DE60023952T2

DE60023952T2 - Sensor für die papierdicke in einem printer

Info

Publication number: DE60023952T2
Application number: DE60023952T
Authority: DE
Inventors: Kia Silverbrook
Original assignee: Silverbrook Research Pty Ltd
Current assignee: Silverbrook Research Pty Ltd
Priority date: 2000-05-24
Filing date: 2000-05-24
Publication date: 2006-12-07
Anticipated expiration: 2020-05-25
Also published as: DE60023952D1; US20090195624A1; AU2000247332B2; EP1289762B1; US7354208B2; US20110063365A1; US20110057989A1; EP1289762A4; US7210867B1; ZA200209798B; WO2001089837A9; AU2004203239A1; US20110063364A1; ATE309102T1; CN1210154C; WO2001089837A1; EP1289762A1; US20070189825A1; US20110063363A1; US7517053B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Sensor für die Papierdicke in einem Drucker.
Insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, bezieht sich die Erfindung auf einen Sensor für die Papierdicke, der verwendet wird, um den Raum zwischen einem Druckkopf und einer Druckplattenanordnung in einem Tintenstrahldrucker für A4-Papierformat, der in der Lage ist, bis zu 1600 dpi in fotografischer Qualität bei bis zu 160 Seiten pro Minute zu drucken.
Die Gesamtauslegung eines Druckers, in dem der Sensor für die Papierdicke verwendet werden kann, dreht sich um die Verwendung von austauschbaren Druckkopfmodulen in einem Feld, das etwa 8 Inch (20 cm) lang ist. Ein Vorteil solch eines Systems ist die Fähigkeit, jegliche defekte Module in einem Druckkopffeld zu entfernen und zu ersetzen. Dies würde es überflüssig machen, einen vollständigen Druckkopf zu verwerfen, wenn nur ein Chip fehlerhaft ist.
Ein Druckkopfmodul in solch einem Drucker kann aus einem „Memjet"-Chip bestehen, was ein Chip ist, auf dem eine enorm große Anzahl von Thermo-Stellgliedern in mikromechanischer Ausführung und mikroelektromechanische Systeme (MIMS) montiert sind. Solche Stellglieder können solche sein, wie sie in dem US-Patent Nr. 6,044,646 der vorliegenden Anmelderin offenbart sind, es können jedoch auch andere MEMS-Druckchips vorhanden sein.
Der Druckkopf, der die Umgebung ist, in der der Sensor für die Papierdicke der vorliegenden Erfindung anzuordnen ist, kann typischerweise 6 Tintenkammern haben und in der Lage sein, in einem Vierfarb-Verfahren (CMYK) und auch Infrarottinte und Fixiermittel zu drucken. Eine Luftpumpe würde gefilterte Luft an den Druckkopf zuführen, die verwendet werden kann, um Fremdteilchen von seinen Tintendüsen fernzuhalten. Der Druckkopfmodul ist typischerweise an einer austauschbaren Kassette zu befestigen, die den Tintenvorrat und einen Luftfilter enthält.
Jeder Druckkopfmodul empfängt Tinte über einen Verteilergußteil, der die Tinte überträgt. Typischerweise werden 10 Module zusammengefügt, um eine vollständige 8 Inch Druckkopfanordnung zu bilden, die geeignet ist, A4-Papier ohne die Notwendigkeit einer Scanbewegung des Druckkopfes seitenbreit zu drucken.
Die Druckköpfe selbst sind modular, so dass vollständige 8 Inch Druckkopffelder konfiguriert werden können, um Druckköpfe beliebiger Breite zu bilden.
Zusätzlich kann eine zweite Druckkopfanordnung auf der gegenüberliegenden Seite eines Papierzufuhrpfades montiert werden, um einen doppelseitigen Druck mit hoher Geschwindigkeit zu ermöglichen.
