäle oder
Tore 176 zu empfangen. Der I/O-Kanal 176 ist ein
paralleles oder serielles Kommunikationstor, wie es beispielsweise
durch viele Drucker verwendet wird.
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Der
Mikroprozessor steuert ferner das Fluidvorratsshuttlesystem 130,
das Medienvorschubsystem 170 und das Wagenantriebssystem 174 unter Verwendung
von Sensorsignalen von dem Wagencodierer 172.
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6 zeigt
ein exemplarisches Layout von Düsen 92A bei
einem Beispiel eines Druckkopfs 92. Der Druckkopf 92 weist
eine oder mehrere lateral beabstandete Düsen- oder Punktspalten auf.
Jede Düse 92A ist
bei einer unterschiedlichen vertikalen Position positioniert und
entspricht einer jeweiligen Pixelzeile an dem darunterliegenden
Druckmedium. Natürlich
könnten
andere Düsenanordnungen
alternativ eingesetzt werden.
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7 ist
ein vereinfachtes Flussdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel eines Wärmeverwaltungsalgorithmus 300 darstellt,
der die Fluidumlauffähigkeit
der PHA 50 nutzt. Bei 302 wird der Algorithmus
gestartet und bei 304 wird ein Druckauftrag gestartet.
Der Mikroprozessor 160 überwacht
die Temperatur, die durch den Sensor 180 erfasst wird,
bei 306. Falls die Temperatur nicht über einer Grenztemperatur liegt,
typischerweise ein vorbestimmter Schwellentempera turwert, entscheidet
das System bei 308, mit dem Druckauftrag fortzufahren,
falls derselbe nicht beendet wurde, oder den Druckkopf bei 309 abzudecken
und den Algorithmus bei 310 zu beenden, falls der Auftrag
abgeschlossen ist. Falls bei 306 die Druckkopftemperatur über dem
Grenzwert liegt, dann wird die Druckkassette bei 311 zu
der Pumpenposition bewegt und wird bei 312 ein aktiver Kühlprozess
durchgeführt.
Bei einem typischen System wird der Kühlprozess auf einen Abschluss
des Bands in Arbeit durchgeführt,
wenn der Wagen zu der Pumpenstation bewegt wird, bei der der Pumpenbetätiger 120 positioniert
ist. Der Mikroprozessor 160 aktiviert den Betätiger 120 für eine Reihe
von Pumpzyklen, bis die Temperatur nicht über der Grenze liegt (314),
an welchem Punkt ein Betrieb zu dem Schritt 308 übergeht,
um weiter zu drucken oder zu enden.
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8 ist
ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Standrohrvorbereitungsalgorithmus 330,
der durch ein Drucksystem unter Verwendung der PHA 50 ausgeführt werden kann,
um ein druckerinternes Vorbereiten des Standrohrs oder des Plenums
einer neuen PHA zu erreichen, die gerade in dem Drucker installiert
wurde. Bei diesem Ausführungsbeispiel
wurde die freie Tintenkammer der PHA mit einem Druckfluid, z. B.
Tinte, vor einem Versand gefüllt,
aber der Fluidstandrohrbereich, das Fluidplenum und die Druckkopfdüsen sind
trocken oder mit einem speziellen Versandfluid, z. B. Glycerin,
benetzt, wenn die PHA von dem Hersteller versandt wird. Der Algorithmus 330 versucht, das
Plenum zu füllen
und das Düsenarray
vorzubereiten. Der Algorithmus wird bei 332 gestartet und
bei 334 wird der Wagen 144, der die PHA trägt, bewegt, um
die PHA bei der Pumpenposition zu positionieren und den Druckkopf
abzudecken. Eine Umlaufvorbereitungsoperation wird bei 336 durchgeführt. Diese Operation
kann durchgeführt
werden, wobei die PHA 50 mit dem Fluidvorrat 100 verbunden
ist, oder dieselbe kann durchgeführt
werden, wobei die PHA von dem Fluidvorrat abgetrennt ist. Der Pumpenbetätiger 120 wird
durch eine Sequenz von Pumpenzyklen hindurch betrieben.
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Folglich
wird Luft aus dem Fluidplenum 94 gezogen, während Fluid
aus der freien Fluidkammer 60 durch den Luft-Fluid-Trenner 74,
den Filter 86 und in das Plenum gezogen wird.
