DE69318513T2 - Tintenstrahldruckerwartungssystem - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tintenstrahldruckervorrichtung und insbesondere ein Druckvorrichtungswartungssystem für einen Druckkopf in einer derartigen Vorrichtung.
• Ein Tintenstrahldrucker des sogenannten "Bedarfströpfchentyps" weist wenigstens einen Druckkopf auf, von dem aus Tintentröpfchen auf ein Aufzeichnungsmedium gerichtet werden. In dem Druckkopf kann Tinte in einer Vielzahl von Kanälen enthalten sein, wobei Energieimpulse verwendet werden, um bei Bedarf ein Ausstoßen der Tintentröpfchen aus Öffnungen an den Enden der Kanäle zu veranlassen.
• Es ist festgestellt worden, daß ein Bedarf dafür besteht, die Öffnungen zum Ausstoßen der Tinte eines Tintenstrahldruckers zu warten, indem die Öffnungen zum Beispiel periodisch während des Betriebs des Druckers gereinigt werden und/oder indem der Druckkopf mit einer Kappe bedeckt wird, wenn der Drucker für längere Zeit nicht in Betrieb ist oder untätig ist. Das Bedecken des Druckkopfs mit einer Kappe verhindert, daß die Tinte im Druckkopf austrocknet. Es besteht weiterhin ein Bedarf dafür, den Drucker vor der Verwendung auf den Betrieb vorzubereiten, um sicherzustellen, daß die Kanäle des Druckkopfs vollständig mit Tinte gefüllt sind und keine Schmutzpartikeln oder Luftblasen enthalten. Nach längerem Drucken und auf Veranlassung des Benutzers kann eine zusätzliche Betriebsvorbereitung nötig sein, um Partikeln oder Luftblasen zu entfernen, die sichtbare Druckfehler verursachen.
• Es hat sich herausgestellt, daß die Betriebsvorbereitungsoperation, die üblicherweise das Drücken oder Ziehen von Tinte durch den Druckkopf beinhaltet, Tintentröpfchen auf der Vorderseite des Druckkopfs hinterlassen kann, so daß sich schließlich ein Tintenrückstand auf der Vorderseite des Druckkopfs ansammelt. Dieser Rückstand kann die Druckqualität stark beeinträchtigen. Es hat sich auch herausgestellt, daß sich Papierfasern und anderes Fremdmaterial während des Druckens auf der Vorderseite des Druckkopfs ansammeln können, die ebenso wie der Tintenrückstand die Druckqualität stark beeinträchtigen können. Es ist zuvor in dem U.S.-Patent 4,852,717 vorgeschlagen worden, daß ein Druckkopf am Ende der Druckoperation über eine Wischklinge bewegt wird, damit der Papierstaub und die anderen Schmutzpartikeln von der Öffnungsplatte geschabt werden, bevor der Druckkopf mit einer Kappe bedeckt wird. In dem U.S.-Patent 4,746,938 ist auch vorgeschlagen worden, bei einem Tintenstrahldrucker eine Wascheinheit vorzusehen, die am Ende der Druckoperation Wasser auf die Vorderseite des Druckkopfs richtet, um den Druckkopf zu reinigen, bevor er mit einer Kappe bedeckt wird.
• GB-A-2 112 715 gibt einen auf einem querverschiebbaren Wagen, der von einer Druckposition zu einer Nicht-Druckposition bewegt werden kann, befestigten Tintenstrahlaufzeichnungskopf an. Bei einer ersten Nicht-Druckposition steht der Aufzeichnungskopf dem Kopfreiniger einer Kopfreiniger-Saugkappen-Anordnung gegenüber, die den Kopf bei Aktivierung des Reinigers reinigt. Wenn die Reinigungsoperation abgeschlossen ist, wird ein Solenoid mit Energie versorgt, um die Kopfreiniger-Saugkappen-Anordnung zurückzuziehen, und der Wagen wird zu einer zweiten Nicht-Druckposition bewegt, wobei das Solenoid nicht mehr mit Energie versorgt wird, was es der Saugkappe der Kopfreiniger-Saugkappen- Anordnung erlaubt, die Düsenfläche des Aufzeichnungskopfs dichtend zu kontaktieren. Eine Pumpe pumpt Tinte entweder zu oder von dem Aufzeichnungskopf, wenn sich der Wagen in der zweiten Nicht-Druckposition befindet. Die Kappe weist eine Höhlung auf, die ein poröses Absorptionsmaterial enthält, das an einem Ende in Kontakt mit einem Teil der Düsenfläche des Aufzeichnungskopfs gehalten wird, so daß die Tinte auf der Düsenfläche durch das Absorptionsmaterial entfernt und aus der Kappe über eine Leitung geführt wird, die unter dem Absorptionsmaterial in die Kappe eindringt.
• EP-A-0 471 374 gibt einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf an, der auf einem querverschiebbaren Wagen für eine Bewegung zwischen einer Druckposition und einer Wartungsstation befestigt ist, wobei die Wartungsstation eine Kappeneinheit, ein als Dichtung dienendes Kappenglied und eine Wischklinge umfaßt. Während einer Wartungsoperation wird Tinte aus dem Aufzeichnungskopf in die Kappeneinheit ausgestoßen, wobei die Kappeneinheit mit einem Abstand zum Aufzeichnungskopf angeordnet ist und wobei die in der Kappe gesammelte Tinte durch eine Saugpumpe entfernt wird. Während einer anderen Wartungsoperation stellt das Kappenglied eine dichte Beziehung zwischen der Kappeneinheit und der Vorderseite des Aufzeichnungskopfs her, wobei Tinte durch die Pumpe aus vom Aufzeichnungskopf weggezogen wird. Die entfernte Tinte in der Kappeneinheit wird durch ein Glied zum Absorbieren der entfernten Tinte in einer Tintenpatrone abgeführt.
• Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kosteneffektives Wartungssystem für einen Tintenstrahldrucker anzugeben, das Funktionen für das Bedecken mit einer Kappe, die Vorbereitung auf den Betrieb, das Reinigen und das Auffrischen des Druckkopfs sowie für das Handhaben der entfernten Tinte umfaßt.
• Die vorliegende Erfindung gibt eine Wartungsstation für einen Tintenstrahldrucker an, der einen Druckkopf mit Düsen in einer Düsenfläche sowie eine Tintenvorratspatrone umfaßt, wobei der Druckkopf auf einem querverschiebbaren Wagen für eine gleichzeitige Bewegung mit dem Druckkopf befestigt ist, wobei der Wagen parallel zu einem Druckbereich bewegt wird, um bei Bedarf Tintentröpfchen aus den Druckkopfdüsen auf ein Aufzeichnungsmedium in den Druckbereich auszustoßen, wenn sich der Druckkopf im Druckmodus befindet, wobei der Wagen zu einer Wartungsstation geschoben wird, die außerhalb des Druckbereichs und an einer Seite desselben angeordnet ist, wenn sich der Drucker in einem Nicht- Druckmodus befindet, wobei die Wartungsstation aufweist: wenigstens eine fest befestigte Wischklinge zum Reinigen der Druckkopfdüsenfläche, wenn der Wagen zu und von der Wartungsstation bewegt wird, einen fest befestigten Tintentröpfchen- Sammelbehälter zum Sammeln von Düsenreinigungs-Tintentröpfchen, die periodisch aus den Druckkopfdüsen ausgestoßen werden, um immer frische Tinte in den Düsen zu haben, eine durch den Wagen betätigbare Kappe mit einer geschlossenen Wand, die sich von einem Bodenteil der Kappe erstreckt, um eine Höhlung vorzusehen, wobei die Kappe eine Oberkante aufweist, die durch eine Dichtung bedeckt ist, und wobei die Kappe sich von einer ersten Position mit einem Abstand zu der Druckkopfdüsenfläche zu einer zweiten Position bewegen kann, in der die Dichtung der Kappenwand die Düsen auf der Druckkopfdüsenfläche umgibt und dichtet, wenn sich der Wagen in die Wartungsstation bewegt, eine Unterdruckpumpe, einen zwischen der Unterdruckpumpe und der Kappe angeordneten Tintenseparator, wobei der Tintenseparator ein absorbierendes Material und eine Kammer über dem Absorptionsmaterial zum Durchlassen von Luft aufweist, einen flexiblen Schlauch, der die Unterdruckpumpe mit dem Separator und den Separator mit der Kappe verbindet, und ein Quetschventil neben der Kappe, das bei einer ersten vorbestimmten Stellung des querverschiebbaren Wagens in der Wartungsstation den flexiblen Schlauch zuklemmt und die Kappe von dem durch die Unterdruckpumpe im Separator erzeugten Unterdruck isoliert, wenn der Schlauch zugeklemmt ist, wobei das Ventil betätigt wird, um den flexiblen Schlauch bei einer zweiten vorbestimmten Stellung des querverschiebbaren Wagens in der Wartungsstation wieder zu öffnen, so daß die Kappe dem Unterdruck im Separator ausgesetzt wird, wodurch verursacht wird, daß der Druckkopf durch die Kappe auf den Betrieb vorbereitet wird.
• In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, weist der Tintentröpfchen-Sammelbehälter eine Vorderoberfläche zum Sammeln von Tintentröpfchen und eine Hinteroberfläche auf, wobei die Vorderoberfläche des Sammelbehälters derart ausgerichtet ist, daß die Schwerkraft die darin gesammelte Tinte zu einem unteren Teil des Behälters bewegt und dort sammelt, wobei der untere Teil des Sammelbehälters eine Öffnung zum Abführen der gesammelten Tinte aufweist, und wobei ein Kissen aus absorbierendem Material neben der Hinteroberfläche des Sammelbehälters und in Kontakt mit der Öffnung des Sammelbehälters befestigt ist, um Tinte aus dem Sammelbehälter zu absorbieren und verdunsten zu lassen.
• In einer Ausführung eines Tintenstrahldruckers in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird der Wagen, wenn sich der Drucker in einem Nicht- Druckmodus befindet, zu der außerhalb des Druckbereichs und an einer Seite desselben angeordneten Wartungsstation geschoben, wo in Abhängigkeit von der Stellung des auf dem Wagen befestigen Druckkopfs in der Wartungsstation verschiedene Wartungsfunktionen vorgesehen werden. Die Druckkopfdüsenfläche wird durch wenigstens eine Wischklinge gereinigt, wenn der Druckkopf in die Wartungsstation eintritt und diese verläßt. Neben der Wischklinge ist eine Position zum Sammeln der Düsenreinigungs-Tintentröpfchen vorgesehen, auf die eine Kappenposition folgt, wo eine durch den Wagen betätigbare Kappe sich zu einer dichtenden Verbindung mit der Druckkopfdüsenfläche bewegt und die Düse umgibt, um eine