EP0829362A2 - Method for filling ink cartridges or printing head for an ink jet printer or the like - Google Patents

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Publication number
EP0829362A2
EP0829362A2 EP97114276A EP97114276A EP0829362A2 EP 0829362 A2 EP0829362 A2 EP 0829362A2 EP 97114276 A EP97114276 A EP 97114276A EP 97114276 A EP97114276 A EP 97114276A EP 0829362 A2 EP0829362 A2 EP 0829362A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ink
nozzle plate
time interval
threshold value
reached
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP97114276A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0829362A3 (en
Inventor
Peter Schwenk
Andreas E. Lutters
Hans-Jürgen Harp
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pms Produktion and Recycling Von Bueromaschinenzubehor GmbH
Original Assignee
Pms Produktion and Recycling Von Bueromaschinenzubehor GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pms Produktion and Recycling Von Bueromaschinenzubehor GmbH filed Critical Pms Produktion and Recycling Von Bueromaschinenzubehor GmbH
Publication of EP0829362A2 publication Critical patent/EP0829362A2/en
Publication of EP0829362A3 publication Critical patent/EP0829362A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/17Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/175Ink supply systems ; Circuit parts therefor
    • B41J2/17503Ink cartridges
    • B41J2/17506Refilling of the cartridge

Definitions

  • the invention relates to a device for refilling an ink cartridge or a print head of an inkjet printer according to the preamble of claim 1, and a device suitable for this.
  • the print head can be refilled by hand through a bellows-like refill container, as is known, for example, from WO 92/20 577.
  • the refill container has a hollow needle which is inserted through a ventilation opening in the housing of the printhead and thereby inserted into the ink supply space.
  • a device has become known from EP 0 711 668 A2, with the aid of which the refilling process is carried out in a fully automated manner. It has a holder in which the print head can be inserted.
  • a pump for conveying ink is provided, which is actuated by control electronics in such a way that the ink remains in the ink tank for as long as Ink supply space is promoted until the desired fill level is reached.
  • the direction of delivery of the pump is then reversed so that the delivery pressure can be reduced and, in addition, a predetermined vacuum can be established in the ink supply chamber.
  • a predetermined vacuum can be established in the ink supply chamber.
  • the refill devices described above have in common that they presuppose the presence of a fill opening or at least one ventilation opening on the printhead through which the ink to be refilled can be supplied.
  • a large number of ink cartridges or print heads are used which do not have such a refill or ventilation opening or whose access from the outside is not readily possible. Access to the ink supply space of these ink cartridges or printheads is therefore only provided through the outlet openings of the nozzle plate.
  • the invention was therefore based on the problem of a method to refill an ink cartridge or a printhead of an inkjet printer, and to provide a device suitable for this purpose, in which only a single access opening to the ink supply space is required, in order in particular to be able to operate such ink cartridges or printheads that do not have a refill opening or ventilation opening or the like Accessibility would only be possible with great effort.
  • the invention is based on the idea of supplying ink to the ink supply space in cycles by alternately starting and stopping a feed pump.
  • the cyclic operation (pulsed operation) of the feed pump ensures that, in those cycle sections in which the pump is stopped, sufficient pressure equalization between the ink supply space and the supply area in front of the nozzle plate can take place through its outlet openings after an excessively high pressure build-up. This procedure enables optimal delivery of ink without special additional measures, since the delivery pressure of the delivery pump as such does not have to be regulated.
  • boundary conditions during operation for example the current fill level of the ink cartridge or the printhead, pressure ratios of the vacuum system provided in the ink supply space, flow conditions and / or flow resistances in the area of the outlet openings of the nozzle plate can be compensated without problems, without having to regulate the delivery pressure of the feed pump, as is the case here in a continuous Funding would be necessary during the entire filling process.
  • the control device which influences the feed pump thus only needs to implement two switching states, namely the starting and stopping of the feed pump in an alternating sequence, with any measurement variables per se being able to be used as a criterion or triggering signal for the respective switching operation.
  • the control unit evaluates the corresponding signals in a manner known per se and influences the desired operating state of the feed pump as a function of the calculated result.
  • An additional control for example in the form of a speed control of the drive motor for adapting the delivery capacity, can be completely dispensed with, so that a particularly simple construction of a device can be implemented.
  • the concept is also suitable for redesigning the fully automatic filling station described at the beginning with a few modifications and largely using identical components, and thus for achieving a device which can also be used without restriction, or only with restrictions, for the ink cartridges or printheads in question here Ensure access to the ink supply chamber through openings other than those of the nozzle plate.
  • the control device has to be modified so that the desired interval operation of the feed pump is implemented.
  • one of the two lines is also omitted, namely the one that had to be connected to the ventilation opening. Overall, a device can be created that is extremely simple and inexpensive.
  • interval operation is to monitor the pressure in the delivery line in the area in front of the nozzle plate.
  • the feed pump is activated when a predetermined upper threshold value is reached stopped and put into operation again when a predetermined lower threshold value is reached.
  • the pressure curve resulting from this is essentially sawtooth-shaped, ie it rises to the upper threshold value after the feed pump has been started and then drops to a predetermined lower threshold value, ie after the feed pump has been stopped. This cycle repeats itself until a specified switch-off criterion is met.
  • the advantage of this operating mode can be seen in the fact that only a single measurement signal is required, namely the prevailing pressure in the delivery line in the area in front of the nozzle plate.
  • the measurement signal can be generated by using commercially available and inexpensive pressure sensors.
  • the specification of the threshold values in particular the upper threshold value, ensures that even in the event of malfunctions, an impermissibly high pressure build-up with the risk of damage to the system cannot occur. If, for example, the outlet openings of the nozzle plate are blocked, pressure will build up very quickly when the feed pump is started for the first time, but its maximum value is limited by the specification of the upper threshold value, although the maximum feed pressure of the feed pump can be much higher. Additional monitoring of the system pressure can therefore be omitted.