PARALLEL ANHÄNGIGE ANMELDUNGEN
Verschiedene Verfahren, Systeme und Vorrichtungen, die zu der vorliegenden Erfindung in Beziehung stehen, sind in den folgenden parallel anhängigen Anmeldungen offenbart, die durch die Anmelderin oder Erwerber der vorliegenden Erfindung gleichzeitig mit der vorliegenden Erfindung angemeldet wurden:
PCT/AU00/00518, PCT/AU00/00519, PCT/AU00/00520, PCT/AU00/00521, PCT/AU00/00522,
PCT/AU00/00523, PCT/AU00/00524, PCT/AU00/00525, PCT/AU00/00526, PCT/AU00/00527,
PCT/AU00/00528, PCT/AU00/00529, PCT/AU00/00530, PCT/AU00/00531, PCT/AU00/00532,
PCT/AU00/00533, PCT/AU00/00534, PCT/AU00/00535, PCT/AU00/00536, PCT/AU00/00537,
PCT/AU00/00538, PCT/AU00/00539, PCT/AU00/00540, PCT/AU00/00541, PCT/AU00/00542,
PCT/AU00/00543, PCT/AU00/00544, PCT/AU00/00545, PCT/AU00/00547, PCT/AU00/00546,
PCT/AU00/00554, PCT/AU00/00556, PCT/AU00/00557, PCT/AU00/00558, PCT/AU00/00559,
PCT/AU00/00560, PCT/AU00/00561, PCT/AU00/00562, PCT/AU00/00563, PCT/AU00/00564,
PCT/AU00/00565, PCT/AU00/00566, PCT/AU00/00567, PCT/AU00/00568, PCT/AU00/00569,
PCT/AU00/00570, PCT/AU00/00571, PCT/AU00/00572, PCT/AU00/00573, PCT/AU00/00574,
PCT/AU00/00575, PCT/AU00/00576, PCT/AU00/00577, PCT/AU00/00578, PCT/AU00/00579,
PCT/AU00/00581, PCT/AU00/00580, PCT/AU00/00582, PCT/AU00/00587, PCT/AU00/00588,
PCT/AU00/00589, PCT/AU00/00583, PCT/AU00/00593, PCT/AU00/00590, PCT/AU00/00591,
PCT/AU00/00592, PCT/AU00/00584, PCT/AU00/00585, PCT/AU00/00586, PCT/AU00/00594,
PCT/AU00/00595, PCT/AU00/00596, PCT/AU00/00597, PCT/AU00/00598, PCT/AU00/00516,
PCT/AU00/00517, PCT/AU00/00511, PCT/AU00/00501, PCT/AU00/00502, PCT/AU00/00503,
PCT/AU00/00504, PCT/AU00/00505, PCT/AU00/00506, PCT/AU00/00507, PCT/AU00/00508,
PCT/AU00/00509, PCT/AU00/00510, PCT/AU00/00512, PCT/AU00/00513, PCT/AU00/00514,
PCT/AU00/00515
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
US-5,316,395 beschreibt eine Druckvorrichtung, die einen Druckkopf zum Drucken auf einem Kontobuch, eine Druckplatte, die gegenüber dem Druckkopf angeordnet ist, und einen Nockenmechanismus zum Bewegen der Druckplatte hat. Der Sensor erfasst die Dicke des Kontobuches, das zwischen dem Druckkopf und der Druckplatte ist, und ein Sensor-Antriebsmechanismus bewegt den Sensor zu der Druckplatte hin und von dieser weg. Ein Controller steuert den Betrieb des Nockenmechanismus und des Sensorantriebsmechanismus, während der Sensor zu einer Meßposition zu dem Druckkopf hin bewegt wird. Die Druckplatte wird entsprechend dem Meßwert zu dem Druckkopf hin bewegt, und dann wird der Sensor von der Meßposition zurückgezogen. Als Resultat kommt, nachdem die Druckplatte bewegt worden ist, der Sensor nicht in Kontakt mit der Oberfläche des Kontobuches, und daher erzeugt er keinen Stau oder eine schräge Zuführung des Kontobuches während einer Zeilenschaltung oder einem Druckvorgang.
AUFGABEN DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Sensor für die Papierdicke in einem Drucker bereitzustellen.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Sensor für die Papierdicke bereitzustellen, der verwendet wird, um den Zwischenraum zwischen Druckkopf und Druckplattenanordnung für eine seitenbreit druckende Druckkopfanordnung einzustellen, wie sie allgemein hier beschrieben ist.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine seitenbreit druckende Druckkopfanordnung bereitzustellen, die einen Sensor für die Papierdicke darin enthält, um die Einstellung des Zwischenraums zwischen Druckkopf und Druckplattenanordnung einzustellen.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Einstellen des Zwischenraumes zwischen einem Druckkopf und einer Druckplattenanordnung in einer seitenbreit druckenden Druckkopfanordnung bereitzustellen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt einen Drucker bereit, der umfasst einen Druckkopf, eine Druckplattenanordnung mit einer Druckplattenoberfläche, auf der sich ein Bogen weiterbewegt, um Tinte auf einer Druckoberfläche davon aufzunehmen, und einen Sensor, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucker ein seitenbreiter Drucker ist, wobei der Druckkopf eine Anordnung feststehender Druckdüsen darauf aufweist, die Druckoberfläche Tinte von den Druckdüsen aufnimmt, der Sensor zum Messen eines Versatzes der Druckoberfläche in Bezug auf die Druckdüsen dient, und die Druckplattenanordnung so montiert ist, dass sie um eine Längsachse davon rotiert und die Druckplattenoberfläche sich entlang der Druckplattenanordnung parallel zu der Achse in einem nicht-konstanten Abstand zu der Achse; erstreckt, sodass eine kompensierende Rotation der Druckplattenanordnung den Versatz der Druckoberfläche in Bezug auf die Druckdüsen beeinflußt.
Vorzugsweise ist der Sensor ein optischer Sensor.
Vorzugsweise erfasst der optische Sensor die Position eines schwenkbaren Sensorfähnchens, das an der Druckoberfläche angreift.
Vorzugsweise ist das Sensorfähnchen auf einer an dem Druckkopf montierten federgespannten, schwenkbaren Welle montiert.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Einstellen eines Versatzes zwischen einer Anordnung von Druckdüsen an einem Druckkopf und einer Druckoberfläche eines sich auf einer Druckplattenanordnung weiterbewegenden Bogens bereit, wobei das Verfahren die Schritte des Erfassens des Versatzes zwischen dem Druckkopf und der Druckoberfläche des Bogens und des Bewegens der Druckplattenanordnung umfasst, um jede notwendige Kompensation zu dem Versatz durchzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckplattenanordnung eine Längsachse und eine Druckplattenoberfläche parallel zu der Achse in einem nicht-konstanten Abstand zu der Achse enthält, wobei das Verfahren das Bewerkstelligen kompensierender Rotation der Druckplattenanordnung einbezieht.
