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HINTERGRUND
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Tintenstrahldrucker
erzeugen ein Bild auf einer Oberfläche durch Ausstoßen von
Tinte über Öffnungen
in einer vorderen Platte des Druckkopfes auf ein Substrat. Die vordere
Platte des Druckkopfes steht in Verbindung mit einem Druckkopfbehälter, der in
Verbindung mit einer Tintenquelle steht. Festtintendrucker schmelzen
Festtinte und führen
die geschmolzene Tinte dem Druckkopfbehälter zu.
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Wenn
der Festtintendrucker ausgeschaltet wird, kann die in dem Druckkopfbehälter verbleibende
Tinte erstarren. Wenn die Tinte in dem Druckkopfbehälter schmilzt,
kann die zuvor in der Tinte gelöste Luft
aus der Lösung
entweichen und bildet Luftblasen oder Lufttaschen in dem Druckkopfbehälter. Lufttaschen
können
das Filtern der Tinte behindern, wenn sie zu den Öffnungen
in der vorderen Platte des Druckkopfes fließt. Lufttaschen können darüber hinaus
die Druckqualität
des Druckers beeinträchtigen, wenn
eine Luftblase anstatt Tinte durch die Öffnung zugeführt wird,
wodurch ein ungewollter weißer Punkt
auf dem Druckmedium entsteht. Demzufolge ist es erstrebenswert,
die Hohlräume
und Kanäle
in dem Druckkopfbehälter
regelmäßig zu entlüften, um die
Druckqualität
zu erhöhen.
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Es
ist bekannt, Luft unter Verwendung eines Vakuumsystems aus den Festtinten-Druckköpfen zu entfernen,
wobei ein Vakuumsystem jedoch teuer, zeitaufwendig und weniger effizient
als ein System ist, das Überdruck
verwendet. Des Weiteren ist es wünschenswert,
die Düsen
während
der Entlüftung abzuwischen,
was bei Verwendung eines Vakuumsystems nicht möglich ist. Dementsprechend
ist ein Überdruck-Entlüftungssystem
erstrebenswert. In einem Überdruck-Entlüftungssystem
ist es erwünscht, den
Druckkopf mit so wenig Tinte wie möglich zu entlüften.
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JP04235057A (Patent
Abstract of Japan) beschreibt einen Tintenstrahl-Druckkopf. Die
Vorrichtung umfasst die in dem Oberbegriff von Patentanspruch 1
aufgeführten
Merkmale.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Tintenstrahl-Druckkopf
insbesondere hinsichtlich einer Verbesserung der Zuverlässigkeit zu
verbessern. Diese Aufgabe wird gelöst, indem ein Druckkopfbehälter in Übereinstimmung
mit Patentanspruch 1 bereitgestellt wird. Ausführungsformen der Erfindung
sind in den abhängigen
Patentansprüchen dargelegt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Vorderansicht eines Druckkopfbehälters für einen
Tintenstrahldrucker.
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2 ist
eine perspektivische Vorderansicht einer hinteren Platte des Druckkopfbehälters von 1.
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3 ist
eine Darstellung eines Seitenquerschnitts des Druckkopfbehälters von 1.
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4 ist
eine perspektivische Rückansicht einer
mittleren Platte des Druckkopfbehälters von 1.
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5 ist
Nahansicht eines Einlasses der mittleren Platte von 4.
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6 ist
eine Draufsicht der Vorderseite der mittleren Platte von 4.
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7 ist
eine Nahansicht des Querschnitts des oberen Abschnitts des Druckkopfbehälters von 1.
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8 ist
eine Draufsicht der Rückseite
einer vorderen Platte des Druckkopfbehälters von 1.
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9 ist
eine Draufsicht der Vorderseite der vorderen Platte von 8.
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10 ist
eine Vorderansicht des Druckkopfbehälters von 1,
der eine vierte Platte umfasst, die an der Vorderseite der vorderen
Platte angebracht ist.
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11 ist
eine perspektivische Darstellung eines Tintenstrahldruckers, der
den Druckkopfbehälter
von 1 enthält.
