DE3203014C2 - - Google Patents
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- B41J2202/02—Air-assisted ejection
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Ober
begriff des Patentanspruchs 1.
Bei Tintenstrahldruckern besteht die Gefahr, daß bei
Nichtbetrieb in oder an der Tropfenausstoßvorrichtung
Tinte trocknet, wodurch der nachfolgende Betrieb be
einträchtigt wird.
Zur Verhinderung des Eintrocknens der Tinte wird bei
einem bekannten Verfahren, von dem der Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 ausgeht (DE-OS 29 10 462), in den
Nichtbetriebszeiten durch eine der Tintenzelle vor
gelagerten Luftzelle ein befeuchteter Luftstrom hin
durchgeleitet, der die Tinte im Tintenausstoßkanal in
nassem Zustand halten soll. Die Luftzelle wird hierbei
mit feuchter Luft gespült. Im Betriebszustand wird
trockene Luft in die Luftzelle geleitet und deren Aus
laß abgesperrt. Für den Betrieb der Befeuchtungs
vorrichtung, die die Luft mit Flüssigkeit anreichert,
ist thermische Energie erforderlich, was insbesondere
bei länglichen Nichtbetriebszeiten zu einem erheblichen
Energieverbrauch führt. Wenn die die Luftzelle durch
strömende feuchte Luft durch die erste Öffnung in die
Tintenzelle gelangt, verändert sie die Beschaffenheit
der Tinte in der Tintenzelle, so daß mindestens zu Be
ginn des Druckvorgangs die ausgestoßenen Tintentröpf
chen kein korrektes Druckbild erzeugen. Die Tinte kann
durch die befeuchtete Luft verdünnt werden, und es kön
nen Lufteinschlüsse entstehen, die zum "Stottern" des
Tintenstrahldruckers führen.
Bei einem anderen bekannten Tintenstrahldrucker (DE-AS
24 28 460) erfolgt das Feuchthalten des Tintenausstoß
kanals durch eine außerhalb dieses Kanals angeordnete
Befeuchtungsvorrichtung. Diese Befeuchtungsvorrichtung
kann entweder eine dampfbildende Flüssigkeit enthalten,
der u. a. Tinte zugesetzt werden kann und die um den
Druckkopf einen Dampfnebel erzeugt. Eine andere Mög
lichkeit besteht darin, in der Nähe des Druckkopfes ein
Flüssigkeitsbad bereitzuhalten und den Druckkopf in den
Nichtbetriebszustand in dieses Bad einzutauchen. Beide
Varianten erfordern einen erheblichen Aufwand. In jedem
Fall wird außerhalb des Druckkopfes ein Flüssigkeits
reservoir benötigt.
Bekannt ist schließlich ein Tintenschreiber (US-PS
30 39 438), bei dem die Schreibspitze eines Kapillar
rohrs in den Nichtbetriebszeiten auf ein poröses Kissen
gesetzt wird, das über eine mit dem Tintenbehälter ver
bundene Leitung mit Tinte feuchtgehalten wird. Auf
diese Weise soll das Antrocknen der Tinte an der
Schreibspitze des Kapillarrohrs vermieden werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 2 anzugeben,
wobei während der Nichtbetriebszeiten weder Tinte im
Ausstoßkanal eintrocknen noch Luft in den Ausstoßkanal
eindringen kann und die Tropfenausstoß
vorrichtung bei der Betriebsaufnahme nach einer
Betriebspause sofort wieder voll funktionsfähig ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit
den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. 2.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt das Feucht
halten des Ausstoßkanals während der Betriebspausen
durch Tinte, die aus der Tintenzelle in die Luftzelle
gedrückt wird. Zur neuerlichen Inbetriebnahme wird
durch Drucksteuerung Luft in die Luftzelle eingelassen,
wodurch die Tinte aus der Luftzelle in einen Behälter
abgeblasen wird. Das Feuchthalten geschieht also mit
dergleichen Tinte, die anschließend zum Drucken ver
wendet wird. Die zum Drucken bestimmte Tinte wird auf
diese Weise luftdicht abgeschlossen, wobei keine
Diffusionsvorgänge ablaufen können, weil das Medium,
das die zum Drucken bestimmte Tinte feuchthält, mit der
Tinte identisch ist. Zum Vorbereiten des Druckbetriebs
wird die Tinte in derLuftzelle, die sich möglicher
weise verändert hat, in einen Aufnahmebehälter ab
geblasen, wobei gleichzeitig die zweite Öffnung gespült
wird. Nach dem Spülen, wenn die gesamte in der Luft
zelle befindliche Tinte abgeblasen ist, wird die zweite
Öffnung durch die in die Luftzelle nachströmende Luft
freigeblasen.