Wie er hier verwendet wird, soll der Begriff „Tinte" jedes Strömungsmittel bedeuten, das durch den Druckkopf fließt, um auf ein Blatt abgegeben zu werden. Das Strömungsmittel kann eine von vielen verschiedenfarbigen Tinten, eine Infrarottinte, ein Fixierungsmittel oder dergleichen sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine bevorzugte Form der vorliegenden Erfindung wird nun als Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine perspektivische Frontansicht einer Druckeranordnung ist;
2 eine perspektivische Rückansicht der Druckeranordnung von 1 ist;
3 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Druckeranordnung von 1 ist;
4 eine schematische, perspektivische Frontansicht einer Druckkopfanordnung ist;
5 eine schematische, perspektivische Rückansicht der Druckkopfanordnung von 4 ist;
6 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Druckkopfanordnung ist;
7 eine geschnittene Endansicht der Druckkopfanordnung der 4-6 ist, wobei der Schnitt durch die Mitte des Druckkopfes genommen ist;
8 eine schematische, geschnittene Endansicht der Druckkopfanordnung der 4-6 genommen, nahe bei dem linken Ende von 4 ist;
9a eine schematische Endansicht der Montage des Druckchip- und Düsenschutzes in einer Laminat-Stapelstruktur des Brennkopfes ist;
9b eine vergrößerte, geschnittene Endansicht von 9a ist;
10 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Druckkopf-Abdeckungsanordnung ist;
11 eine schematische, perspektivische Darstellung eines Tintenverteiler-Gußteiles ist;
12 eine perspektivische Explosionsdarstellung ist, die die Schichten zeigt, die einen Teil einer Laminat- Tintenverteilerstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung bilden;
13 eine abgestufte Schnittdarstellung von oberhalb der Struktur ist, die in den 9a und 9b gezeigt ist;
14 eine abgestufte Schnittdarstellung von unterhalb der Struktur, die in 13 gezeigt ist;
15 eine schematische, perspektivische Darstellung einer ersten Laminatschicht ist;
16 eine schematische, perspektivische Darstellung einer zweiten Laminatschicht ist;
17 eine schematische, perspektivische Darstellung einer dritten Laminatschicht ist;
18 eine schematische, perspektivische Darstellung einer vierten Laminatschicht ist;
19 eine schematische, perspektivische Darstellung einer fünften Laminatschicht ist;
20 eine perspektivische Darstellung des Luftventil-Gußteils ist;
21 eine perspektivische Rückansicht des rechten Endes der Druckplattenanordnung ist;
22 eine perspektivische Rückansicht des linken Endes der Druckplattenanordnung ist;
23 eine Explosionsdarstellung der Druckplattenanordnung ist;
24 eine Querschnittsdarstellung der Druckplattenanordnung ist;
25 eine perspektivische Frontansicht der optischen Papiersensor-Anordnung ist;
26 eine schematische, perspektivische Darstellung einer Druckkopfanordnung und von Tintenlinien ist, die an einer Tintenbehälterkassette befestigt sind;
27 eine teilweise Explosionsdarstellung von 26 ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In den 1-3 der beigefügten Zeichnungen sind die Kernkomponenten einer Druckeranordnung hergestellt, wobei die allgemeine Umgebung gezeigt wird, in der die Laminat-Tintenverteilstruktur der vorliegenden Erfindung angeordnet werden kann. Die Druckeranordnung umfasst ein Chassis 10, das aus gepresstem Stahl, Aluminium, Kunststoff oder einem anderen Stahlmaterial hergestellt ist. Das Chassis 10 ist dafür gedacht, in dem Gehäuse eines Druckers montiert zu werden, und es dient zur Montage einer Druckkopfanordnung 11, eines Papierzufuhrmechanismus und anderer zugehöriger Komponenten in dem externen Kunststoffgehäuse eines Druckers.
In allgemeinen Worten trägt das Chassis 10 die Druckkopfanordnung 11, so dass Tinte davon ausgestoßen und auf ein Papierblatt oder ein anderes Druckmedium abgegeben wird, das durch einen Transportmechanismus unter dem Druckkopf und dann durch den Ausgangsschlitz 19 transportiert wird. Der Papiertransportmechanismus umfasst eine Zufuhrwalze 12, Zufuhr-Leerlaufwalzen 13, eine Druckplatte, die allgemein als 14 bezeichnet ist, Abgaberollen 15 und eine Stiftradanordnung 16, die alle durch einen Schrittmotor 17 angetrieben werden. Die Papierzufuhrkomponenten sind zwischen einem Paar Lagergußteilen 18 montiert, die ihrerseits auf dem Chassis 10 an jedem entsprechenden Ende davon montiert sind.
Eine Druckkopfanordnung 11 ist auf dem Chassis 10 mit Hilfe von jeweiligen Druckkopfabstandshaltern 20 montiert, die an dem Chassis 10 montiert sind. Die Abstandshalter-Gußteile 20 vergrößern die Länge der Druckkopfanordnung auf 220 mm, wodurch auf beiden Seiten eines 210 mm breiten Papiers Platz gelassen wird.
Die Druckkopfkonstruktion ist allgemein in den 4-8 gezeigt.
