DE3203014C2 - - Google Patents

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DE3203014C2
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    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
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    • B41J2/135Nozzles
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    • B41J2/16517Cleaning of print head nozzles
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
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    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/02Air-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.
DE19823203014 1981-02-04 1982-01-29 Tintenstrahldrucker und tintentropfenausstossvorrichtung sowie verfahren zur verhinderung ihres verstopfens durch tinte Granted DE3203014A1 (de)

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