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12 ist
eine Querschnittsdarstellung des Tintenstrahldruckers von 11.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Unter
Bezugnahme auf die 11 und 12 führt ein
Druckkopf A für
einen Tintenstrahldrucker B im Allgemeinen flüssige Tinte einem Düsenstapel
C zu, der die Tinte auf eine Trommel D überträgt. Das Druckmedium, das Papier
umfassen kann, bewegt sich um die Trommel herum und nimmt die Tinte
auf, die auf der Trommel aufgebracht ist. Es kann Luft in den Weg
der Tinte gelangen, wenn sie durch den Druckkopf hindurchläuft. Um
die Luft aus dem Weg zu entfernen, wird der Druckkopfbehälter entlüftet, was
im Folgenden ausführlicher
beschrieben wird.
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In
Bezug auf 1 umfasst ein Druckkopfbehälter 10 eine
erste oder vordere Platte 12, eine zweite oder mittlere
Platte 14 sowie eine dritte oder hintere Platte 16.
Der Druckkopfbehälter 10 ist
ein Teil des Druckkopfes und ist so im Inneren des Tintenstrahldruckers
angeordnet, dass die Unterseite jeder Platte im Wesentlichen horizontal
ist und sich der Behälter
um ein Paar Lagerzapfen 18 (nur in 1 zu sehen)
drehen kann. Die Begriffe „vordere", „mittlere" und „hintere" werden zum besseren
Verständnis verwendet,
um die Komponenten des Behälters
zu beschrieben, wie sie in den Figuren dargestellt sind; die Begriffe
werden nicht verwendet, um die Position der Komponenten in Bezug
zueinander zu beschränken.
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Im
Allgemeinen fließt
die Tinte von der hinteren Platte 16 in Richtung der vorderen
Platte 12. Unter Bezugnahme auf 2 weist
die hintere Platte eine Vorderseite 20, die an der mittleren
Platte 14 angrenzt, wenn der Behälter zusammengesetzt ist, und eine
zu der Vorderseite entgegengesetzten Rückseite 22 auf. Eine
Vielzahl von Behälterwänden 24 erstreckt
sich von der Rückseite 22,
um eine Vielzahl von Tintenbehältern 26 festzulegen.
In der dargestellten Ausführungsform
werden vier Tintenbehälter
gezeigt, und jeder Behälter
nimmt eine Tinte einer anderen Farbe, insbesondere Gelb, Cyan, Magenta
und Schwarz, auf; es kann jedoch eine geringere oder größere Anzahl
von Tintenbehältern
bereitgestellt werden und die Tintenbehälter können unterschiedliche Farben
von Tinte aufnehmen. Die Tintenbehälter 26 nehmen üblicherweise
Tinte auf, die geschmolzen und in die Behälter getropft wird; den Tintenbehältern kann
jedoch auch flüssige
Tinte, die nicht geschmolzen wurde, zugeführt werden.
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Unter
Bezugnahme auf 3 steht jeder Tintenbehälter 26 mit
einem Durchgang 28 in Verbindung, welcher mit einem Auslass 32 der
hinteren Platte in Verbindung steht. Ein Filter 34 ist
in jedem Tintenbehälter
an einer Schulter 36 angeordnet, die von der Behälterwand 24 nach
innen in den Tintenbehälter 26 hinein
ragt. Der Filter 34 entfernt jegliche Verunreinigungen
aus der Tinte, bevor die Tinte in den Durchgang 28 und
zu dem Auslass 32 der hinteren Platte läuft. Der Auslass 32 der
hinteren Platte steht über
ein Ventilelement 42 in Verbindung mit einem Einlass 40 der
mittleren Platte. Das Ventilelement 42 umfasst eine Rückschlagventilkomponente, die
ermöglicht,
dass Tinte von dem Auslass 32 der hinteren Platte zu dem
Einlass 40 der mittleren Platte durchgeleitet werden kann.
Das Ventilelement 42 verhindert, dass Tinte von dem Einlass 40 der
mittleren Platte zurück
in den Auslass 32 der hinteren Platte laufen kann. Das
Ventilelement 42 öffnet
und schließt
sich in Reaktion auf eine Druckdifferenz zwischen dem Auslass 32 der
hinteren Platte und dem Einlass 40 der mittleren Platte.
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Unter
Bezugnahme auf 4 weist die mittlere Platte 14 eine
Vorderseite 44 und eine Rückseite 46 auf. Die
Vorderseite 44 der mittleren Platte grenzt an die vordere
Platte 12 an und die Rückseite 46 der mittleren
Platte grenzt an Vorderseite 20 der hinteren Platte 16 an.