Die Druckkopfanordnung 11 umfasst eine gedruckte Leiterplatte (PCB) 21, auf der verschiedene elektronische Komponenten einschließlich eines 64 MB DRAM 22, eines PEC-Chips 23, eines QA-Chipverbinders 24, eines Mikrocontrollers 25 und eines dualen Motorantriebschips 26 montiert sind. Der Druckkopf ist typischerweise 203 mm lang und hat 10 Druckchips 27 (13), die jeweils typischerweise 21 mm lang sind. Diese Druckchips 27 sind jeweils unter einem geringen Winkel zu der Längsachse des Druckkopfes (siehe 12) mit einer geringen Überlappung zwischen jedem Druckchip angeordnet, was eine kontinuierliche Übertragung der Tinte über der gesamten Länge des Feldes ermöglicht. Jeder Druckchip 27 ist elektronisch mit einem Ende von einem der automatisch vom Band hergestellten Bond (TAB)-Filme 28 verbunden, wobei das andere Ende davon in elektrischem Kontakt mit der Unterseite der Schaltungsplatine 21 mit Hilfe einer TAB-Film-Anschlußstelle 29 gehalten wird.
Der bevorzugte Druckchipaufbau ist so, wie in dem US-Patent Nr. 6,044,646 der vorliegenden Anmelderin beschrieben ist. Jeder derartige Druckchip 27 ist etwa 21 mm lang, weniger als 1 mm breit und etwa 0,3 mm hoch und hat an seiner unteren Oberfläche Tausende MEMS-Tintenstrahldüsen 30, die schematisch in den 9a und 9b gezeigt sind und die allgemein in sechs Linien angeordnet sind – eine für jeden Tintentyp, der aufgebracht werden soll. Jede Linie der Düsen kann einem abgestuften Muster folgen, um eine dichtere Punktbeabstandung zu gestatten. Sechs entsprechende Linien von Tintendurchgängen 31 erstrecken sich von hinten durch den Druckchip, um Tinte zur Rückseite jeder Düse zu transportieren. Um die empfindlichen Düsen auf der Oberfläche des Druckchips zu schützen, hat jeder Druckchip einen Düsenschutz 43, der am besten in 9a zu sehen ist, wobei Mikroöffnungen 44 mit den Düsen 30 ausge richtet sind, so dass Tintentropfen, die mit hoher Geschwindigkeit von den Düsen ausgestoßen werden, durch die Mikroöffnungen hindurchtreten, um auf dem Papier, das über die Druckplattenanordnung 14 läuft, abgeschieden zu werden.
Die Tinte wird an die Druckchips über einen Verteiler-Gußteil und eine Laminat-Stapelanordnung 36 abgegeben, die Teil des Druckkopfes 11 sind. Die Tinte von der Tintenkassette 38 (26 und 27) wird über individuelle Tintenschläuche 38 an individuelle Tinteneinlassmündungen 34 geleitet, die einstückig mit der Kunststoff-Kanalabdeckung 39 gegossen sind, die einen Deckel über dem Kunststoff-Verteiler-Gußteil 35 bildet. Der Verteiler-Gußteil 35 umfasst sechs individuelle, in Längsrichtung verlaufende Tintenkanäle 40 und einen Luftkanal 41, die sich durch die Länge des Feldes erstrecken. Die Tinte wird von den Einlassmündungen 34 an entsprechende Tintenkanäle 40 über individuelle Tinten-Querströmungs-Kanäle 42 überfragen, wie am besten unter Bezugnahme auf 7 zu sehen ist. Es ist in diesem Zusammenhang zu beachten, dass, obwohl sechs Kanäle gezeigt sind, eine andere Anzahl von Kanälen vorgesehen sein kann. Sechs Kanäle sind für einen Drucker geeignet, der in der Lage ist, in einem Vierfarben-Verfahren (CMYK) und auch Infrarottinte und Fixierungsmittel zu drucken.
Luft wird in den Luftkanal 41 über eine Lufteinlassmündung 71 abgegeben, um Luft an jeden Druckchip 27 zuzuführen, wie später unter Bezugnahme auf die 6-8, 20 und 21 beschrieben wird.
In einer sich längs erstreckenden Stapelausnehmung 45, die auf der Unterseite des Verteiler-Gußteils 35 ausgebildet ist, liegen eine Anzahl laminierter Schichten, die einen laminierten Tintenverteilungsstapel 36 bilden. Die Schichten des Laminats sind typischerweise aus Mikro gegossenem Plastikmaterial ausgebildet. Der TAB-Film 28 erstreckt sich von der unteren Oberfläche des Druckkopfes PCB 21 um die Rückseite des Verteiler-Gußteils 35, um in einer entsprechenden TAB-Film-Ausnehmung 46 (21) aufgenommen zu werden, von denen eine Anzahl entlang einer Chipgehäuseschicht 47 des laminierten Stapels 36 angeordnet sind. Der TAB-Film leitet elektrische Signale von der gedruckten Schaltungsplatte 21 zu den einzelnen Druckchips 27 weiter, die von der laminierten Struktur getragen werden.
Der Verteiler-Gußteil, der laminierte Stapel 36 und zugehörige Komponenten werden am besten unter Bezugnahme auf die 7-19 beschrieben.
10 zeigt den Verteiler-Gußteildeckel 39, der als Kunststoff-Gußteil ausgebildet ist und eine Anzahl Positionierungszapfen 38 umfasst, die dazu dienen, den oberen Druckkopfdeckel 49 darauf zu lokalisieren.