  • the threshold values there is essentially free movement, whereby on the one hand it must be ensured that the upper threshold value is not chosen too high in order to avoid leakage problems. So it has proven to be expedient to choose a pressure in the range of approximately 0.8 to 1.0 bar overpressure as the upper threshold value. On the one hand, this pressure is sufficiently high to enable ink to be conveyed rapidly into the ink supply space, on the other hand, it does not place too high demands on the sealing elements and connecting / coupling pieces used.
  • a pressure in the range between approx. 0.0 and 0.2 bar gauge pressure has proven itself as the lower threshold value. If the shortest possible refilling process is to be implemented, it is advisable to select a value as the lower threshold value which is somewhat higher than 0 bar, since the decay process to a "depressurized" state requires a relatively long time. As a good compromise, values between approx. 0.1 and 0.2 bar overpressure have proven to be the lower threshold.
  • the expiry of a time interval is used as the switch-off criterion.
  • this is dimensioned such that the (purely arithmetically) conveyed ink during this time interval approximately corresponds to the nominal receiving volume of the relevant ink supply space.
  • Filling volumes are specified by the ink cartridge or printhead manufacturers, which can serve as a measure for a quantity of ink to be refilled.
  • the required time interval can thus be determined from the mean value of the rising and falling pressure curve, approximately as an arithmetic mean between the upper and the lower threshold value, and taking into account the delivery data of the pump, the density of the ink and the cross sections of the outlet openings of the nozzle plate.
  • the switch-off criterion is preferably the expiry of a time interval which is determined as a function of the number of cycles which is reached within a predetermined time interval at the beginning of the refilling process, preferably during the first 60 seconds.
  • a time interval which is determined as a function of the number of cycles which is reached within a predetermined time interval at the beginning of the refilling process, preferably during the first 60 seconds.
  • the switch-off criterion is preferably monitored as to whether the pressure prevailing in the area in front of the nozzle plate has dropped to the lower threshold value before a predetermined time interval has elapsed.
  • the time interval begins anew each time the feed pump is stopped due to the upper threshold being reached.
  • no more ink can pass through the outlet openings of the nozzle plate.
  • the current pressure level is largely retained, and it is no longer possible to drop to the lower threshold.
  • This "getting stuck" at a pressure level above the lower threshold value can thus be used reliably as a switch-off criterion.
  • a time period is expediently chosen as the time interval which is approximately two to three times as long as the time period for the pressure to drop from the upper to the lower threshold value with a largely empty ink supply space.
  • the switch-off criterion is used to monitor whether the pressure in the area in front of the nozzle plate has reached the upper threshold value before a predetermined time interval has elapsed, the time interval starting anew each time the feed pump is started as a result of the lower threshold value being reached. So while the pressure drop of the cycle was monitored in the previous embodiment variant, the pressure increase is analyzed in the present case. It has been shown that the period of time shortens with increasing filling level of the ink supply space, in particular shortly before the maximum filling level is reached. A safe switch-off criterion can be considered if, according to a preferred variant, the upper threshold value is reached after 90 to 95% of the time period which is required for such an increase in the case of an essentially empty ink supply space.
  • Those variants which monitor the pressure development in the rising and / or falling branch with each new cycle are particularly suitable when the filling status of the ink cartridge or the printhead is not known or when ink cartridges or printheads which are not written empty are frequently to be refilled.
  • a fixed time interval would also be sufficient for the entire refilling process in order to ensure that refilling takes place safely to leave, however, this procedure seems uneconomical, since in any case, ie even with small amounts of ink to be refilled, the entire time interval must always expire.
  • Different shutdown criteria are therefore preferably linked to one another, for example the criterion of the time interval extrapolated at the start of the filling process for the entire process in combination with the monitoring of the pressure drop in each cycle. This makes it possible to shorten the filling process when the ink cartridge or the printhead still contains significant amounts of ink, for example when refilling it before a larger print job is processed.
  • a pressure sensor the signal of which is evaluated by the control device, is preferably switched on in the line in the region adjacent to the nozzle plate of the ink cartridge to be used or of the print head to be used.
  • the device shown in FIG. 1 enables the procedure according to the invention and is therefore to be explained in advance.
  • the entire device is housed in a two-part housing, consisting of a lower housing part 70 and an upper housing part 71, which accommodate all components.
  • a circuit board 11 is fastened to the upper housing part 71, on which control electronics (not shown in more detail here) are installed and which also accommodates all monitoring elements and a number of actuating elements.
  • a button E2 is shown as one of two actuating elements, which releases the locking of a hinged protective flap 79 attached to the housing part 71.
  • a further button not shown, with which the filling process can be started.
  • a light-emitting diode 12 Adjacent to the circuit board 11, a light-emitting diode 12 is shown on the upper housing part 71, several of which are combined to form a display field and signal different operating and fault states. Specifically, the light emitting diode 12 indicates whether the protective flap 79 is closed.
  • a holder 75 is arranged below the protective flap 79, in which a print head 100 is inserted.
  • This is a printhead 100 with an ink supply space 105 arranged inside, which is provided in a manner known per se with a vacuum-producing device, for example in the form of spring-loaded ink bags.
  • a nozzle plate 101 provided with outlet openings 102 is arranged on the front side of the print head 100. The presence of the print head 100 is detected by a sensor element E8.
  • the nozzle plate 101 By inserting into the holder 75, the nozzle plate 101, including the outlet openings 102 provided therein, are pressed in a sealed manner against a filler neck 80, in which a line 30 opens in a sealed manner.
  • An ink tank 20 provided with a housing 22 can be inserted into the lower housing part 70.