Der Einlass 40 der mittleren Platte umfasst drei Flügel, die,
ausgebildet an der Rückseite 46 der
mittleren Platte 16, 120 Grad voneinander entfernt angeordnet
sind. Zwei Flügel 52 sind
im Allgemeinen nach unten gerichtet und der dritte Flügel 50 er streckt
sich nach oben, so dass er mit einer Tintenkammer 56 in
Verbindung steht. Jeder nach unten gerichtete Flügel 52 enthält eine Öffnung 58,
die mit einem Durchgang 64 (wovon nur einer durch eine
gestrichelte Linie in 3 dargestellt ist) in Verbindung steht,
der mit einem Auslass 68 der mittleren Platte an der Vorderseite 44 der
mittleren Platte 14 in Verbindung steht. Wie in 6 zu
sehen ist, sind acht Auslässe 68 der
mittleren Platte an der Unterkante der Vorderseite 44 der
mittleren Platte, zwei für
jede Farbe von Tinte, bereitgestellt. Eine größere oder geringere Anzahl
von Auslässen
der mittleren Platte kann bereitgestellt werden.
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Unter
erneuter Bezugnahme auf 4 fließt die Tinte über den
nach oben gerichteten Flügel 50 in den
Einlass 40 der mittleren Platte und in die Tintenkammer 56.
Die Tinte fließt
durch die Öffnungen 58 (5)
in den nach unten gerichteten Flügeln 52 aus der
Tintenkammer heraus. Die Tintenkammer 56 ist, wie dies
in 3 zu sehen ist, als eine Vertiefung sowohl in
der Rückseite 46 der
mittleren Platte 14 als auch in der Vorderseite 20 der
hinteren Platte 16 festgelegt. Die Tinte fließt aus den
Auslässen 68 der
mittleren Platte heraus, die in Verbindung mit den Durchgängen 64 (wovon
lediglich einer dargestellt ist) stehen, und dringt in den stromaufwärts angeordneten Filterhohlraum 74 ein.
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Ein
vertikaler Filter 76 ist zwischen der vorderen Platte 12 und
der mittleren Platte 14 sowie im Wesentlichen parallel
zu ihnen angeordnet. Der stromaufwärts angeordnete Filterhohlraum 74 ist
zwischen der Vorderseite 44 der mittleren Platte 14 und dem
Filter 76 festgelegt. Wie dies in 7 deutlicher zu
sehen ist, umfasst der Filter 76 zwei Schichten, wobei
eine erste Schicht 78 aus einem Feinsieb besteht und eine
zweite Schicht 82 aus einem Filzmaterial besteht. Jeder
der Filter kann Verunreinigungen in der Größenordnung von 10 Mikrometern
aus der Tinte entfernen. Die Tinte fließt durch den Filter 76 von
dem stromaufwärts
angeordneten Filterhohlraum 74 in einen stromabwärts angeordneten
Filterhohlraum 86, der im Folgenden ausführlicher
beschrieben wird.
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Die
vordere Platte 12 umfasst eine Vorderseite 90 (9)
und eine Rückseite 92 (8),
die an den Filter 76 angrenzt. Der stromabwärts angeordnete
Filterhohlraum 86 ist zwischen dem Filter 76 und
der Rückseite 92 der
vorderen Platte 12 festgelegt. Unter Bezugnahme auf 8 enthält die vordere
Platte 12 eine Vielzahl von Öffnungen 94 an der Rückseite 92,
die über
Durchgänge
mit einer Vielzahl von Aus lassen 96 der vorderen Platte
(9) an der Vorderseite 90 der vorderen
Platte in Verbindung stehen. Lediglich zum besseren Verständnis der
Figuren und nicht zum Zwecke einer Beschränkung der Ausführungsform
werden die Öffnungen
und die Auslässe
der vorderen Platte so beschrieben, als ob eine Tinte einer bestimmten
Farbe durch sie hindurchläuft.
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Die
Rückseite 92 der
vorderen Platte 12 enthält
vier Vertiefungen, die vier stromabwärts angeordnete Filterhohlräume 86 festlegen.