Wie in 7 gezeigt ist, verbindet eine Tintenübertragungsmündung 50 einen der Tintenkanäle 39 (der vierte Kanal von links) nach unten zu einem der sechs unteren Tintenkanäle oder Übergangskanälen 51 in der Unterseite des Verteiler-Gußteils. Alle der Tintenkanäle 40 haben entsprechende Übertragungsmündungen 50, die mit den entsprechenden der Übergangskanäle 51 in Kommunikation sind. Die Übergangskanäle 51 sind parallel zueinander jedoch unter einem spitzen Winkel in Bezug auf die Tintenkanäle 40 angeordnet, so dass sie mit den Reihen der Tintenöffnungen der ersten Schicht 52 des laminierten Stapels 36 ausgerichtet sind, wie unten beschrieben wird.
Die erste Schicht 52 umfasst 24 individuelle Tintenöffnungen 53 für jeden der 10 Druckchips 27. Das bedeutet, dass, wenn 10 solche Druckchips vorgesehen sind, die erste Schicht 52, 240 Tintenöffnungen 53 umfasst. Die erste Schicht 52 umfasst auch eine Reihe von Luftöffnungen 54 entlang einer Längskante davon.
Die individuellen Gruppen der 24 Tintenöffnungen 53 sind im allgemeinen in einem rechteckigen Feld mit aufeinander ausgerichteten Reihen von Tintenöffnungen ausgebildet. Jede Reihe aus vier Tintenöffnungen ist mit einem Übergangskanal 51 ausgerichtet und ist parallel zu einem entsprechenden Druckchip.
Die untere Oberfläche der ersten Schicht 52 umfasst eine unterseitige Ausnehmung 55. Jede Ausnehmung 55 steht mit einer der Tintenöffnungen der zwei am meisten in der Mitte liegenden Reihen von vier Öffnungen 23 (betrachtet in Richtung quer über die Schicht 52) in Kommunikation. Das heißt, dass die Öffnungen 53a (13) Tinte an die rechte Ausnehmung 55a, die in 14 gezeigt ist, abgeben, während die Öffnungen 53b Tinte an die am weitesten links liegende, unterseitige Ausnehmung 55b abgeben, die in 14 gezeigt ist.
Die zweite Schicht 56 umfasst ein paar Schlitze 57, die jeweils Tinte von einer der unterseitigen Ausnehmungen 55 der ersten Schicht empfangen.
Die zweite Schicht 46 umfasst Tintenöffnungen 53, die mit den beiden äußeren Sätzen von Tintenöffnungen 53 der ersten Schicht 52 ausgerichtet sind. Das heißt, dass Tinte, die durch die äußeren 16 Tintenöffnungen 53 der ersten Schicht 52 für jeden Druckchip hindurch tritt, direkt durch entsprechende Öffnungen 53 hindurch tritt, die durch die zweite Schicht 56 verlaufen.
In der Unterseite der zweiten Schicht 56 ist eine Anzahl quer verlaufender Kanäle 58 ausgebildet, um Tinte, die durch die Tintenöffnungen 53c und 53d hindurch tritt, zu der Mitte hin weiter zu führen. Diese Kanäle erstrecken sich so, dass sie mit einem Paar von Schlitzen 59 ausgerichtet sind, die durch eine dritte Schicht rechts durch das Laminat hindurch ausgebildet sind. Es ist in diesem Zusammenhang zu beachten, dass die dritte Schicht 60 des Laminats vier Schlitze 59 entsprechend jedem Druckchip umfasst, wobei zwei innere Schlitze mit dem Paar der Schlitze, die in der zweiten Schicht 56 ausgebildet sind, und äußeren Schlitzen ausgerichtet sind, zwischen denen die inneren Schlitze liegen.
Die dritte Schicht 60 umfasst auch ein Feld von Luftöffnungen 54, die mit den entsprechenden Luftöffnungsfeldern 54 ausgerichtet sind, die in der ersten und der zweiten Schicht 55 und 56 vorgesehen sind.
Die dritte Schicht 60 hat nur acht restliche Tintenöffnungen 53, die mit jedem Druckchip korrespondieren. Diese am weitesten außen liegenden Öffnungen 53 sind mit den am weitesten außen liegenden Öffnungen 53 ausgerichtet, die in der ersten und zweiten Laminatschicht vorgesehen sind. Wie in den 9a und 9b gezeigt ist, umfasst die dritte Schicht 60 in ihrer unterseitigen Oberfläche einen sich quer erstreckenden Kanal 61, der zu jeder Öffnung 53 korrespondiert, Diese Kanäle 61 liefern Tinte von der entsprechenden Öffnung 53 an eine Position unmittelbar außerhalb der Ausrichtung der durchgehenden Schlitze 59.
Wie am besten in den 9a und 9b zu sehen ist, dienen die oberen drei Schichten des laminierten Stapels 36 auf diese Weise dazu, die Tinte (durch unterbrochene Schraffierungslinien in 9b gezeigt) von den breiter beabstandeten Tintenkanälen 40 des Verteiler-Gußteils an Schlitze zuzuführen, die mit den Tintenkanälen 31 durch die obere Oberfläche von jedem Druckchip 27 ausgerichtet sind.
Wie in 13 gezeigt ist, die eine Darstellung des laminierten Stapels von oben ist, können die Schlitze 57 und 59 in der Tat aus diskreten, kollinear beabstandeten Schlitzsegmenten bestehen.
Die vierte Schicht 62 des laminierten Stabes 36 umfasst ein Feld von zehn Chipschlitzen 65, die jeweils den oberen Teil eines entsprechenden Druckchips 27 aufnehmen.