  • a hose distributor 90 provided with a cannula 91 is arranged on the lower housing part 70, so that when the ink tank 20 is inserted, the cannula 91 penetrates into the interior of the ink tank 20 in a fluid-tight manner.
  • the line 30 is designed as a flexible hose line and per se continuous between the hose distributor 90 and the filler neck 80.
  • a hose pump 40 driven by a pump motor 45 is provided for conveying ink and acts on the hose line 30 from the outside in a manner known per se. The hose pump 40 is locked on the lower housing part 70.
  • Two lines 33, 34 are provided on the hose distributor 90, which transmit pressure information to a sensor element E3 for the purpose of monitoring in a manner not of interest here.
  • line 30 is in the section between the peristaltic pump 40 and the filler neck 80 are interrupted by a hose distributor 92 in order to obtain information about the pressure conditions in the line 30 at this point, ie in the region adjacent to the nozzle plate 101, and to transmit them to the sensor element E3.
  • Hose lines 31, 32, 35 are used for this purpose. The information obtained is transmitted in a manner known per se to the control electronics (not shown), which acts on the hose pump 40 or the pump motor 45 driving it in the manner described in more detail below, and also the the proper course of the refilling process is monitored.
  • the basic principle of the procedure according to the invention is indicated by the pressure / time diagram sketched in FIG. 2, which shows the course of the pressure in the hose line 30 in the section between the hose pump 40 and the filler neck 80, that is to say adjacent to the nozzle plate 101.
  • the peristaltic pump 40 is alternately switched on and off by the control electronics during the duration of the filling process, so that the sawtooth-like pressure curve shown in FIG. 2 is generated in the hose line 30.
  • the pump 40 is activated for the duration of a time interval T1, as a result of which the pressure in the line 30 increases.
  • the increase in pressure is hereby largely determined by the flow resistance of the outlet openings 102 of the nozzle plate 100. This is so high that T1, i. H. within a few seconds, the pressure reaches an upper threshold Po, whereupon the pump 40 is stopped.
  • the pump 40 is started again, whereupon the pressure rises again to the upper threshold value Po within the time interval T1.
  • the cycle consisting of the pressure increase and the subsequent pressure drop, starts again, the cycle time resulting from the addition of the time intervals T1 and T3.
  • the cycle is repeated until one of two switch-off criteria is reached.
  • the expiry of a predetermined time interval T6 has been reached as the first switch-off criterion, so that the feed pump 40 is prevented from being started again.
  • the maximum filling state is not (completely) reached when the time interval T6 has elapsed, which generally does not lead to any practical disadvantages.
  • the basic constellation is accordingly indicated, in which the ink supply space 105 no longer contains any significant ink residues, so that the intended ink volume can be completely introduced during the time interval T6.
  • the elapse of the time interval T6 coincides with the elapse of the last subinterval T3, so that the current pressure in the line 30 has just reached the lower threshold value Pu at this point in time.
  • the expiry of the time interval T6 does not necessarily have to coincide with the expiry of the subinterval T3 in practice, but usually takes place at a different (time) location, that is to say also within the subinterval T1 during the pressure build-up phase . In such a case, the feed pump 40 is stopped immediately, so that the upper threshold value Po is no longer reached in this cycle.
  • the delivery direction becomes - after the delivery pump 40 has possibly been stopped beforehand reversed and the feed pump 40 for returning ink into the ink tank in operation.
  • the return of ink serves on the one hand to rapidly reduce the overpressure present in line 30 and on the other hand to produce the (slight) underpressure in ink supply space 105 required for the printhead to function properly.
  • the feed pump 40 is stopped and the print head 100 can be removed from the device ready for operation.
  • FIG. 2 also indicates the response of a further switch-off criterion, in which it is monitored whether the pressure in line 30 has dropped to the lower threshold value Pu before a certain predetermined time interval T3, max has elapsed.
  • the maximum permissible time interval T3, max is restarted each time the feed pump 40 is stopped as a result of the upper threshold value Po having been reached. If the pressure has not dropped to the lower threshold value Pu when the time interval T3, max has elapsed, this is regarded as a criterion for the fact that, despite the pressure applied to the nozzle plate 101, no further ink can flow into the ink supply space 105, i.e. it is completely filled is.
  • the refilling process is brought to an end by reversing the direction of delivery of the feed pump 40, so that the pressure reduction and the subsequent restoration of the desired negative pressure in the ink supply space 105 can take place.
  • FIGS. 3a, 3b and 3c show the simplified flow chart for the automatic control of the refilling process.
  • buttons E1 and E2 Pressing the start button (button E1) establishes the power supply and first checks whether the input requirements have been met. If a system error is found, it will be reported.
  • the protective flap 79 can be opened. Thereupon the print head 100 is to be inserted, possibly also the ink tank 20. After the protective flap 79 is closed, the filling process is started.
  • the pump 40 When the pump 40 is started, two time intervals start, namely the time interval T6, which specifies the maximum duration of the filling process, and the further time interval T3, max, which monitors the pressure increase when the first cycle is completed. If the upper threshold value Po designated as “pressure level P2” is not reached within the predetermined time interval, there is a system error. In normal cases, however, the upper threshold value Po is reached in good time and the pump 40 is switched off. In the first cycle, a leak test is additionally carried out, which stops the refilling process in the event of a detected leak and, by reversing the feed pump 40, initiates the pressure reduction and the required negative pressure in the Ink supply room 105 produces.
  • T6 which specifies the maximum duration of the filling process
  • T3, max which monitors the pressure increase when the first cycle is completed.
  • the time interval T3 is started immediately when the feed pump 40 is switched off, and it is monitored whether the lower threshold value Pu referred to as “pressure level P1” is reached within the maximum intended time interval T3, max. If this is the case, the feed pump 40 is started again and the cycle begins again.
  • the cycle is now repeated until either the lower pressure level (threshold value Pu) is no longer reached during the maximum predetermined subinterval T3, max or the maximum predetermined filling time T6 has expired.
  • ink is conveyed back into the ink tank 20 until the overpressure in the line 30 is completely reduced and then the intended underpressure in the ink supply space 105 is reached.
  • the protective flap 79 can be opened and the print head 100 can be taken ready for operation.