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Nach
einer vorbestimmten Anzahl von Pumpzyklen werden eine Leerlaufentladeoperation 338 (um
Fluid aus den Düsen
des Druckkopfs 92 in ein Auswurfbecken auszuwerfen) und
eine Blattwischoperation 340 (um die Düsen mit einem Wischerblatt
zu wischen) durchgeführt,
wird ein Testdruck durchgeführt
(342) und wird ein Erfassungsprozess (344) durchgeführt, um
zu bestimmen, ob irgendwelche Düsen „fehlen", d. h. ob erfasst
wurde, dass irgendwelche Düsen
während
des Testdrucks nicht gedruckt haben. Es sind auf dem Gebiet für derartige
Düsenerfassungsprozesse
Techniken bekannt, wie es beispielsweise in dem US-Patent Nr. 6,352,331
mit dem Titel „Detection
of Non-Firing Printhead Nozzles by Optical Scanning of a Test Pattern" beschrieben ist.
Alternativ kann dies manuell vorgenommen werden, d. h. durch eine
visuelle Überprüfung eines
gedruckten Testmusters oder eines Druckauftrags durch eine Druckerbedienperson,
um Druckqualitätsprobleme
zu bemerken. Falls keine Düsen
fehlen, wird das Druckkopfdüsenarray
als erfolgreich vorbereitet erachtet und wird bei 362 der
Algorithmus beendet. Falls jedoch erfasst wird, das eine oder mehrere
Düsen nicht
ordnungsgemäß gedruckt
haben, dann werden bei 346-352 Korrekturschritte unternommen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
wird eine Nassblattwischprozedur (346) durchgeführt, bei
der ein nasses Blatt bei einem Wischen des Düsenarrays verwendet wird. Bei 348 wird
eine Umlaufvorbereitungsoperation durchgeführt, um Fluid durch den Umlaufweg
zu pumpen. Eine Leerlaufentladeprozedur wird bei 350 durchgeführt, bei
der die Druckkopfdüsen
abgefeuert werden, um Fluid in ein Auswurfbecken auszustoßen. Als
nächstes
wird bei 352 eine weitere Blattwischprozedur durchgeführt. Bei 354 wird
ein Testdruck vorgenommen und es wird erneut ein Schritt 356 unternommen,
um zu bestimmen, ob irgendwelche Düsen nicht ordnungsgemäß Fluid
ausgestoßen
haben. Falls nicht erfasst wird, dass Düsen ausgefallen sind, wird der
Druckkopf bei 360 abgedeckt und ein Betrieb geht zu dem Ende
des Algorithmus bei 362 über. Falls immer noch Düsen fehlen,
dann kehrt der Betrieb zu 346 zurück, um die Korrekturschritte
zu wiederholen, bis eine maximale Anzahl erfolgloser Versuche unternommen wurde
(358), wenn der Algorithmus den Druckkopf abdeckt (360)
und endet (362). In dem Fall, dass die Vorbereitung nicht
erfolgreich war, kann eine Nachricht zu der Druckerbedienperson
gegeben werden, um über
dieses erfolglose Ereignis zu berichten.
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9 stellt
einen Düsenwiedervorbereitungsalgorithmus 370 dar,
der einen unversehrten Zustand eines Druckkopfdüsenarrays während Druckoperationen überwacht
und einen Umlaufprozess aufruft, wenn fehlende Düsen erfasst werden. Der Algorithmus
beginnt bei 372, ein Druckauftrag wird empfangen und ein
Drucken beginnt bei 374. Periodisch, z. B. am Ende jeder
Seite eines Druckens des Auftrags, oder wie es manuell durch den
Druckerbenutzer ausgewählt
wird, wird eine Düsenunversehrtheitsprüfung 376 durchgeführt, um
zu bestimmen, ob irgendwelche Düsen
fehlen. Falls nicht, dann kehrt bei 378 ein Betrieb zu
dem Druckschritt bei 374 zurück, falls der Auftrag nicht
abgeschlossen ist. Falls der Auftrag abgeschlossen ist, dann wird
der Druckkopf abgedeckt (380) und der Algorithmus endet
bei 382. Falls jedoch bei 376 erfasst wird, dass eine
oder mehrere Düsen
fehlen, dann werden anfängliche
Korrekturmaßnahmen 384-388 unternommen.
Bei 384 wird eine Blattwischung durchgeführt, um
das Düsenarray
zu wischen. Bei 386 wird eine Leerlaufentladeprozedur durchgeführt, gefolgt
von einer weiteren Blattwischprozedur 387. Ein Testdruck wird
dann bei 388 durchgeführt
und, falls keine Düsen
fehlen (390), geht ein Betrieb zu 378 über. Falls irgendwelche
Düsen fehlen,
dann wird, vorausgesetzt es wurde keine maximale Anzahl von Versuchen
unternommen (391), eine Nassblattwischung (392)
durchgeführt,
die Druckkassette zu der Pumpenposition bewegt (393) und
eine Umlaufvorbereitungsprozedur bei 394 durchgeführt. Der
Pumpenbetätiger 120 wird
durch eine Sequenz von Pumpzyklen hindurch betrieben. Folglich wird Luft
aus dem Fluidplenum 94 gezogen, während Fluid aus der freien Fluidkammer 60 durch
den Luft-Fluid-Trenner, den Filter und in das Plenum gezogen wird.