kontrollierbare Umgebung vorzusehen. Eine Unterdruckpumpe ist über einen flexiblen Schlauch und einen Tintenseparator mit der Kappe verbunden. Die Betriebsvorbereitung wird vorgenommen, wenn die weitere Bewegung des auf dem Wagen befestigen Druckkopfs zu einer vorbestimmten Position das Quetschventil betätigt, um den Separator für eine vorbestimmte Zeitdauer von der Kappe zu isolieren und um das Erzeugen eines vorbestimmten Unterdrucks darin durch die Energieversorgung der Unterdruckpumpe zu ermöglichen. Sobald der auf dem Wagen befestigte Druckkopf zu der Kappenposition zurückkehrt, wird das Quetschventil geöffnet, so daß der Druckkopf dem Unterdruck des Seprarators ausgesetzt wird und Tinte aus der Druckkopfdüse zu dem Separator gezogen wird. Die Bewegung des auf dem Wagen befestigen Druckkopfs an der Wischklinge entlang nimmt die Kappe von der Düsenfläche, um die Betriebsvorbereitung zu stoppen, ermöglicht die Entfernung der Tinte von der Kappe zum Separator und reinigt die Düse. Die Unterdruckpumpe wird nicht mehr mit Energie versorgt und der Druckkopf wird zu der Kappenposition zurückbewegt, um auf den Druckmodus des Druckers zu warten. Die vorbestimmte Zeitdauer, für die sich die Patrone an der Quetschposition befindet, und die vorbestimmte Zeitdauer, für die sich der Wagen in der Kappenposition aufhält (was durch die Steuersoftware gesteuert wird), bestimmen die Druckprofile und die Abführvolumen. Diese Steuerung ermöglicht ein Spektrum an Abführvolumen und Druckprofilen, darunter die zwei folgenden: (a) das anfängliche Installieren der Patrone (längeres Warten an der Kappenposition, um alle Tintenflußwege zwischen den Düsen und der Vorratstinte auf den Betrieb vorzubereiten), und (b) das Auffrischen (kürzeres Warten an der Kappenposition, um den Druckkopf auf den Betrieb vorzubereiten).
• Die vorliegende Erfindung wird im folgenden beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen identische Elemente bezeichnen und wobei:
• Fig. 1 eine schematische Vorderansicht eines teilweise gezeigten Tintenstrahldruckers mit einer Wartungsstation in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist,
• Fig. 2 ein Diagramm des Negativdrucks in der Kappe der Wartungsstation während der Betriebsvorbereitungsoperation ist, und
• Fig. 3 eine Teilquerschnittansicht der Wartungsstation entlang der Linie 3-3 in Fig. 1 ist.
• Der in Fig. 1 gezeigte Drucker 10 weist einen in Strichlinien gezeigten Druckkopf 12 auf, der fest mit der Tintenvorratspatrone 14 verbunden ist. Die Patrone ist entfernbar auf einem Wagen 16 befestigt und wird, wie durch den Pfeil 20 angegeben, auf den Führungsschienen 18 vor- und zurückbewegt, so daß sich der Druckkopf und die Patrone zusammen mit dem Wagen bewegen. Der Druckkopf enthält eine Vielzahl von Tintenkanälen (nicht gezeigt), die in den Düsen 22 auf der Düsenfläche 23 enden (beide sind in Strichlinien gezeigt) und Tinte aus der Patrone zu den entsprechenden Tintenausstoßdüsen 22 führen. Wenn sich der Drucker im Druckmodus befindet, bewegt sich der Wagen vor und zurück, parallel zu dem Druckbereich 24 (in Strichlinien gezeigt), wobei Tintentröpfchen (nicht gezeigt) selektiv bei Bedarf von den Druckkopfdüsen in den Druckbereich auf ein Aufzeichnungsmedium (nicht gezeigt) wie Papier ausgestoßen werden, um jeweils eine Bahn von Druckinformation auf das Aufzeichnungsmedium zu drucken. Während jeder Bewegung des Wagens 16 in einer Richtung bleibt das Aufzeichnungsmedium stationär, um dann am Ende der Bewegung in der Richtung des Pfeils 26 um eine Distanz, die der Höhe einer gedruckten Bahn entspricht, weiterbewegt zu werden.
• An einer Seite des Druckers befindet sich außerhalb des Druckbereichs eine Wartungsstation 28. Am Ende einer Druckoperation oder bei Beendigung des Druckmodus durch den Drucker 10 wird der Wagen 16 zuerst an wenigstens einer fixierten Wischklinge 30 entlang bewegt, wobei vorzugsweise ein Paar aus fixierten, aber separaten und mit einem Abstand zueinander parallel angeordneten Wischklingen vorgesehen ist, so daß Tinte und Schmutzpartikeln von der Druckkopfdüsenfläche 23 entfernt werden, wenn sich der Druckkopf und die Patrone (die im folgenden als Druckpatrone bezeichnet werden) in die Wartungsstation eintreten oder diese verlassen. Ein Sammelbehälter ist in der sich vom Druckbereich entfernenden Richtung neben der Wischklinge, an einer vorbestimmten Position auf dem Bewegungsweg der Druckpatrone fest befestigt. Der Wagen positioniert die Druckpatrone bei diesem Sammelbehälter, der gelegentlich als Spuckstation oder Spucknapf bezeichnet wird, nachdem die Druckpatrone eine bestimmte Zeitdauer von der Wartungsstation entfernt war. Dies wird auch