Abstract

The method involves making a sealed fluid connection between the nozzle plate (101) and an ink tank (20). Ink is fed from the ink tank through the outlet opening (102) of the nozzle plate into the ink reservoir (105) in cycles with alternate operation and stopping of a feed pump (40). The delivery of ink to the reservoir is stopped when a certain switch-off criterion is reached. Ink is returned into the ink tank until a defined vacuum pressure is reached in the reservoir, then the fluid connection is removed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wiederbefüllen einer Tintenpatrone oder eines Druckkopfs eines Tintenstrahldruckers gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine hierzu geeignete Vorrichtung.The invention relates to a device for refilling an ink cartridge or a print head of an inkjet printer according to the preamble of claim 1, and a device suitable for this.

Nach wie vor ist die Mehrzahl der im Handel befindlichen Tintenpatronen oder Druckköpfe für Tintenstrahldrucker als Einwegprodukt konzipiert, das nach dem Verbrauch des Tintenvorrats weggeworfen werden muß. Dies ist aus ökologischer und ökonomischer Sicht unerwünscht, da die verbrauchten Tintenpatronen oder Druckköpfe an sich noch vollständig funktionsfähig sind und außerdem eine Reihe wertvoller Bauteile, wie beispielsweise eine Düsenplatte, durch die die Tinte ausgespritzt wird, oder eine Kontaktfolie, die die elektrischen Signale zur Steuerung des Ausspritzvorgangs der Tinte erzeugt, enthält.The majority of commercially available ink cartridges or printheads for inkjet printers are still designed as a disposable product that must be discarded after the ink supply has been used up. This is undesirable from an ecological and economic point of view, since the used ink cartridges or printheads are still fully functional per se and also a number of valuable components, such as a nozzle plate through which the ink is ejected, or a contact foil that controls the electrical signals for control of the ink ejection process.

Es sind deshalb bereits Vorschläge bekannt geworden, derartige Druckköpfe durch geeignete Maßnahmen wiederzubefüllen und damit deren Lebensdauer zu verlängern. Im einfachsten Fall kann der Druckkopf durch einen balgartigen Nachfüllbehälter von Hand wiederbefüllt werden, wie er beispielsweise aus der WO 92/20 577 bekannt ist. Zu diesem Zweck besitzt der Nachfüllbehälter eine Hohlnadel, die durch eine Belüftungsöffnung im Gehäuse des Druckkopfs eingeführt und dadurch in den Tintenvorratsraum eingeschoben wird. Durch Druck auf den balgartigen, elastisch deformierbar gestalteten Abschnitt des Nachfüllbehälters wird die darin befindliche Tinte in den Tintenvorratsraum gepumpt.For this reason, proposals have already become known for refilling such print heads by means of suitable measures and thus extending their service life. In the simplest case the print head can be refilled by hand through a bellows-like refill container, as is known, for example, from WO 92/20 577. For this purpose, the refill container has a hollow needle which is inserted through a ventilation opening in the housing of the printhead and thereby inserted into the ink supply space. By pressure on the bellows-like, elastically deformable section of the refill container, the ink contained therein is pumped into the ink reservoir.

Zur Verbesserung der Handhabung ist auch schon vorgeschlagen worden, spezielle Befüllstationen zu verwenden, wie sie beispielsweise in der DE 43 27 278 C1 beschrieben sind. Diese Vorrichtungen bestehen aus einer Halterung mit einem Dichtungsorgan, in die der zu befüllende Druckkopf eingesetzt und verrastet wird. Hierdurch wird die an der Unterseite des Druckkopfs befindliche Düsenplatte sowie eine gegebenenfalls benachbart angeordnete Belüftungsöffnung dichtend zur Anlage an das Dichtungsorgan gebracht. Anschließend wird auf den eingesetzten Druckkopf bzw. die Halterung ein mit einer Kanüle versehener Kanülenträger aufgesetzt, so daß die Kanüle über eine Befüllbohrung des Druckkopfs in den Tintenvorratsraum eindringt. Eine auf die Kanüle aufsetzbare Nachfüllpatrone entleert sich nach dem Entfernen einer diese verschließenden Kappe, so daß insoweit der Wiederbefüllvorgang ohne weiteres Zutun selbständig abläuft.To improve handling, it has also already been proposed to use special filling stations such as are described, for example, in DE 43 27 278 C1. These devices consist of a holder with a sealing member into which the printhead to be filled is inserted and locked. As a result, the nozzle plate located on the underside of the print head and a ventilation opening, which is optionally arranged adjacent to one another, are sealingly brought into contact with the sealing member. A cannula holder provided with a cannula is then placed on the printhead or the holder used, so that the cannula penetrates into the ink supply space via a filling hole in the printhead. A refillable cartridge which can be placed on the cannula empties after removal of a cap which closes it, so that the refilling process takes place automatically without further action.

Aus der EP 0 711 668 A2 ist schließlich eine Vorrichtung bekannt geworden, mit deren Hilfe der Wiederbefüllvorgang vollautomatisch gesteuert abläuft. Sie weist eine Halterung auf, in die der Druckkopf einsetzbar ist. Beim Einsetzen des Druckkopfs wird über ein Kopplungsstück eine abgedichtete Verbindung zwischen der Belüftungsöffnung am Druckkopf und dem Tintentank einerseits, sowie zwischen der Düsenplatte und einem Auffangbehälter für aus der Düsenplatte austretende Tinte andererseits hergestellt. Weiterhin ist eine Pumpe zum Fördern von Tinte vorgesehen, die von einer Steuerelektronik derart betätigt wird, daß die Tinte solange vom Tintentank in den Tintenvorratsraum gefördert wird, bis der gewünschte Füllzustand erreicht ist. Anschließend wird die Förderrichtung der Pumpe umgekehrt, so daß der Förderdruck abgebaut und darüber hinaus ein vorgegebener Unterdruck im Tintenvorratsraum hergestellt werden kann. Durch die Aufnahme des Druckkopfs mit im wesentlichen nach oben weisende Düsenplatte kann die durch die zugeführte Tinte verdrängte Luft nach oben hin direkt durch die Austrittsöffnungen der Düsenplatte hindurch entweichen. Der maximale Befüllzustand ist demnach durch das Anstehen des Tintenpegels an den Austrittsöffnungen der Düsenplatte vorgegeben. Damit läßt sich mit vergleichsweise geringem konstruktiven Aufwand eine zuverlässig zu betreibende Befüllvorrichtung realisieren.Finally, a device has become known from EP 0 711 668 A2, with the aid of which the refilling process is carried out in a fully automated manner. It has a holder in which the print head can be inserted. When inserting the printhead, a sealed connection between the ventilation opening on the printhead and the ink tank, on the one hand, and between the nozzle plate and a collecting container for ink emerging from the nozzle plate, on the other hand, is established via a coupling piece. Furthermore, a pump for conveying ink is provided, which is actuated by control electronics in such a way that the ink remains in the ink tank for as long as Ink supply space is promoted until the desired fill level is reached. The direction of delivery of the pump is then reversed so that the delivery pressure can be reduced and, in addition, a predetermined vacuum can be established in the ink supply chamber. By accommodating the print head with the nozzle plate essentially pointing upward, the air displaced by the supplied ink can escape upwards directly through the outlet openings of the nozzle plate. The maximum filling state is therefore predetermined by the presence of the ink level at the outlet openings of the nozzle plate. This means that a filling device that can be operated reliably can be implemented with comparatively little design effort.