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnun
gen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 einen schematischen Vertikalschnitt der
Tropfenausstoßvorrichtung im Betriebszustand,
Fig. 2 die gleiche Darstellung wie Fig. 1 in der Aus
gangsstellung,
Fig. 3 die gleiche Darstellung wie Fig. 1 in der Be
reitschaftsstellung und
Fig. 4 einen Vertikalschnitt eines zweiten Aus
führungsbeispiels.
Der Tropfenausstoßkopf 11 nach den Fig. 1 bis 4 be
steht aus rostfreiem Stahl und besitzt einen Haupt
körper 12 in Form eines zylindrischen Ständers mit
kurzer axialer Länge, der eine Druckzelle 13, eine
Tintenzelle 14 und eine Luftzelle 15 enthält. Der Durchmesser
der Druckzelle 13
nimmt von
hinten nach vorne ab, so daß sie insgesamt trichter
förmig gestaltet ist. An der hintersten Fläche der
Druckzelle 13 ist ein piezoelektrisches Element 17 be
festigt, das einen hinter der Druckzelle 13 befindlichen
Öffnungsteil großen Durchmessers bedeckt. Es kann sich
um ein monomorphes piezoelektrisches Element 17 aus
einer piezoelektrischen Keramikplatte mit auf dieser
befestigter Metallplatte oder um ein bimorphes piezo
elektrisches Element aus zwei piezoelektrischen
Keramikplatten handeln, zwischen denen eine Metall
platte angeordnet ist. Auf der Vorderseite der Druck
zelle 13 ist eine Tintenzelle 14 ausgebildet, und es
ist ein dünner Vibrator 18 aus rostfreiem Stahl vor
gesehen, der
die Druckzelle 13 von der Tintenzelle 14 trennt.
Ein Tintenzulaufröhrchen 19, das an der Rückfläche des
Hauptkörpers 12 offen ist, mündet in die Tintenzelle 14
und verbindet diese über die Tintenleitung 77 mit der
Tintenpatrone 75. Vor der Tintenzelle 14 ist eine Luft
zelle 15 angeordnet, und eine Frontplatte 20 mit der
ersten Öffnung 21 ist angebracht. Auf der Tintenzellen
seite der Frontplatte 20 befindet sich eine konische
Aussparung, die die Öffnung 21 zentrisch umgibt, um der
Nachbarzone der Öffnung 21 gleichförmig Tinte zu
zuführen.
Die Luftzelle 15 besteht aus einer Vertiefung in der
Vorderseite des Hauptkörpers 12, der von einer Deck
platte 24 abgeschlossen ist, die von dem Vorderwandteil
des Hauptkörpers nach oben ragt und in der in dem
der Öffnung 21 gegenüberliegenden Teil koaxial zu der
Öffnung 21 eine zweite Öffnung 22 ausgebildet ist, deren
Durchmesser größer als der Durchmesser der Öffnung 21
ist. Die flache Luftzelle 15 wird von einer Ringnut
umgeben, und am Umfang dieser Ringnut ist ein Luft
zuführungsröhrchen 25 ausgebildet, das mit der Luftzelle
in Verbindung steht und an dessen auf dem
Hauptkörper 12 vorgesehener Öffnung die
Luftleitung 73 angeschlossen ist, die mit der Luftpumpe
71 in Verbindung steht. Die durch die Luftleitung 73
zugeführte Druckluft gelangt
in die Luftzelle 15 und entweicht durch die Öffnung 22.