dann vorgenommen, wenn kontinuierlich gedruckt wird, da nicht alle Düsen genug Tintentröpfchen ausstoßen, um zu verhindern, daß die Tinte (der Tintenmeniskus) an den wenig verwendeten Düsen austrocknet oder zu zähflüssig wird. Dementsprechend wird die Tintenpatrone durch zum Beispiel einen Wagenmotor (nicht gezeigt) unter Steuerung der Druckersteuerung (nicht gezeigt) an den Wischklingen entlang bewegt, um die Düsenfläche zu reinigen. Die Tintenpatrone wird weiter zu einer vorbestimmten Position gegenüber dem Sammelbehälter bewegt, wo die Druckersteuerung veranlaßt, daß der Druckkopf eine Anzahl von Tintentröpfchen in diesen ausstößt. Typischerweise stößt der Druckkopf ungefähr 100 Tintentröpfchen in den Sammelbehälter aus. Vorzugsweise sind die Wischklinge bzw. die Wischklingen ebenfalls in dem Sammelbehälter angeordnet, damit die Tinte von den Klingen in den Sammelbehälter laufen oder tropfen kann. Der Sammelbehälter weist eine Oberfläche 33 auf, die im wesentlichen parallel zu der Druckkopfdüsenfläche ist und derart ausgerichtet ist, daß die Schwerkraft dafür sorgt, daß sich die Tinte am Boden des Sammelbehälters sammelt, wo eine Öffnung 34 zum Abführen der Tinte zu einem Pfad mit absorbierenden Material (nicht gezeigt) hinter dem Sammelbehälter angeordnet ist. Der Pfad aus absorbierendem Material absorbiert die Tinte und ist teilweise der Atmosphäre ausgesetzt, so daß der flüssige Teil der Tinte verdunstet und ein ausreichendes Tintenspeichervolumen für wiederholte Zyklen der Betriebsvorbereitung und für das Ausstoßen von Tintentröpfchen zum Reinigen der Düsen beibehalten wird.
• Wenn der Wagen 16 sich weiter über den Sammelbehälter hinaus um eine vorbestimmte Strecke entlang der Führungsschienen 18 bewegt, kontaktiert die Aktuatorkante 36 des Wagens den Bügel 38 auf dem Arm 39 des Kappenwagens 40. Der Kappenwagen 40 weist eine Kappe 46 auf und ist für eine Vor- und Rückbewegung parallel zu dem Wagen 16 und der darauf befestigten Druckpatrone auf der Führungsschiene 42 befestigt. Der Kappenwagen ist durch die Feder 44 gegen den Sammelbehälter vorgespannt, der die Führungsschiene 42 umgibt. Die Kappe 46 weist eine geschlossene Wand 47 auf, die sich von einem Bodenteil 48 der Kappe erstreckt, um eine innere Höhlung 49 mit einem darin enthaltenen Absorptionsmaterial 50 vorzusehen. Die Oberkante 52 der Wand und vorzugsweise alle Außenoberflächen der Wand 47 einschließlich der Oberkante sind mit einem elastischen kautschukartigen Material 53 wie Krayton, einem Produkt der Shell Chemical Company, beschichtet, die einen Shore-A-Durometer von 45 aufweist, um eine Dichtung zu bilden. In der bevorzugten Ausführungsform ist das elastische Material 53 auf die Außenwände der Wand 47 gegossen. Die Kappe ist für eine Bewegung von einer Position mit einem Abstand zu der Ebene mit der Druckkopfdüse zu einer Position, wo die Kappe die Ebene mit der Druckkopfdüse schneidet, in Übereinstimmung mit der Bewegung des Kappenwagens ausgebildet. Wenn die Wagen-Aktuatorkante 36 den Bügel 38 kontaktiert, bewegen sich der Druckpatronenwagen und der Kappenwagen zusammen zu einer Position, wo die Kappe dichtend gegen die Druckkopfdüsenfläche gehalten wird. In dieser Position umgibt die geschlossene Wand der Kappe die Druckkopfdüsen, wobei die Kappe die Kappenhöhlung um die Düsen fest dichtet. Während der Positionierung der Kappe gegen die Druckkopfdüsenfläche wird der Kappenwagen automatisch durch Klinke 54, die mit einer Klinkensperrkante 56 auf dem Wagen 16 zusammenarbeitet, mit der Druckpatrone gesperrt. Diese Sperrung durch die Klinke 36 mit der Aktuatorkante 36 in Kontakt mit dem Bügel 38 verhindert eine übermäßige relative Bewegung zwischen der Kappe 46 und der Druckkopfdüsenfläche 23.
• Sobald die Druckkopfdüsenfläche mit der Kappe bedeckt ist und die Kappe mit der Druckpatrone gesperrt ist, kann die Druckersteuerung optional veranlassen, daß der Druckkopf eine vorbestimmte Anzahl von Tintentröpfchen in die Kappenhöhlung 49 und das darin enthaltene Absorptionsmaterial 50 ausstößt, um die Feuchtigkeit in dem gedichteten Raum der Kappenhöhlung zu erhöhen.
• Eine typische Membranunterdruckpumpe 58 ist auf dem Druckerrahmen 55 befestigt und wird durch eine beliebige bekannte Einrichtung betrieben, wobei die Unterdruckpumpe aber in der bevorzugten Ausführungsform durch den Papiereinzugsmotor 60 über die Motorwelle 61 betrieben wird, da dieser Motor während der Wartung des Druckkopfs kein Papier einzuziehen braucht, so daß aufgrund dieser doppelten Verwendung kein separater Motor für die Unterdruckpumpe vorgesehen werden muß. Die Unterdruckpumpe ist über die flexiblen Schläuche 62, 63 mit der Kappe 46 verbunden, wobei ein Tintenseparator 64 zwischen der Kappe und der Unterdruckpumpe angeordnet ist.