Den vorstehend beschriebenen Wiederbefüllvorrichtungen ist gemeinsam, daß sie das Vorhandensein einer Befüllöffnung oder zumindest einer Belüftungsöffnung am Druckkopf voraussetzen, durch die die nachzufüllende Tinte zugeführt werden kann. In der Praxis ist jedoch eine große Zahl von Tintenpatronen oder Druckköpfen im Einsatz, die keine derartige Nachfüll- oder Belüftungsöffnung aufweisen bzw. deren Zugänglichkeit von außen nicht ohne weiteres möglich ist. Der Zugang zum Tintenvorratsraum dieser Tintenpatronen oder Druckköpfe ist somit lediglich durch die Austrittsöffnungen der Düsenplatte gegeben.The refill devices described above have in common that they presuppose the presence of a fill opening or at least one ventilation opening on the printhead through which the ink to be refilled can be supplied. In practice, however, a large number of ink cartridges or print heads are used which do not have such a refill or ventilation opening or whose access from the outside is not readily possible. Access to the ink supply space of these ink cartridges or printheads is therefore only provided through the outlet openings of the nozzle plate.

Die Einsatzmöglichkeit der bisher bekannten Nachfüllvorrichtungen scheitert in den oben stehenden erstgenannten Fällen daran, daß die Kanülen aufgrund des geringen Durchmessers der Austrittsöffnungen der Düsenplatte nicht hindurchgeführt werden können, um die Tinte in den Tintenvorratsraum hineinzuleiten. Im Falle der letztgenannten vollautomatischen Befüllstation stellt sich das Problem, daß zur Realisierung des dort verwendeten Fluidsystems der Druckkopf über zwei voneinander getrennte Öffnungen, nämlich den Austrittsöffnungen der Düsenplatte und der Belüftungsöffnung, zugänglich sein muß.The possibility of using the previously known refill devices fails in the above-mentioned first cases because the cannulas cannot be passed through due to the small diameter of the outlet openings of the nozzle plate in order to guide the ink into the ink supply space. In the case of the latter fully automatic filling station, the problem arises that in order to implement the fluid system used there, the printhead must be accessible via two separate openings, namely the outlet openings of the nozzle plate and the ventilation opening.

Der Erfindung lag daher das Problem zugrunde, ein Verfahren zum Wiederbefüllen einer Tintenpatrone oder eines Druckkopfs eines Tintenstrahldruckers sowie eine hierzu geeignete Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei denen lediglich eine einzige Zugangsöffnung zum Tintenvorratsraum benötigt wird, um insbesondere auch solche Tintenpatronen oder Druckköpfe bedienen zu können, die keine Nachfüllöffnung oder Belüftungsöffnung besitzen bzw. deren Zugänglichkeit nur unter großem Aufwand realisierbar wäre.The invention was therefore based on the problem of a method to refill an ink cartridge or a printhead of an inkjet printer, and to provide a device suitable for this purpose, in which only a single access opening to the ink supply space is required, in order in particular to be able to operate such ink cartridges or printheads that do not have a refill opening or ventilation opening or the like Accessibility would only be possible with great effort.

Das Problem wird einerseits durch die Merkmale des in Anspruch 1 beschriebenen Verfahrens gelöst, vorteilhafte Verfahrensvarianten sind durch die sich hieran anschließenden rückbezogenen Ansprüche angegeben.The problem is solved, on the one hand, by the features of the method described in claim 1, advantageous method variants are specified by the subsequent related claims.

Das Problem wird weiterhin durch eine Vorrichtung gelöst, die durch die Merkmale des Anspruchs 12 beschrieben ist. Eine vorteilhafte Ausführungsform ist durch die Merkmale des nachgeordneten Anspruchs angegeben.The problem is further solved by a device which is described by the features of claim 12. An advantageous embodiment is specified by the features of the subordinate claim.

Die Erfindung basiert auf der Idee, Tinte dem Tintenvorratsraum in Zyklen durch abwechselndes in Betrieb setzen und Stillsetzen einer Förderpumpe zuzuführen. Durch den zyklischen Betrieb (Impulsbetrieb) der Förderpumpe ist sichergestellt, daß in denjenigen Zyklusabschnitten, in denen die Pumpe stillgesetzt ist, nach einem an sich überhöhten Druckaufbau ein ausreichender Druckausgleich zwischen dem Tintenvorratsraum und dem Zuführbereich vor der Düsenplatte durch deren Austrittsöffnungen hindurch erfolgen kann. Diese Verfahrensweise ermöglicht ohne besondere zusätzliche Maßnahmen eine optimale Förderung von Tinte, da der Förderdruck der Förderpumpe als solcher nicht geregelt werden muß. Unterschiedlichste Randbedingungen während des Betriebs, beispielsweise aktueller Füllzustand der Tintenpatrone oder des Druckkopfs, Druckverhältnisse des im Tintenvorratsraum vorgesehenen Unterdrucksystems, Strömungsverhältnisse und/oder Strömungswiderstände im Bereich der Austrittsöffnungen der Düsenplatte, können problemlos ausgeglichen werden, ohne den Förderdruck der Förderpumpe regeln zu müssen, wie dies bei einer kontinuierlichen Förderung während des gesamten Befüllvorgangs nötig wäre.The invention is based on the idea of supplying ink to the ink supply space in cycles by alternately starting and stopping a feed pump. The cyclic operation (pulsed operation) of the feed pump ensures that, in those cycle sections in which the pump is stopped, sufficient pressure equalization between the ink supply space and the supply area in front of the nozzle plate can take place through its outlet openings after an excessively high pressure build-up. This procedure enables optimal delivery of ink without special additional measures, since the delivery pressure of the delivery pump as such does not have to be regulated. A wide variety of boundary conditions during operation, for example the current fill level of the ink cartridge or the printhead, pressure ratios of the vacuum system provided in the ink supply space, flow conditions and / or flow resistances in the area of the outlet openings of the nozzle plate can be compensated without problems, without having to regulate the delivery pressure of the feed pump, as is the case here in a continuous Funding would be necessary during the entire filling process.