Die fünfte und letzte Schicht 64 umfasst ebenfalls ein Feld von Chipschlitzen 65, die den Chip und die Düsen-Schutzanordnung 43 aufnehmen.
Der TAB-Film 28 ist als Sandwich zwischen der vierten und fünften Schicht 62 und 64 angeordnet, von denen eine oder beide mit Ausnehmung versehen sein können, um die Dicke des TAB-Films aufzunehmen.
Der laminierte Stapel ist als Mikro gegossener Präzisionsspritzgußteil in einem Material vom Acetal-Typ ausgebildet, er nimmt das Feld der Druckchips 27 mit dem bereits daran befestigten TAB-Film auf und passt zu dem oben beschriebenen Deckel-Gußteil 39.
Die Rippen in der Unterseite des Mikro-Gußteils liefern ein Lager für den TAB-Film, wenn sie miteinander verbunden werden. Der TAB-Film bildet die unterseitige Wand des Druckkopfmoduls, da eine ausreichende strukturelle Festigkeit zwischen den Rippen ist, um einen flexiblen Film zu tragen. Die Kanten des TAB-Films dichten auf der unterseitigen Wand des Deckel-Gußteils 39 ab. Der Chip wird auf 100 Mikron breiten Rippen befestigt, die über die Länge des Mikro-Gußteils verlaufen, wodurch die endgültige Tintenzuführung zu den Druckdüsen bereitgestellt wird.
Die Auslegung des Mikro-Gußteils ermöglicht eine physikalische Überlappung der Druckchips, wenn sie in einer Reihe aneinander angeordnet werden. Da die Druckkopfchips nun einen kontinuierlichen Streifen mit einer freizügigen Toleranz bilden, können sie digital ausgerichtet werden, um ein nahezu perfektes Druckmuster zu erzeugen, statt dass man sich auf Gußteile mit sehr enger Toleranz und exotische Materialien verläßt, um die gleiche Funktion durchzuführen. Der Abstand zwischen den Modulen ist typischerweise 20,33 mm.
Die individuellen Schichten des laminierten Stapels und auch das Deckel-Gußteil 39 und das Verteiler-Gußteil können miteinander verklebt oder anderweitig miteinander verbunden werden, um eine abgedichtete Einheit bereitzustellen. Die Tintenwege können durch einen verklebten, transparenten Kunststoff-Film abgedichtet werden, der dazu dient, anzuzeigen, wenn Tinte sich in den Tintenwegen befindet, so dass sie voll aufgeklappt werden können, wenn der obere Teil des Klebefilms umgefaltet wird. Die Tintenbeladung ist dann vollständig.
Die vier oberen Schichten 52, 56, 60, 62 des laminierten Stapels 36 haben aufeinander ausgerichtete Luftöffnungen 54, die mit Luftkanälen 63 in Kommunikation sind, die als Kanäle in der unteren Oberfläche der vierten Schicht 62 ausgebildet sind, wie in den 9b und 13 gezeigt ist. Diese Kanäle liefern Druckluft an den Raum zwischen der Druckchipoberfläche und dem Düsenschutz 43, während der Drucker in Betrieb ist. Die Luft von dieser Druckzone weht durch die Mikroöffnungen 44 in dem Düsenschutz hindurch und verhindert somit das Ansammeln von jeglichem Staub oder unerwünschten Verunreinigungen an diesen Öffnungen. Diese Zufuhr von Druckluft kann ausgeschaltet werden, um das Eintrocknen von Tinte auf den Düsenoberflächen während der Perioden zu verhindern, in denen der Drucker nicht in Betrieb ist, wobei die Steuerung dieser Luftzufuhr mit Hilfe der Luftventilanordnung erfolgt, die in den 6-8, 20 und 21 gezeigt ist.
Bezugnehmend auf die 6-8 ist in dem Luftkanal 41 des Druckkopfes ein Luftventil-Gußteil 66 angeordnet, das als ein Kanal mit einer Reihe von Öffnungen 67 in ihrer Basis ausgebildet ist. Die Beabstandung dieser Öffnungen entspricht den Luftkanälen 68, die in der Basis des Luftkanals 41 ausgebildet sind (siehe 6), wobei der Luftventil- Gußteil in Längsrichtung in dem Luftkanal beweglich ist, so dass die Öffnungen 67 mit den Kanälen 68 in Ausrichtung gebracht werden können, um die Zufuhr von Druckluft durch den laminierten Stapel zu dem Raum zwischen dem Druckchip und dem Düsenschutz zu gestatten, oder sie können außer Ausrichtung bewegt werden, um die Luftzufuhr abzuschließen. Druckfedern 69 halten einen abdichteten Eingriff der Unterseite des Luftventil-Gußteils 66 mit der Basis des Luftkanals 41 aufrecht, um eine Leckage zu verhindern, wenn das Ventil geschlossen ist.
Der Luftventil-Gußteil 66 hat einen Nockenfolger 70, der sich von einem Ende davon weg erstreckt und der an einer Luftventil-Nockenfläche 71 auf einer Endkappe 74 der Druckplattenanordnung 14 angreift, um den Luftventil-Gußteil wahlweise in Längsrichtung in dem Luftkanal 41 entsprechend der Drehposition der Mehrfachfunktion-Druckplattenanordnung 14 zu bewegen, die zwischen Druck-, Abdeck- und Ablösch-Positionen je nach dem Betriebszustand des Druckers gedreht werden kann, wie unten in größerem Detail unter Bezugnahme auf die 21-24 beschrieben wird. Wenn die Druckplattenanordnung 24 sich in ihrer Drehposition zum Drucken befindet, hält der Nocken das Luftventil in seiner offenen Position, um Luft an die Druckchipoberfläche zuzuführen, während, wenn die Druckplattenanordnung in die nicht druckende Position gedreht wird, in der sie die Mikroöffnungen des Düsenschutzes abdeckt, der Nocken den Luftventil-Gußteil des Ventils in die geschlossene Position bewegt.