• Die Führungsschiene 42 für den Kappenwagen ist fest zwischen dem nach oben stehenden Haltegliedern 43 und 45 angeordnet, die sich von der Basis 51 erstrecken, die entfernbar mit dem Druckerrahmen 55 verbunden ist. Wie in Fig. 3 gezeigt, weist die Basis 51 einen länglichen Schlitz 57 für den Durchgang des flexiblen Schlauchs 63 auf, wobei der Schlitz auch eine Bewegung des flexiblen Schlauchs erlaubt. Ein Quetschventil 66 mit einem U-förmige Aufbau ist über eine fixierte zylinderförmige Welle 73 auf einem Bein 68 des U-förmigen Quetschventils drehbar mit dem Kappenwagen 40 verbunden, wobei das U-förmige Quetschventil in den Flanschen 77 geschwenkt wird, so daß die durch den Pfeil 59 angegebene Bewegung des Kappenwagens zu dem nach oben stehenden Halteglied 45 schließlich das andere Bein 67 des U-förmigen Quetschventils in Kontakt mit dem fixierten Halteglied 45 bringt und den flexiblen Schlauch 63 zuklemmt. Das Quetschventil ist vorzugsweise einstückig und aus einem Kunststoffmaterial hergestellt. Es ist derart aufgebaut, daß Toleranzen in der Positionierung des Druckwagens durch eine Biegung des Beines 67 des Quetschventils, das sich wie ein Federbaum verhält, kompensiert werden können. Diese Baumbiegung durch das Bein 67 liegt innerhalb der Spannungsgrenzen des Materials und kann vorzugsweise eine Fehlpositionierung von ± 0,8 mm des Wagens gegenüber der Nennquetschposition tolerieren.
• Auf diese Weise veranlaßt die Druckpatrone an einer vorbestimmten Position entlang der Führungsschienen 18 durch die Verbindung der Aktuatorkante 36 des Wagens mit dem Bügel 38 des Kappenwagens, daß die Druckkopfdüsenfläche mit der Kappe bedeckt wird, wobei der Schlaucht 63 nicht aber zugeklemmt ist. Diese Position wird im folgenden als Kappenposition bezeichnet, wobei die Düsenfläche über das Luftloch der Patrone (nicht gezeigt) und die Unterdruckpumpenventile 70, 71 durch den Separator der feuchten Umgebungsdruckluft ausgesetzt wird.
• Wenn es erforderlich ist, den Druckkopf auf den Betrieb vorzubereiten, wird der Wagen 16 von der Kappenposition zu dem fixierten Halteglied 45 bewegt, bis das Bein 67 des U-förmigen Quetschventils 66 das Halteglied 45 kontaktiert, wobei verursacht wird, daß sich das U-förmige Quetschventil dreht, so daß das Bein 68 des U-förmigen Quetschventils gegen den flexiblen Schlauch 63 schwenkt und diesen zuklemmt, d.h. das Quetschventil 66 wird durch die Bewegung des Wagens 16 veranlaßt, den flexiblen Schlauch 63 zu schließen. Der Papiereinzugsmotor 60 wird mit Energie versorgt und die Membranunterdruckpumpe 58 evakuiert die Separatorkammer 69, die teilweise mit einem Absorptionsmaterial wie einem retikulierten Polyurethanschaum gefüllt ist, auf einen Negativdruck von ungefähr 304,8 cm (120 Zoll) H&sub2;O. Dieser Negativdruck wird ungefähr 10 Sekunden lang aufrechterhalten, was vom Aufbau der Pumpe abhängt. Währenddessen erfährt die Kappenhöhlung weiterhin den Umgebungsdruck, da das Qeetschventil geschlossen ist. Wenn der gewünschte Negativdruck für den Separator nach ungefähr 10 Sekunden erreicht ist, wird der Wagen zu der Position zurückbewegt, bei der die Düsenfläche mit einer Kappe bedeckt ist, wobei der flexible Schlauch 63 nicht mehr zugeklemmt ist. Die Kappe ist jetzt weiterhin dicht mit der Druckkopfdüsenfläche verbunden, wobei das Quetschventil geöffnet wird, um die innere Höhlung der dichten Kappe einem Negativdruck von minus 304,8 cm (120 Zoll) H&sub2;O auszusetzen. Die Druckpatrone bleibt ungefähr eine Sekunde lang in dieser Position. Diese Zeitdauer wird bestimmt, um eine bestimmte Druckbeziehung in der Kappe und eine bestimmte Tintenflußimpedanz durch die Düsen und das Luftvolumen des Wartungssystems zu erreichen, so daß ein Betriebsvorbereitungsziel von 0,2 cc ± 0,05 cc an Tinte erhalten wird. Die während der oben beschriebenen Betriebsvorbereitungsoperation, während die Düsenfläche mit der Kappe bedeckt ist, gemessene Druckkurve ist in Fig. 2 gezeigt. Das Quetschventil klemmt den flexiblen Schlauch 62 bei null Sekunden zu und verursacht, daß der Druck im Separator 64 bei laufender Pumpe zu fallen beginnt. Die Kappe 46 wird dicht mit der Druckkopfdüsenfläche 23 verbunden, wobei der Druck in der Kappe nicht reduziert wird, da der flexible Schlauch zugeklemmt ist. Nach ungefähr 12 Sekunden wird erlaubt, daß sich Kappenwagen 40 unter dem Zwang der Feder 44 und der Klinke 54 weg von dem Halteglied 45 bewegt, wenn der Druckpatronenwagen 16 in der Richtung zur Wischklinge (den Wischklingen) 30 zurück zur Kappenposition bewegt wird. Jetzt ist das Quetschventil offen, der felxible Schlauch