Die Steuereinrichtung, die die Förderpumpe beeinflußt, braucht somit lediglich zwei Schaltzustände zu realisieren, nämlich das in Betrieb setzen und das Stillsetzen der Förderpumpe in abwechselnder Abfolge, wobei als Kriterium bzw. Auslösesignal für den jeweiligen Schaltvorgang an sich beliebige Meßgrößen verwendet werden können. Die Steuereinheit wertet die entsprechenden Signale in an sich bekannter Weise aus und beeinflußt in Abhängigkeit des errechneten Ergebnisses den gewünschten Betriebszustand der Förderpumpe. Eine zusätzliche Regelung, etwa in Form einer Drehzahlregelung des Antriebsmotors zur Anpassung der Förderleistung, kann vollständig entfallen, so daß ein besonders einfacher konstruktiver Aufbau einer Vorrichtung realisierbar ist.The control device which influences the feed pump thus only needs to implement two switching states, namely the starting and stopping of the feed pump in an alternating sequence, with any measurement variables per se being able to be used as a criterion or triggering signal for the respective switching operation. The control unit evaluates the corresponding signals in a manner known per se and influences the desired operating state of the feed pump as a function of the calculated result. An additional control, for example in the form of a speed control of the drive motor for adapting the delivery capacity, can be completely dispensed with, so that a particularly simple construction of a device can be implemented.

Schließlich eignet sich das Konzept auch dafür, die eingangs beschriebene vollautomatische Befüllstation durch einige wenige Modifikationen und unter weitegehender Verwendung identischer Bauteile umzugestalten, und damit zu einer Vorrichtung zu gelangen, die uneingeschränkt auch für die hier in Rede stehenden Tintenpatronen oder Druckköpfe ohne oder lediglich mit beschränkter Zugänglichkeit des Tintenvorratsraums über andere Öffnungen als diejenigen der Düsenplatte zu gewährleisten. Gegenüber der bekannten vollautomatischen Wiederbefüllvorrichtung muß lediglich die Steuereinrichtung so modifiziert werden, daß der gewünschte Intervallbetrieb der Förderpumpe umgesetzt wird. Hinsichtlich des konstruktiven Aufbaus entfällt auch eine der beiden Leitungen, nämlich diejenige, die an die Belüftungsöffnung anzuschließen war. Insgesamt läßt sich somit eine Vorrichtung schaffen, die äußerst einfach und kostengünstig aufgebaut ist.Finally, the concept is also suitable for redesigning the fully automatic filling station described at the beginning with a few modifications and largely using identical components, and thus for achieving a device which can also be used without restriction, or only with restrictions, for the ink cartridges or printheads in question here Ensure access to the ink supply chamber through openings other than those of the nozzle plate. Compared to the known fully automatic refilling device, only the control device has to be modified so that the desired interval operation of the feed pump is implemented. With regard to the construction, one of the two lines is also omitted, namely the one that had to be connected to the ventilation opening. Overall, a device can be created that is extremely simple and inexpensive.

Der Intervallbetrieb läßt sich am einfachsten dadurch realisieren, daß der in der Förderleitung im Bereich vor der Düsenplatte herrschende Druck überwacht wird. Die Förderpumpe wird jeweils bei Erreichen eines vorgegebenen oberen Schwellwertes stillgesetzt und bei Erreichen eines vorgegebenen unteren Schwellwerts (erneut) in Betrieb gesetzt. Der sich hierdurch ergebende Druckverlauf ist im wesentlichen sägezahnförmig, d. h. er steigt nach dem In Betrieb setzen der Förderpumpe bis zum oberen Schwellwert hin an und fällt anschließend, d. h. nach dem Stillsetzen der Förderpumpe auf einen vorgegebenen unteren Schwellwert ab. Dieser Zyklus wiederholt sich so oft, bis ein vorgegebenes Abschaltkriterium erfüllt ist.The easiest way to implement interval operation is to monitor the pressure in the delivery line in the area in front of the nozzle plate. The feed pump is activated when a predetermined upper threshold value is reached stopped and put into operation again when a predetermined lower threshold value is reached. The pressure curve resulting from this is essentially sawtooth-shaped, ie it rises to the upper threshold value after the feed pump has been started and then drops to a predetermined lower threshold value, ie after the feed pump has been stopped. This cycle repeats itself until a specified switch-off criterion is met.