Die Tinte für den Druck wird gleichzeitig zur Einfüh
rung in die Luftzelle und zu deren Feuchthaltung be
nutzt. Die Einführung der Tinte in die Luftzelle 15 und
ihr Auslaß aus der Luftzelle 15 hängt von der Druck
einstellung ab.
Die Luftleitung 73 ver
bindet somit eine erste Luftausblasöffnung der Luftpumpe 71
mit dem Luftzuführungsröhrchen 25 und ist mit einem
elektromagnetischen Richtungssteuerventil 72 aus
gestattet, dessen Arbeitsrichtung von einem elektri
schen Signal verändert wird. Eine zweite Luftausblas
öffnung ist über das Rohr 74 an das Gehäuse 75 a der
Tintenpatrone 75 angeschlossen, um der aus hoch
molekularem elastischem Folienmaterial hergestellten
Patrone 75 Druck zuzuführen. Die Tintenpatrone 75 kann
nach Verbrauch der Tinte erzielt werden und das als
Tintenauslaß der Patrone 75 dienende Rohr 75 b kann von
dem über die Tintenleitung 77 mit dem Tintenzulauf
röhrchen 19 des Tropfenausstoßkopfes 11 in Verbindung stehenden Tin
tenkuppler 76 abgenommen werden. Auf dem von dem Luft
zuführungsröhrchen 25 nach oben gerichteten Teil des
Rohres 73 ist ein Tintenstandssensor 71 a vorgesehen.
In der Ausgangsstellung gemäß Fig. 2 ist ein poröser
Abdeckkörper 65 zum Verschließen der Öffnung 22 vor
gesehen, während in der Bereitschaftsstellung ein in
Fig. 3 dargestellter Tintenaufnahmebehälter 78 vor
gesehen ist. Der Aufnahmebehälter 78 hat Quaderform und
liegt dem Tropfenausstoßkopf 11 gegenüber, der die Bereitschafts
stellung eingenommen hat, wobei die obere Hälfte des
Aufnahmebehälters 78 auf der Seite des Tropfenausstoßkopfes 11 ein
schließlich des der Öffnung 22 gegenüberliegenden Tei
les offen ist.
Während des Druckvorganges ist gemäß Fig. 1 das elek
tromagnetische Ventil 72 so eingestellt, daß die erste
Luftausblasöffnung der Pumpe 71 mit der Luftzelle 15 in
Verbindung steht, so daß Druckluft in die Luftzelle 15
eingeführt und durch die Öffnung 22 ausgestoßen wird.
Daraus folgt, daß bei Vibration des piezoelektrischen
Elementes 17 und Herausspritzen von Tinte 30 a aus der
Tintenzelle 14 in Form von Tröpfchen durch die Öffnung
21 diese Tröpfchen gegen das Aufzeichnungspapier sprit
zen, während sie in einen Luftstrom eingeschlossen
sind. Die aufgrund des Tröpfchenausstoßes abnehmende
Menge an Tinte 30 a in der Tintenzelle 14 wird mit Tinte
aufgefüllt, die von der Patrone 75 zugeführt wird,
welche von der Pumpe 71 unter Druck gesetzt wird.
In der Ausgangsstellung gemäß Fig. 2 öffnet das elek
tromagnetische Richtungssteuerventil 72 die Luftzelle
gegen die Atmosphäre und schließt die erste Luft
ausblasöffnung der Pumpe 71, wenn der Abdeckkörper 65
zum Verschluß der Öffnung 22 senkrecht steht und an den
Piezovibrator 17 das elektrische Signal angelegt wird.