wird nicht mehr gequetscht und der Negativdruck vom Separator wird in die Kappe eingeführt, wobei Tinte aus den Düsen gesaugt wird. Der Negativdruck beginnt aufgrund des Tintenflusses zu fallen. Nach ungefähr einer Sekunde beginnt der Wagen 16 sich zu bewegen, was die Dichtung der Kappe aufhebt und die Betriebsvorbereitung beendet. Der Druck in der Kappe fällt und kehrt zum Umgebungsdruck zurück. Die Druckpatrone wird an der Wischklinge (den Wischklingen) 30 entlang zu einer Halteposition zwischen der Wischklinge (den Wischklingen) und dem Druckbereich bewegt, um dort eine vorbestimmte Zeitdauer zu warten, während die Tinte und die Luft von der Kappe zu dem Separator gesaugt oder entfernt werden. Wenn dies abgeschlossen ist, bringt der Wagen die Druckpatrone zu der Kappenposition zurück, um dort auf einen Druckmodusbefehl von der Druckersteuerung zu warten.
• Die vorbestimmte Zeitdauer, für die sich die Druckpatrone an einer Position befindet, bei der flexible Schlauch 63 zugeklemmt ist, und die vorbestimmte Zeitdauer, für die sich die Druckpatrone in der Kappenposition befindet (was durch die Steuersoftware gesteuert wird), bestimmen die Druckprofile und die Tintenabführvolumen. Diese Steuerung ermöglicht ein Spektrum von Tintenabführvolumen und Druckprofilen, darunter die folgenden zwei: die anfängliche Installation der Tintenpatrone (längere Wartezeit in der Kappenposition, um alle Tintenflußwege zwischen der Düse und der Vorratspatrone auf den Betrieb vorzubereiten) und die auffrischende oder manuelle Betriebsvorbereitung, wie sie nachstehend erläutert wird (kürzere Wartezeit an der Kappenposition, um den Druckkopf auf den Betrieb vorzubereiten).
• Optional ist ein manuell zu bedienender Schalter für die Betriebsvorbereitung (nicht gezeigt) auf dem Drucker vorgesehen, der durch den Bediener betätigt werden kann, wenn der Bediener des Druckers eine schlechte Druckqualität bemerkt, die zum Beispiel durch eine Düse verursacht wird, die keine Tintentröpfchen ausstößt. Diese manuelle Betriebsvorbereitung durch die Betätigung des manuellen Wartungsschalters arbeitet im wesentlichen in derselben Weise wie die oben beschriebene automatische Betriebsvorbereitungssequenz, die immer ausgeführt wird, wenn die Druckpatrone installiert wird oder ein anderes Ereignis festgestellt wird, das in der Druckersteuerung gespeichert ist. Der einzige Unterschied besteht darin, daß die Wartedauer nach dem Öffnen des Quetschventils auf 0,5 Sekunden herabgesetzt wird, um die aus der Druckpatrone gesaugte Tintenmenge auf ungefähr 0,1 cc zu reduzieren, damit die Verschwendung der Tinte reduziert und eine Reduktion der Druckkapazität der Druckpatrone verhindert wird. Die Steuereinrichtung mit der entsprechenden Software ruft die Volumen der anfänglichen Betriebsvorbereitung jedoch auf, wenn wiederholte Versuche unternommen wurden, um die Druckqualität durch eine manuelle, wiederauffrischende Betriebsvorbereitung wiederherzustellen. Nach zum Beispiel zwei aufeinanderfolgenden Versuchen einer manuellen wiederauffrischenden Betriebsvorbereitung wird der dritte Versuch durch die Druckersteuerung mit den Volumen der anfänglichen Betriebsvorbereitung vorgenommen.
• Während die Kappe von der Tinte geleert wird und die Druckpatrone sich in der Halteposition befindet, betreibt der Papiereinzugsmotor die Unterdruckpumpe, um Luft und Tinte aus der Kappe in den Separator zu pumpen. Sobald sich die Tinte im Separator befindet, wird die Tinte durch den Schaum absorbiert, der die Tinte speichert und verhindert, daß die Tinte in die Pumpe eintritt. (Die Tinte könnte die Pumpventile in der Pumpe beschädigen). Über dem Separatorschaum befindet sich eine Kammer, die einen serpentinenförmigen Durchgangsweg aufweist, der den Einlaß 74 und den Auslaß 75 miteinander verbindet, was die Aufnahme der Tinte durch die Pumpe verhindert. Der Boden 76 des Separators ist aus einem Material hergestellt, das strategisch wegen seiner Wasserdampfdurchlässigkeitsrate ausgewählt ist. Aufgrund dieser Migrationserscheinung wird über Monate hinweg Fluid verloren. Jedesmal wenn sich der Papiereinzugsmotor für eine andere Aufgabe als die Wartung dreht, muß die Druckpatrone von der Kappe entfernt sein, da ansonsten nicht erwünschte Tinte in die Kappe gezogen würde. Wenn der Papiereinzugsmotor für eine andere Aufgabe als die Wartung gedreht wird, wird die Pumpe betrieben, um weiterhin Luft durch das System der Wartungsstation zu pumpen, die die Tinte aus der Kappe zu dem Separator entfernt. Dadurch wird eine extra Sicherheit vorgesehen, die verhindert, daß sich Tinte in dem flexiblen Schlauch 63 sammelt, dort trocknet und den Fluß durch den Schlauch blockiert.