Der Vorteil dieser Betriebsart ist darin zu sehen, daß lediglich ein einziges Meßsignal benötigt wird, nämlich der herrschende Druck in der Förderleitung im Bereich vor der Düsenplatte. Das Meßsignal läßt sich durch Verwendung handelsüblicher und kostengünstiger Drucksensoren erzeugen. Gleichzeitig ist durch die Vorgabe der Schwellwerte, insbesondere des oberen Schwellwertes, sichergestellt, daß auch im Falle von Störungen kein unzulässig hoher Druckaufbau mit der Gefahr einer Beschädigung des Systems erfolgen kann. Sollten beispielsweise die Austrittsöffnungen der Düsenplatte verstopft sein, so baut sich mit dem ersten In Betrieb setzen der Förderpumpe sehr rasch Druck auf, dessen Maximalwert jedoch durch Vorgabe des oberen Schwellwertes begrenzt ist, obwohl der maximale Förderdruck der Förderpumpe weitaus höher liegen kann. Eine zusätzliche Überwachung des Systemdrucks kann daher entfallen.The advantage of this operating mode can be seen in the fact that only a single measurement signal is required, namely the prevailing pressure in the delivery line in the area in front of the nozzle plate. The measurement signal can be generated by using commercially available and inexpensive pressure sensors. At the same time, the specification of the threshold values, in particular the upper threshold value, ensures that even in the event of malfunctions, an impermissibly high pressure build-up with the risk of damage to the system cannot occur. If, for example, the outlet openings of the nozzle plate are blocked, pressure will build up very quickly when the feed pump is started for the first time, but its maximum value is limited by the specification of the upper threshold value, although the maximum feed pressure of the feed pump can be much higher. Additional monitoring of the system pressure can therefore be omitted.

Hinsichtlich der Wahl der Schwellwerte besteht an sich weitgehende Freizügigkeit, wobei einerseits beachtet werden muß, daß der obere Schwellwert zur Vermeidung von Lekageproblemen nicht zu hoch gewählt wird. So hat es sich als zweckmäßig erwiesen, als oberen Schwellwert einen Druck im Bereich von ca. 0,8 bis 1,0 bar Überdruck zu wählen. Dieser Druck ist einerseits ausreichend hoch, um eine rasche Förderung von Tinte in den Tintenvorratsraum zu ermöglichen, andererseits stellt er keine allzu hohen Anforderungen an die verwendeten Dichtungselemente und Anschluß-/Kopplungsstücke.With regard to the choice of the threshold values there is essentially free movement, whereby on the one hand it must be ensured that the upper threshold value is not chosen too high in order to avoid leakage problems. So it has proven to be expedient to choose a pressure in the range of approximately 0.8 to 1.0 bar overpressure as the upper threshold value. On the one hand, this pressure is sufficiently high to enable ink to be conveyed rapidly into the ink supply space, on the other hand, it does not place too high demands on the sealing elements and connecting / coupling pieces used.

Als unterer Schwellwert hat sich ein Druck im Bereich zwischen ca. 0,0 bis 0,2 bar Überdruck bewährt. Sofern ein möglichst kurzer Wiederbefüllvorgang realisiert werden soll, ist es zweckmäßig, als unteren Schwellwert einen Wert zu wählen, der etwas höher als 0 bar liegt, da der Abklingvorgang auf einen "drucklosen" Zustand relativ viel Zeit benötigt. Als guter Kompromiß haben sich deshalb Werte zwischen ca. 0,1 und 0,2 bar Überdruck als unterer Schwellwert bewährt.A pressure in the range between approx. 0.0 and 0.2 bar gauge pressure has proven itself as the lower threshold value. If the shortest possible refilling process is to be implemented, it is advisable to select a value as the lower threshold value which is somewhat higher than 0 bar, since the decay process to a "depressurized" state requires a relatively long time. As a good compromise, values between approx. 0.1 and 0.2 bar overpressure have proven to be the lower threshold.

Weitere bevorzugte Verfahrensvarianten sind auf die Auswahl eines geeigneten Abschaltkriteriums gerichtet.Further preferred process variants are directed towards the selection of a suitable switch-off criterion.

Im einfachsten Fall wird als Abschaltkriterium der Ablauf eines Zeitintervalls verwendet. Vorteilhafterweise ist dies so bemessen, daß die während dieses Zeitintervalls die (rein rechnerisch) geförderte Tinte in etwa dem nominellen Aufnahmevolumen des betreffenden Tintenvorratsraums entspricht. So sind von Seiten der Tintenpatronen- oder Druckkopfhersteller Füllvolumina angegeben, die als Maß für eine nachzufüllende Menge an Tinte dienen können. Das benötigte Zeitintervall läßt sich damit aus dem Mittelwert des auf- und abschwellenden Druckverlaufs, näherungsweise als arithmetisches Mittel zwischen dem oberen und dem unteren Schwellwert, und unter Berücksichtigung der Förderdaten der Pumpe, der Dichte der Tinte und der Querschnitte der Austrittsöffnungen der Düsenplatte ermitteln.In the simplest case, the expiry of a time interval is used as the switch-off criterion. Advantageously, this is dimensioned such that the (purely arithmetically) conveyed ink during this time interval approximately corresponds to the nominal receiving volume of the relevant ink supply space. Filling volumes are specified by the ink cartridge or printhead manufacturers, which can serve as a measure for a quantity of ink to be refilled. The required time interval can thus be determined from the mean value of the rising and falling pressure curve, approximately as an arithmetic mean between the upper and the lower threshold value, and taking into account the delivery data of the pump, the density of the ink and the cross sections of the outlet openings of the nozzle plate.

In der Praxis hat sich gezeigt, daß ein exaktes Abstimmen des Zeitintervalls auf das nominelle Aufnahmevolumen zwar wünschenswert, jedoch nicht zwangsweise erforderlich ist. Einerseits sind die meisten der im Handel befindlichen Tintenpatronen oder Druckköpfe so ausgelegt, daß sie ohne Funktionseinbuße auch ein größeres Volumen aufnehmen können als dies dem nominellen Aufnahmevolumen entspricht. Ein Überfüllen im Bereich von bis zu 25% über dem nominellen Aufnahmevolumen scheint bei einer Reihe von Tintenpatronen oder Druckköpfen möglich zu sein. Andererseits würde im Falle der bevorzugten Schwellwertvorgaben ein vorzeitiges Erreichen des maximalen Befüllzustands vor Ablauf des Zeitintervalls, etwa bei einem nur teilweise leer geschriebenen Druckkopf, keine Gefahr für das System darstellen, da die Pumpe, nötigenfalls wiederholt, bei Erreichen des oberen Schwellwertsignals stillgesetzt wird. Dies entspricht dem Zustand von verstopften Austrittsöffnungen, da auch hier keine (weitere) Förderung von Tinte mehr möglich ist.In practice, it has been shown that an exact matching of the time interval to the nominal recording volume is desirable, but is not absolutely necessary. On the one hand, most of the commercially available ink cartridges or printheads are designed in such a way that they can accommodate a larger volume than the nominal recording volume without loss of function. Overfilling in the range of up to 25% above the nominal recording volume seems to be possible with a number of ink cartridges or printheads. On the other hand, in the case of the preferred threshold values, the maximum would be reached prematurely Filling status before the expiry of the time interval, for example in the case of a print head which is only partially written empty, does not pose any danger to the system since the pump, if necessary repeated, is stopped when the upper threshold value signal is reached. This corresponds to the condition of clogged outlet openings, since here too (further) delivery of ink is no longer possible.