Bezugnehmend auf die 21-23 erstreckt sich der Druckplattenteil 14 parallel zu dem Druckkopf, der von einer Drehwelle 73 gelagert ist, die in einem Lager-Gußteil 18 montiert ist und mit Hilfe eines Zahnrades 79 (siehe 3) drehbar ist. Die Welle ist mit einer rechten Endkappe 74 und einer linken Endkappe 75 versehen, wobei die entsprechenden Enden Nocken 76, 77 haben.
Der Druckplattenteil 14 hat eine Druckplattenoberfläche 78, einen Abdeckabschnitt 80 und einen exponierten Ablöschabschnitt 81, die sich entlang ihrer Länge erstrecken und jeweils durch 120° getrennt sind. Während des Druckvorgangs wird der Druckplattenteil so gedreht, dass die Druckplattenoberfläche 78 dem Druckkopf gegenüberliegt, so dass die Druckplattenoberfläche als Auflage für den Teil des Papiers wirkt, der zu diesem Zeitpunkt bedruckt wird. Wenn der Drucker nicht in Benutzung ist, wird der Druckplattenteil so gedreht, dass der Abdeckabschnitt 80 mit der Unterseite des Druckkopfes Kontakt macht, wobei ein Ort, der die Mikroöffnungen 44 umgibt, abgedichtet wird. In Kombination mit dem Schließen des Luftventils mit Hilfe der Luftventilanordnung, wenn die Druckplattenanordnung 14 sich in der Abdeckposition befindet, wird dadurch eine geschlossene Atmosphäre an der Druckdüsenoberfläche aufrecht erhalten. Dies dient dazu, die Verdampfung von Tintenlösungsmittel (gewöhnlich Wasser) zu reduzieren und damit das Austrocknen der Tinte auf den Druckdüsen zu vermindern, während der Drucker nicht in Benutzung ist.
Die dritte Funktion des drehbaren Druckplattenteils ist eine Tinten-Ablöscheinrichtung, um Tinte beim Anfahren der Druckdüsen, beim Start des Druckers oder bei Wartungsarbeiten an dem Drucker aufzunehmen. Während dieser Druckerbetriebsweise wird der Druckplattenteil 14 so gedreht, dass der exponierte Ablöschabschnitt 81 in dem Tintenstrahlpfad gegenüber dem Düsenschutz 43 liegt. Der exponierte Ablöschabschnitt 81 ist dann ein exponierter Teil eines Körpers aus Ablöschmaterial 82 im Innern des Druckplattenteils 14, so dass die Tinte, die auf dem Ablöschabschnitt 81 aufgenommen wird, in den Körper des Druckplattenteils hineingezogen wird.
Weitere Details des Druckplattenaufbaus sind aus den 23 und 24 zu ersehen. Der Druckplattenteil besteht im allgemeinen aus einem extrodierten oder gegossenen, hohlen Druckplattenkörper 83, der die Druckplattenoberfläche 78 bildet und den Formkörper aus Ablöschmaterial 82 aufnimmt, von dem ein Teil durch einen Längsschlitz in dem Druckplattenkörper vorsteht, um die exponierte Ablöschoberfläche 81 zu bilden. Ein flacher Abschnitt 84 des Druckplattenkörpers 83 dient als eine Basis zum Befestigen des Abdeckteils 80, der aus einem Deckelgehäuse 85, einem Deckeldichtungsteil 86 und einem Schaumstoffteil 87 zum Kontaktieren des Düsenschutzes 43 besteht.
Bezugnehmend wiederum auf 1 läuft jeder der Lager-Gußteile 18 auf einem Paar vertikaler Schienen 101. Das heißt, dass die Abdeckanordnung auf vier vertikalen Schienen 101 montiert ist, die es ermöglichen, dass die Anordnung sich vertikal bewegt. Eine Feder 102 unter jedem Ende der Abdeckanordnung drückt die Anordnung in die angehobene Position, wobei die Nocken 76, 77 in Kontakt mit den Abstandsvorsprüngen 100 gehalten werden.
Der Druckkopf 11 wird, wenn er nicht in Benutzung ist, durch das über die volle Breite verlaufende Abdeckteil 80 abgedeckt, wobei die elastomere (oder ähnliche) Dichtung 86 verwendet wird. Um die Druckplattenanordnung 14 zu drehen, wird der Hauptantriebsmotor der Druckplattenanordnung in seiner Drehrichtung umgeschaltet. Dies bringt ein Schaltzahnrad in Kontakt mit dem Zahnrad 79 an dem Ende der Druckplattenanordnung und dreht sie in eine der drei Funktionspositionen, die jeweils durch 120° getrennt sind.