Claims (10)

1. Wartungsstation für einen Tintenstrahldrucker (10), der einen Druckkopf (12) mit Düsen (22) in einer Düsenfläche (23) und eine Tintenvorratspatrone (14) umfaßt, wobei der Druckkopf auf einem querverschiebbaren Wagen (16) für eine Vor- und Zurückbewegung mit diesem quer über einen Druckbereich (24) befestigt ist, um bei Bedarf aus den Druckkopfdüsen ausgestoßene Tintentröpfchen auf eine Aufzeichnungsmedium zu drucken, wenn sich der Drucker im Druckmodus befindet, wobei der Wagen zu der außerhalb des Druckbereichs angeordneten Wartungsstation (28) bewegt wird, wenn sich der Drucker in einem Nicht-Druckmodus befindet, wobei die Wartungsstation umfaßt:

wenigstens eine fest befestigte Wischklinge (30) zum Reinigen der Druckkopfdüsenfläche, wenn der Wagen zu und von der Wartungsstation bewegt wird,

einen fest befestigten Tintentröpfchen-Sammelbehälter (32) zum Sammeln von Düsenreingigungs-Tintentröpfchen, die periodisch aus den Druckkopfdüsen ausgestoßen werden, um immer frische Tinte in den Düsen zu haben,

eine durch den Wagen betätigbare Kappe mit einer geschlossenen Wand (47), die sich von einem Bodenteil (48) der Kappe erstreckt, um eine Höhlung (49) vorzusehen, wobei die Kappe eine mit einer Dichtung (53) bedeckte Oberkante (52) aufweist, wobei die Kappe sich von einer ersten Position mit einem Abstand zu der Druckkopfdüsenfläche zu einer zweiten Position bewegen kann, in der die Dichtung der Kappenwand die Düsen auf der Druckkopfdüsenfläche umgibt und dichtet, wenn sich der Wagen in die Wartungsstation bewegt,