Der Betrieb kehrt dann in einer Schleife zurück zu dem Schritt 386.
Falls eine maximale Anzahl von Versuchen, um vorzubereiten, bei 391 vorgenommen
wurde, geht der Betrieb zu einem endgültigen Regenerationsalgorithmus 460 (12) über, der
unten erörtert
ist.
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10 stellt
einen Leerlaufzeitverwaltungsalgorithmus 400 dar, der dazu
dient, eine Luftspülung und
einen Fluidumlauf durchzuführen,
wenn das Zeitintervall seit der letzten Druckoperation einen gegebenen
Grenzwert überschreitet,
z. B. eine Woche bei einem exemplarischen Ausführungsbeispiel. Der Grenzwert
ist typischerweise abhängig
von den Materialien, die für
einen PHA-Aufbau ausgewählt
sind. Materialien mit einer höheren
Luftdurchlässigkeit
führen
zu höheren
Luftdiffusionsraten in die PHA und somit wird ein häufigeres
Luftspülen
unternommen, als wenn Materialien mit geringerer Luftdurchlässigkeit verwendet
werden. In den Algorithmus wird bei 402 eingetreten. Bei 404 wird
ein Druckauftrag durchgeführt
und bei 406 wird der Druckkopf abgedeckt. Bei 408 wird
ein Leerlaufintervallzeitgeber gestartet. Bei einer Entscheidung 410,
ob die Leerlaufzeit über
einem vorbestimmten Grenzwert liegt; wird der Wagen bewegt, um die
Druckkassette bei der Pumpenposition zu positionieren (415),
und eine Standrohrluftspülung
wird bei 416 durchgeführt.
Der Pumpenbetätiger 120 wird
durch eine Sequenz von Pumpzyklen hindurch betrieben. Folglich wird
Luft aus dem Fluidplenum 94 gezogen, während Fluid aus der freien
Fluidkammer 60 durch den Luft-Fluid-Trenner, den Filter und
in das Plenum gezogen wird. Dies führt nicht nur Luft ab, sondern
dient ferner dazu, Fluid in den Durchgängen mit frischem Fluid aus
der freien Fluidkammer der PHA zu ersetzen, wobei ein Schlammaufbau
in den schmalen Fluiddurchgängen
der PHA reduziert wird. Bei 417 wird der Leerlaufzeitgeber rückgesetzt
und der Betrieb geht zu einer Entscheidung 419 über. Falls
kein neuer Druckauftrag emp fangen wurde, wird der Druckkopf abgedeckt
(418) und der Betrieb geht zu 408 über. Falls
ein neuer Druckauftrag empfangen wurde, geht der Betrieb zu 404 über, um
zu drucken. Falls bei 410 die Leerlaufzeit nicht über der
Grenze liegt, dann bestimmt der Algorithmus, ob ein neuer Druckauftrag
empfangen wurde (412), und fährt, falls dem so ist, fort,
bei 404 zu drucken. Falls kein neuer Druckauftrag empfangen
wurde, geht der Betrieb bei 414 weiter und kehrt in einer
Schleife zurück
zu 410.
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11 stellt
einen exemplarischen Algorithmus 420 zum Durchführen eines
Druckkassettenfüllens
und Standrohrvorbereitens dar. Dieser Algorithmus wird für den Fall
verwendet, bei dem der Fluidvorrat intermittierend mit der Druckkassette 50 verbunden
ist. Der Algorithmus startet (422) und bei 424 wird
der Wagen 144 bewegt, um die Druckkassette 50 bei
der Pumpenstation zu positionieren. Der Fluidvorrat wird in Eingriff
genommen, wobei eine Fluidverbindung mit der Druckkassette hergestellt
wird (426). Bei 428 wird eine Kassettenfülloperation durchgeführt, wobei
die Pumpe durch eine Reihe von Pumpzyklen hindurch betätigt wird,
um Fluid aus dem Vorrat zu der freien Fluidkammer 60 und
dem Kapillarbauglied 74 zu ziehen. Das Pumpen lässt ferner Fluid
durch das Plenum 94 hindurch umlaufen, das sich in Fluidkommunikation
mit den Düsen
des Druckkopfs befindet. Nach einem Abschluss der Kassettenfülloperation
wird der Vorrat außer
Eingriff gebracht (430) und wird eine Leerlaufentladeoperation durchgeführt, um
Fluid von den Düsen
auszuwerfen (432). Eine Blattwischprozedur 434 wird
durchgeführt und
ein Testdruck wird vorgenommen (436). Bei 438 wird
ein Erfassungsprozess fehlender Düsen durchgeführt. Falls
keine Düsen
fehlen, endet der Algorithmus (440). Falls fehlende Düsen erfasst
werden, wird eine Nassblattwischung 442 durchgeführt und
wird dann eine Umlaufvorbereitungsoperation durchgeführt (444).