Die Nocken 76, 77 auf den Druckplatten-Endkappen 74, 75 wirken mit Vorsprüngen 100 auf den entsprechenden Druckkopf-Abstandsteilen 20 zusammen, um den Abstand zwischen dem Druckplattenteil und dem Druckkopf in Abhängigkeit von der Drehposition des Druckplattenteils zu steuern. Auf diese Weise wird die Druckplattenanordnung von dem Druckkopf während des Übergangs zwischen den Druckplattenpositionen weg bewegt, um genügend Zwischenraum von dem Druckkopf bereitzustellen, und sie wird in den geeigneten Abstände für die jeweiligen Papierauflage-, Abdeck- und Ablöschfunktionen zurückbewegt.
Zusätzlich liefert die Nockenaordnung für die drehbare Druckplattenanordnung einen Mechanismus für die Feineinstellung des Abstandes zwischen der Druckplattenoberfläche und den Druckdüsen durch eine geringfügige Drehung der Druckplatten 14. Dies ermöglicht eine Kompensation des Abstandes zwischen Düse und Druckplattenanordnung in Abhängigkeit von der Dicke des Papiers oder eines anderen Materials, das bedruckt wird, was durch eine optische Sensoranordnung für die Papierdicke detektiert wird, die in 25 gezeigt ist.
Der optische Papiersensor umfasst einen optischen Sensor 88, der auf der unteren Oberfläche der PCB 21 montiert ist, und ein Sensorfähnchen 90, das auf einer Welle 91 montiert ist, die durch eine Torsionsfeder 92 vorgespannt ist. Wenn Papier in die Zuführwalzen eintritt, kommt der unterste Teil des Fähnchenteils in Kontakt mit dem Papier und dreht sich gegen die Vorspannung der Feder 92 um einen Betrag, der von der Papierdicke abhängt. Der optische Sensor detektiert diese Bewegung des Fähnchens, und der PCB antwortet auf die gemessene Papierdicke, indem er eine Ausgleichsdrehung der Druckplatten 14 bewirkt, und den Abstand zwischen der Papieroberfläche und den Düsen zu optimieren.
Die 26 und 27 zeigen die Befestigung der gezeigten Druckkopfanordnung an einer austauschbaren Tintenkassette 93. Sechs unterschiedliche Tinten werden an den Druckkopf durch Schläuche 94 zugeführt, die von einem Feld von weiblichen Tintenventilen 95, die in dem Druckkörper angeordnet sind, herkommen. Die austauschbare Kassette 93, die eine Tintenblase mit sechs Fächern und ein entsprechendes Feld männlicher Ventile enthält, wird in den Drucker eingeführt und auf die Ventile 95 aufgesetzt. Die Kassette enthält auch einen Lufteinlass 96 und einen Luftfilter (nicht gezeigt) und passt zu dem Lufteinlassverbinder 97 der neben den Luftventilen angeordnet ist und zu der Luftpumpe 98 führt, die gefilterte Luft an den Druckkopf zuführt. Ein QA-Chip ist in der Kassette enthalten. Der QA-Chip trifft auf einen Kontakt 99, der zwischen den Tintenventilen 95 und dem Lufteinlassverbinder 96 in dem Drucker liegt, wenn die Kassette eingesetzt wird, um eine Kommunikation zu dem QA-Chipverbinder 24 auf dem PCB herzustellen.

Claims

Drucker, umfassend: einen Druckkopf (11), eine Druckplattenanordnung (14) mit einer Druckplattenoberfläche (78), worauf ein Bogen sich mitbewegt, um Tinte auf einer Druckoberfläche davon aufzunehmen, und einen Sensor (88), dadurch gekennzeichnet, dass der Drucker ein seitenbreiter Drucker ist, wobei der Druckkopf (11) eine Anordnung feststehender Druckdüsen (30) darauf aufweist, die Druckoberfläche Tinte von den Druckdüsen (30) aufnimmt, der Sensor zum Messern eines Versatzes der Druckoberfläche in Bezug auf die Druckdüsen (30) dient, und die Druckplattenanordnung so montiert ist, dass sie um eine Längsachse davon rotiert und die Druckplattenoberfläche (78) sich entlang der Druckplattenanordnung (14) parallel zu der Achse in einem nicht-konstanten Abstand zu der Achse; erstreckt, sodass eine kompensierende Rotation der Druckplattenanordnung (78) den Versatz der Druckoberfläche in Bezug auf die Druckdüsen (30) beeinflußt.
Seitenbreiter Drucker gemäß Anspruch 1, wobei der Sensor (88) ein optischer Sensor (88) ist.
Seitenbreiter Drucker gemäß Anspruch 2, wobei der optische Sensor (88) die Position eines schwenkbaren Sensorfähnchens (90) erfasst, das an der Druckoberfläche angreift.
Seitenbreiter Drucker gemäß Anspruch 3, wobei das Sensorfähnchen (90) auf einer an dem Druckkopf montierten federgespannten, schwenkbaren Welle (91) montiert ist.
Verfahren zum Einstellen eines Versatzes zwischen einer Anordnung von Druckdüsen an einem Druckkopf (11) und einer Druckoberfläche eines sich auf einer Druckplattenanordnung (14) mitbewegenden Bogens, wobei das Verfahren die Schritte des Erfassens des Versatzes zwischen dem Druckkopf und der Druckoberfläche des Bogens und des Bewegens der Druckplattenanordnung (14) umfasst, um jede notwendige Kompensation zu dem Versatz durchzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckplattenanordnung eine Längsachse und eine Druckplattenoberfläche parallel zu der Achse in einem nichtkonstanten Abstand zu der Achse enthält, wobei das Verfahren das Bewerkstelligen kompensierender Rotation der Druckplattenanordnung einbezieht.