Als Ergebnis wird der Druck auf der Seite der Tin
tenzelle 14 zusätzlich zu der Vibration des Vibrators
17 höher als der Luftdruck auf der Seite der Luftzelle
15. Tinte 30 a strömt dann von der Tintenzelle 14 in die Luft
zelle 15 und füllt die Luftzelle allmählich auf,
weil die Luftzelle über das Ventil 72 gegen die Atmosphäre offen
ist. Das piezoelektrische Element 17 muß nicht kon
tinuierlich während des erwähnten Vorganges in Vibra
tion versetzt werden, und es kann sogar genügen, es nur
während der Zeit der Einleitung von im Anfangsstadium
fließender Tinte zu rütteln oder dem Gehäuse 75 a Druck
luft zuzuführen, um die Tintenpatrone 75 mit Druck zu
beaufschlagen. Wenn der Tintenstandssensor 71 a den
Tintenpegel in der gewünschten Höhe ermittelt, wird die Pumpe 71 stillgesetzt
und das elektromagnetische Richtungssteuerventil 72
wird, wie in Fig. 1 gezeigt, geschaltet, wodurch die
Öffnung 21 mit Tinte 30 c in der Luftzelle 15 bedeckt
und dadurch ihr Verstopfen verhindert wird. Selbst
verständlich können das Stillsetzen und die Steuerung
der Luftpumpe von einem Zeitglied und nicht von dem Tin
tenstandssensor abhängig sein.
In der Bereitschaftsstellung gemäß Fig. 3 verbindet das
elektromagnetische Steuerventil 72 die erste Luft
ausblasöffnung der Pumpe 71 mit der Luftzelle 15 in
gleicher Weise wie beim Druckvorgang und es arbeitet
die Pumpe 71 zur Zuführung von Druckluft zu
der Tintenpatrone 75. Wenn der
Tropfenausstoßkopf in die Ausgangsstellung gelangt, bevor er in die
Bereitschaftsstellung versetzt wurde, wird - da die
Luftzelle 15 mit Tinte 30 c gefüllt ist - diese Tinte
von der der Luftzelle 15 durch die sie umgebende Ring
nut zugeführte Druckluft allein durch die zweite Öff
nung 22 ausgestoßen und in den Aufnahmebehälter
78 ausgebracht. Dies hat zur Folge, daß keine
Tinte mehr in der Luftzelle 15 vorhanden ist, und daß ein
Luftstrom durch die Öffnung 22 bläst, wenn der Kopf in
die Druckbeginnstellung gebracht wird, so daß
mit dem Druck begonnen werden kann. Auch unmittelbar
nach Beendigung des Druckvorganges wird der Tintenausstoßkopf 11 in
die Bereitschaftsstellung gebracht, jedoch unterliegt
er in diesem Falle den gleichen Bedingungen wie beim
Druckvorgang, weil keine Tinte in der Luftzelle 15 vor
handen ist. Außerdem entfernt in Bereitschaftsstellung
eingeblasene Luft an der zweiten
Öffnung 22 haftende Tinte.
Fig. 4 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform nach
Fig. 1 bis 3. Hierbei ist eine Luftansaugöffnung 71 b
der Luftpumpe 71 an ein elektromagnetisches Richtungs
steuerventil 79 des Dreiwegetyps und außerdem an ein
Magnetventil 80 angeschlossen.
Zwei andere Wege als der wie beschrieben angeschlossene
Weg sind an die erste Ausblasöffnung der Luftpumpe 71
und an die Luftzelle 15 angeschlossen. Das Ventil 80
ist geöffnet. Während des Druckbetriebes des Tropfenausstoßkopfes oder
seiner Einnahme der Bereitschaftsstellung ist das Ven
til 80 geöffnet und das Ventil 79 ist so eingestellt,
daß die erste Ausblasöffnung der Luftpumpe 71 an die
Luftzelle 15 angeschlossen ist.
In der
Ausgangsstellung ist das Ventil 80 geschlossen (Fig. 4)
und das Ventil 79 ist so eingestellt, daß die Luft
ansaugöffnung 71 b der Pumpe 71 mit der Luftzelle 15
verbunden ist. Als Ergebnis fließt Tinte 30 a aus der
Tintenzelle 14 durch die Öffnung 21 in die Luftzelle 15,
und es wird der Tintenzelle 14 von der Patrone 75 Tinte
zugeführt, weil die zweite Öffnung 22 von dem Abdeck
körper 65 verschlossen ist und die Tintenpatrone 75 dem
Druck der Druckluft ausgesetzt ist, die von der zweiten
Ausblasöffnung der Luftpumpe 71 zugeführt wird.