Nach einer Leerlaufentladung (446) und einer Blattwischung
(448) wird ein weiterer Testdruck (450) vorgenommen.
Bei einer Erfassung (452), falls keine Düsen fehlen,
wird der Druckkopf abgedeckt (456) und endet der Algorithmus
(440). Falls Düsen fehlen,
dann werden weitere Versuche unternommen, um vorzubereiten, wobei
die Schritte 444-450 wiederholt werden, bis entweder
keine Düsen
fehlen oder eine maximale Anzahl von Versuchen unternommen wurde
(454), bevor abgedeckt wird (456) und der Algorithmus
endet (440).
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12 stellt
einen exemplarischen endgültigen
Regenerationsalgorithmus 460 dar, der von dem Düsenwiedervorbereitungsalgorithmus 370 (9) aus
aufgerufen werden kann. Nach einem Start (462) des Algorithmus
wird der Wagen bewegt, um die Druckkassette bei der Pumpenstation
zu positionieren (464). Der Druckfluidvorrat, der typischerweise Tinte
enthält,
wird entfernt (466) und mit einer Regenerationskassette
ersetzt (468). Die Regenerationskassette enthält ein Regenerationsfluid
mit einer erhöhten
Lösungsmittelladung,
zum Beispiel Tinte, die mit einer erhöhten Lösungsmittelladung formuliert
ist, um die Lösungsmitteleigenschaften
des Fluids zum Auflösen
eines Schlamms oder von Partikeln in der Druckkassette zu erhöhen. Bei 470,
wobei die Regenerationskassette fluidisch mit der Druckkassette verbunden
ist, wird ein Regenerationspupumpzyklus durchgeführt. Während des Pumpzyklus tritt
das Regenerationsfluid in die Druckkassette ein und wird durch die
Fluidwege hindurch umlaufen gelassen, um Ablagerungen, wie beispielsweise
Schlamm oder Partikel, freizusetzen. Die Partikel werden schließlich durch
den Filter 86 oder das Kapillarmaterial während des
Fluidumlaufs gefangen. Bei 472 wird ein Leerlaufentladungsprozess
durchgeführt
und bei 474 wird eine Blattwischprozedur durchgeführt. Bei 476 wird
ein Testdruck vorgenommen. Falls es bei einer Entscheidung 478 keine
fehlenden Düsen
gibt, geht der Betrieb zu einer Regenerationsfluidentladung 480 über, wobei
das Regenerationsfluid durch den Druckkopf hindurch in ein Auswurfbecken
oder auf Druckmedium entladen wird. Dieser Entladeschritt kann weggelassen
werden, falls das Regenerationsfluid zu dem Druckfluid kompatibel
ist und bei nachfolgenden Druckoperationen verwendet werden kann.
Bei 482 wird die Regene rationskassette aus dem Drucker
entfernt und wird die Druckfluidkassette bei 484 wieder
eingesetzt. Eine Kassettenfülloperation
wird bei 486 durchgeführt,
um das Fluid in der Kassette mit einem Druckfluid nachzufüllen. Das
Regenerationsfluid bei diesem Ausführungsbeispiel ist kompatibel
zu dem Druckfluid und kann bei nachfolgenden Druckoperationen eingesetzt
werden. Bei 486 wird ein Leerlaufentladungsprozess durchgeführt. Nach
einer Blattwischung (490) und einem Abdecken (492)
endet der Algorithmus (494). Falls jedoch bei 478 fehlende
Düsen erfasst
werden, dann werden Korrekturmaßnahmen
(496-502) wiederholt, bis Testdrucke (504)
und eine Düsenerfassung
(506) angeben, dass es keine fehlenden Düsen gibt,
oder eine maximale Anzahl von Versuchen unternommen wurde (508),
und der Algorithmus endet (510).
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Es
ist klar, dass die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele lediglich veranschaulichend für die möglichen
spezifischen Ausführungsbeispiele sind,
die Prinzipien der vorliegenden Erfindung darstellen können. Andere
Anordnungen können
gemäß diesen
Prinzipien durch Fachleute auf dem Gebiet ohne weiteres entworfen
werden, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, wie
derselbe beansprucht ist.