Die stromabwärts
angeordneten Hohlräume
werden als 86B, 86M, 86C und 86Y bezeichnet,
wobei sich der Buchstabe auf die Farbe der Tinte (Black (Schwarz),
Magenta, Cyan, Yellow (Gelb)) in dem stromabwärts angeordneten Hohlraum bezieht.
Wie dies in 8 zu sehen ist, weisen einige
stromabwärts
angeordnete Filterhohlräume
mehr als eine Öffnung 94 auf,
wodurch folglich mehr als ein Plattenauslass 96 an der Vorderseite 90 der
vorderen Platte 12 für
eine bestimmte Farbe bereitgestellt werden kann. Beispielsweise
besitzt der stromabwärts
angeordnete Filterhohlraum für
Schwarz 86B eine Öffnung 94B,
der stromabwärts
angeordnete Filterhohlraum für
Magenta 86M besitzt drei Öffnungen 94M, der
stromabwärts
angeordnete Filterhohlraum für
Cyan 86C besitzt zwei Öffnungen 94C und
der stromabwärts
angeordnete Filterhohlraum für
Gelb 86Y besitzt eine Öffnung 94Y.
Jede dieser Öffnungen 94 steht über einen
Durchgang mit einem entsprechenden Auslass 96 der vorderen
Platte (9) in Verbindung.
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In
Bezug auf 9 enthält die Vorderseite 90 der
vorderen Platte 12 eine Vielzahl von winkligen Kanälen 98,
die in der Platte ausgebildet sind. Jeder Auslass 96 der
vorderen Platte ist in einem winkligen Kanal angeordnet. Die Kanäle 98 führen Tinte
quer über
die vordere Platte 12 einer Vielzahl von entsprechenden
Auslasszonen 102 zu, wo die Tinte über eine vierte Platte 100 auf
dem Weg zu dem Düsenstapel
(nicht dargestellt) hindurchlaufen kann (10). In
der dargestellten Ausführungsform
hat jede Farbe vier Auslasszonen 102, die in einem gleichmäßigen Abstand
nebeneinander entlang der vorderen Platte angeordnet sind. Zum besseren
Verständnis
der offenbarten Ausführungsform
und nicht im Sinne einer Einschränkung
sind die Kanäle
und die Auslasszonen mit einem Buchstaben hinter der Referenznummer
versehen, welcher der Farbe von Tinte entspricht, die durch den
Kanal in Richtung der Auslasszone fließt.
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Wie
dies in 9 zu sehen ist, nimmt Kanal 98Y gelbe
Tinte von dem Auslass 96Y der vorderen Platte auf und leitet
die gelbe Tinte zu den vier Auslasszonen 102Y, die in einem
gleichmäßig Abstand nebeneinander
entlang und in der Nähe
der Oberkante der Vorderseite 90 der vorderen Platte 12 angeordnet
sind. Der Kanal 98B nimmt schwarze Tinte von dem Auslass 96B der
vorderen Platte auf und leitet die schwarze Tinte zu den vier Auslasszonen 102B,
die neben den Auslasszonen für
Gelb 102Y angeordnet sind. Um schwarze Tinte zu drei der
Auslasszonen 102B zu leiten, würde es erforderlich sein, dass
der Kanal für
schwarze Tinte 98B den Kanal für gelbe Tinte überquert.
Um die schwarze Tinte ohne Überqueren
des Kanals für
gelbe Tinte 98Y zu den Auslasszonen 102B zu leiten,
sind Kanalöffnungen 104B an
dem Schnittpunkt von winkligen Abschnitten des Kanals für Schwarz 98B vorhanden.
Die Kanalöffnungen 104B sind über einen
Durchgang mit entsprechenden Unterführungseinlässen 106B in der Rückseite 92 der
vorderen Platte 12 (8) verbunden.
Die Unterführungseinlässe 106B stehen
mit entsprechenden Unterführungskanälen 108B in
Verbindung, die in der Rückseite 92 ausgebildet
sind. Die Unterführungskanäle führen zu
den Unterführungsauslässen 112B,
die über
einen Durchgang mit einer entsprechenden Auslasszone 102B an
der Vorderseite 90 der vorderen Platte 12 (9)
in Verbindung stehen. Dies ist ebenfalls in dem Querschnitt in 7 dargestellt.