Das Tintenniveau in der Luftzelle
steigt auf die Höhe des Tintenstandssensors 71 a an.
Wenn die Pumpe 71 in dem Moment stillgesetzt wird, in
dem der Tintenpegel den Tintenstandssensor 71 a er
reicht, wird die Tinte in der Luftzelle 15 belassen
und die Öffnung 22 bleibt abgedeckt. Es können
Maßnahmen zur Beschleunigung des in die Luftzelle 15
fließenden Tintenstromes durch Vibration des piezo
elektrischen Elementes 17 durchgeführt werden.
Claims (5)
1. Verfahren zur Verhinderung des Verstopfens des
Tintenausstoßkanals der Tropfenausstoßvorrichtung
eines Tintenstrahldruckers, deren von einer
Tintenzelle ausgehender Tintenausstoßkanal eine
erste Öffnung in der Wand der Tintenzelle und eine
dieser gegenüberliegende zweite Öffnung in der
Wand einer der Tintenzelle vorgeordneten Luftzelle
aufweist, wobei
- - bei Betrieb der Tintenstrahl von einem den Tintenstrahl ringförmig umgebenden Luftstrahl aus der Luftzelle begleitet wird, und
- - bei nichtdruckendem Betrieb zur Feuchthaltung des Tinten ausstoßkanals die zweite Öffnung von außen ver schlossen wird und die Feuchtigkeit in der Luftzelle erhöht wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - bei nichtdruckendem Betrieb Tinte aus der Tintenzelle durch die erste Öffnung hindurch in die Luftzelle eingelassen wird, während die Luftzelle entlüftet wird,
- - daß zur Einleitung des Druckbetriebs die Tinte in der Luftzelle durch Druckbeaufschlagung der Luftzelle mit Luft aus der zweiten Öffnung in einen Behälter hinausgespült wird, und
- - daß die zweite Öffnung nach dem Entleeren der Luftzelle durch die nachströmende Luft von Tinte freigeblasen wird.
2. Tropfenausstoßvorrichtung für einen Tintenstrahl
drucker zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit
- - einer impulsbetätigten Druckzelle (13),
- - einer druckmäßig mit der Druckzelle (13) ge koppelten, über einen Tintenkanal (77) an eine Tintenpatrone (75) angeschlossenen Tintenzelle (14),
- - einer von der Tintenzelle (14) durch eine Wand mit einer ersten Öffnung (21) getrennte Luft zelle (15), welche durch eine mit der ersten Öffnung (21) ausgerichtete zweite Öffnung (22) mit der Atmosphäre verbunden ist,
- - einer im Betrieb über eine Luftleitung (73) mit der Luftzelle (15) verbundenen Pumpe (71),
- - und einer Abdeckvorrichtung, die bei nichtdruckendem Betrieb vor die zweite Öffnung positionierbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - ein in der Luftleitung (73) enthaltenes Ventil (72; 79) derart gesteuert ist, daß es bei nichtdruckendem Betrieb der Vorrichtung den Druck in der Luft leitung (73) entlastet und zur Vorbereitung des Druckbetriebs in der Luftzelle (15) enthaltene Tinte durch die zweite Öffnung austreibt und
- - daß während der Vorbereitung des Druckbetriebs ein Auffangbehälter für die austretende Tinte vor der zweiten Öffnung positionierbar ist, und
- - daß die Luftleitung (73) einen Tintenstandsensor (71 a) enthält, der die Zufuhr von Tinte abschaltet, wenn er vom Tinten stand erreicht wird.
3. Tropfenausstoßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Pumpe (71) die Luftleitung
(73) bei Nichtbetrieb unter Unterdruck setzt.
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