eine Unterdruckpumpe (58),

einen zwischen der Unterdruckpumpe und der Kappe angeordneten Tintenseparator (64), wobei der Tintenseparator ein absorbierendes Material (72) und eine Kammer (69) über dem Absorptionsmaterial zum Durchlassen von Luft aufweist,

einen flexiblen Schlauch (62,63), der die Unterdruckpumpe mit dem Separator und den Separator mit der Kappe verbindet, und

ein Quetschventil (66) neben der Kappe (46), das bei einer ersten vorbestimmten Position des querverschiebbaren Wagens in der Wartungsstation den flexiblen Schlauch (63) zuklemmt und die Kappe von dem durch die Unterdruckpumpe im Separator erzeugten Unterdruck isoliert, während der Schlauch zugeklemmt ist, wobei das Ventil betätigt wird, um den flexiblen Schlauch bei einer zweiten vorbestimmten Position des querverschiebbaren Wagens in der Wartungsstation wieder zu öffnen, so daß die Kappe dem Unterdruck im Separator ausgesetzt wird, wodurch verursacht wird, daß der Druckkopf durch die Kappe auf den Betrieb vorbereitet wird.

2. Wartungsstation nach Anspruch 1, die eine Einrichtung zum Betreiben der Unterdruckpumpe aufweist, wenn sich der Wagen an einer ersten und einer zweiten vorbestimmten Position befindet, wobei das Klemmen des flexiblen Schlauches die Kappe vom Separator isoliert, so daß der Separator auf einen vorbestimmten Negativdruck evakuiert wird.

3. Wartungsstation nach Anspruch 2, wobei der vorbestimmte Negativdruck in dem Separator bei ungefähr 120 Zoll (304,8 cm) H&sub2;O liegt.

4. Wartungsstation nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Tintentröpfchen-Sammelbehälter eine Oberfläche (33) aufweist, um Tintentröpfchen zu sammeln und die gesammelte Tinte zu einem unteren Teil des Behälters zu leiten, wobei der untere Teil des Sammelbehälters eine Öffnung (34) aufweist, um die gesammelte Tinte zu einem Kissen aus Absorptionsmaterial abzuführen und die Tinte aus dem Sammelbehälter verdunsten zu lassen.

5. Wartungsstation nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Wischklinge in dem Sammelbehälter angeordnet ist.

6. Wartungsstation nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Kappe beweglich auf einem Kappenwagen (40) befestigt ist, der auf wenigstens einer Führungsschiene (42) parallel zu der Bewegungsrichtung des querverschiebbaren Wagens bewegt werden kann, wobei der Kappenwagen einen Arm (39) mit einem Bügel (38) aufweist, und wobei der querverschiebbare Wagen eine Aktuatorkante (36) aufweist, die positioniert ist, um den Bügel des Kappenwagens bei dessen Bewegung zu kontaktieren, damit der Kappenwagen sich zusammen mit dem querverschiebbaren Wagen bewegt.

7 Wartungsstation nach Anspruch 6, wobei die Wartungsstation weiterhin eine Einrichtung umfaßt, um zu veranlassen, daß sich die Kappe von einer ersten Position mit einem Abstand zur Druckkopfdüsenfläche zu einer zweiten Position bewegt, in der die Kappe die Düsen dichtet, wenn der Kappenwagen und der querverschiebbare Wagen sich gemeinsam bewegen.

8. Wartungsstation nach Anspruch 7, wobei der querverschiebbare Wagen zu einer Position bewegt werden kann, in der der flexible Schlauch nicht mehr gequetscht wird, die Kappe jedoch immer noch dicht um die Druckkopfdüsen gehalten ist, so daß die Kappe dem Negativdruck im Separator ausgesetzt ist, um zu verursachen, daß Tinte aus den Druckkopfdüsen gesaugt wird, wodurch der Druckkopf auf den Betrieb vorbereitet wird.

9. Wartungsstation nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der querverschiebbare Wagen zu einer Position bewegt wird, um zu veranlassen, daß die Kappe sich zu der ersten Position mit einem Abstand zur Druckkopfdüsenfläche zurückbewegt und die Betriebsvorbereitung des Druckkopfs beendet wird, und wobei die Unterdruckpumpe weiterhin betrieben wird, um die während der Betriebsvorbereitung des Druckkopfs angesammelte Tinte zu entfernen und die Tinte zum Separator zu leiten.

10. Wartungsstation nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Druckprofile und die Volumen der während der Betriebsvorbereitung aus dem Druckkopf entfernten Tinte variabel sind, was von den Zeitdauern an vorbestimmten Positionen des Kappenwagens abhängt.