Wie dies in den 6, 7 und 8 zu
sehen ist, sind die Unterführungskanäle 108B als Vertiefungen
sowohl in der Rückseite 92 der
vorderen Platte 12 als auch in der Vorderseite 44 der
mittleren Platte 14 ausgebildet.
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Im
Folgenden wird erneut Bezug auf 9 genommen,
in der zwei separate Kanäle 98C vorhanden
sind, um Tinte der Farbe Cyan zu den vier Auslasszonen 102C zu
leiten, die in gleichmäßigen Abständen nebeneinander
entlang und in der Nähe
der Unterkante der vorderen Platte 12 angeordnet sind. Wie
dies in 9 dargestellt ist, steht der
am weitesten links befindliche erste Plattenauslass 96C in
Verbindung mit dem linken Kanal 98C, um Tinte der Farbe
Cyan zu den zwei linken Auslasszonen 102C zu leiten. Der
linke Kanal enthält
auch eine Kanalöffnung 104C,
die der vorstehend beschriebenen Kanalöffnung ähnlich ist. Die Kanalöffnung 104C steht über einen
Durchgang in Verbindung mit einem entsprechenden Unterführungseinlass 106C (8)
in der Rückseite 92 der
vorderen Platte 12. Der Unterführungseinlass 106C ist
mit einem entsprechenden Unterführungskanal 108C verbunden,
der an der Rückseite 92 ausgebildet
ist. Der Unterführungskanal 108C führt zu einem
Unterführungsauslass 112C, der über einen
Durchgang mit einer entsprechenden am weitesten links befindlichen Auslasszone 102C (wie
in 9 dargestellt) an der Vorderseite 90 der vorderen
Platte 12 verbunden ist. In Bezug auf 6 ist
der Unterführungskanal
für Cyan 108C ebenfalls auf
der Vorderseite 44 der mittleren Platte 14 festgelegt.
Drei Kanäle 98M,
die mit drei Auslässen
für Magenta 96M der
vorderen Platte in Verbindung stehen, leiten Tinte der Farbe Magenta
zu den vier Auslasszonen 102M hin. Jede Auslasszone für Magenta 102M ist
neben einer entsprechenden Auslasszone für Cyan 102C angeordnet.
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Wie
dies vorstehend erwähnt
wurde, fließt geschmolzene
Tinte durch den Druckerbehälter 10. Wenn
der Drucker ausgeschaltet wird, kann Tinte in dem Druckerbehälter erstarren.
Während
des Erstarrungsvorgangs entweicht Luft aus der Lösung, die zuvor in der flüssigen Tinte
gelöst
war. Wenn der Drucker wieder eingeschaltet und der Druckerbehälter erwärmt wird,
verbleibt die aus der Lösung
entwichene Luft als Blasen in der flüssigen Tinte.
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Ein
Bereich des Druckerbehälters 10,
in dem sich die Luftblasen bilden können, ist in den Kanälen 98 an
der Vorderseite 92 der ersten Platte 12. Die Kanäle sind
zu den Auslasszonen 102 hin angewinkelt oder ansteigend,
um zu begünstigen,
dass sich die Luftblasen durch den Auftrieb der Luftblase passiv
in Richtung der Auslasszonen bewegen. Wie dies in 9 zu
sehen ist, sind die Auslasszonen 102 nahe an dem Schnittpunkt
von angewinkelten Abschnitten der Kanäle 98 angeordnet.
Aufgrund der sich in Richtung der Auslasszonen 102 bewegenden
Luftblasen ist für
das Entfernen der Luftblasen aus den Kanälen 98 eine minimale
Menge an Tinte erforderlich. Das Entlüften des Kanals besteht im
Allgemeinen darin, ausreichend Tinte durch den Kanal 98 hindurchlaufen
zu lassen, um jegliche Luftblasen hinauszudrängen, die sich in dem Kanal
gebildet haben. Die Tinte kann während
eines Entlüftungsvorgangs
mit einem höheren
Druck durch die Kanäle
hindurchgeleitet werden, indem beispielsweise Luft mittels einer Druckluftquelle,
die mit den Kanälen 98 in
Verbindung steht, in die Tintenkammern 56 getrieben wird. Der
bestimmte Winkel oder Anstieg des Kanals wird so bestimmt, dass
große
Blasen ausreichend ungehinderten Auftrieb entwickeln, um die Oberflächenspannung
zu überwinden,
die sie in Position hält.