Bevorzugt wird als Abschaltkriterium der Ablauf eines Zeitintervalls verwendet, welches in Abhängigkeit der Zahl von Zyklen festgelegt wird, welche innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls zu Beginn des Wiederbefüllvorgangs, vorzugsweise während der ersten 60 Sekunden erreicht wird. Hierdurch wird unterschiedlichen Ausgangsbedingungen und den damit verbundenen Auswirkungen auf die Füllmenge Rechnung getragen. Sofern nämlich in dem System, welches gebildet ist durch den Tintentank, die Fluidverbindung (Leitung) zur Düsenplatte und dem Tintenvorratsraum, größere Lufteinschlüsse vorhanden sind (beispielsweise bei einer ersten Inbetriebnahme der Vorrichtung), wird das Sytemverhalten träge. Der Grund liegt darin, daß die eingeschlossene Luft zunächst in Richtung des Tintenvorratsraums verdrängt wird und als kompressibles Polster zu der geförderten Tinte hin wirkt. Es versteht sich von selbst, daß bei einer verlängerten Zyklusdauer, beispielsweise infolge des beschriebenen Lufteinschlusses, das Zeitintervall für den gesamten Wiederbefüllvorgang verlängert werden muß, um das gewünschte Nachfüllvolumen zu erreichen. Aus diesem Grund wird während eines festgelegten Zeitabschnitts zu Beginn des Wiederbefüllvorgangs die Zykluszahl ermittelt und daraus auf die benötigte Gesamtzeit, die für die Förderung des nominellen Tintenvolumens erforderlich ist, hochgerechnet.The switch-off criterion is preferably the expiry of a time interval which is determined as a function of the number of cycles which is reached within a predetermined time interval at the beginning of the refilling process, preferably during the first 60 seconds. As a result, different starting conditions and the associated effects on the filling quantity are taken into account. If there are larger air inclusions in the system, which is formed by the ink tank, the fluid connection (line) to the nozzle plate and the ink supply chamber (for example when the device is started up for the first time), the system behavior becomes sluggish. The reason for this is that the trapped air is first displaced in the direction of the ink supply space and acts as a compressible cushion towards the delivered ink. It goes without saying that in the case of an extended cycle duration, for example as a result of the inclusion of air described, the time interval for the entire refilling process must be extended in order to achieve the desired refill volume. For this reason, the number of cycles is determined during a defined period of time at the beginning of the refilling process and extrapolated from this to the total time required for the delivery of the nominal ink volume.

Bevorzugt wird als Abschaltkriterium überwacht, ob der in dem Bereich vor der Düsenplatte herrschende Druck vor Ablauf eines vorbestimmten Zeitintervalls auf den unteren Schwellwert abgesunken ist. Das Zeitintervall beginnt bei jedem Stillsetzen der Förderpumpe infolge des Erreichens oberen Schwellwerts von neuem. Sobald nämlich die Aufnahmekapazität des Tintenvorratsraums erschöpft ist, kann keine weitere Tinte mehr durch die Austrittsöffnungen der Düsenplatte hindurchtreten. Folglich bleibt das aktuell erreichte Druckniveau weitgehend erhalten, ein Absinken auf den unteren Schwellwert ist nicht mehr möglich. Dieses "Hängenbleiben" auf einem Druckniveau oberhalb des unteren Schwellwerts kann damit zuverlässig als Abschaltkriterium herangezogen werden. Zweckmäßigerweise wird als Zeitintervall eine Zeitdauer gewählt, die etwa zwei bis dreimal solang ist wie die Zeitdauer für das Absinken des Drucks vom oberen auf den unteren Schwellwert bei weitgehend leerem Tintenvorratsraum.The switch-off criterion is preferably monitored as to whether the pressure prevailing in the area in front of the nozzle plate has dropped to the lower threshold value before a predetermined time interval has elapsed. The time interval begins anew each time the feed pump is stopped due to the upper threshold being reached. As soon as the capacity of the ink reservoir is exhausted, no more ink can pass through the outlet openings of the nozzle plate. As a result, the current pressure level is largely retained, and it is no longer possible to drop to the lower threshold. This "getting stuck" at a pressure level above the lower threshold value can thus be used reliably as a switch-off criterion. A time period is expediently chosen as the time interval which is approximately two to three times as long as the time period for the pressure to drop from the upper to the lower threshold value with a largely empty ink supply space.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Verfahrensvariante wird als Abschaltkriterium überwacht, ob der im Bereich vor der Düsenplatte herrschende Druck vor Ablauf eines vorbestimmten Zeitintervalls den oberen Schwellwert erreicht hat, wobei das Zeitintervall bei jedem in Betrieb setzen der Förderpumpe infolge des Erreichens des unteren Schwellwertes von neuem beginnt. Während also in der vorangegangenen Ausführungsvariante der Druckabfall des Zyklusses überwacht wurde, wird im vorliegenden Fall der Druckanstieg analysiert. Es hat sich nämlich gezeigt, daß sich die Zeitdauer mit zunehmendem Füllzustand des Tintenvorratsraums verkürzt, insbesondere kurz vor Erreichen des maximalen Füllzustandes. Als sicheres Abschaltkriterium kann angesehen werden, wenn -gemäß einer bevorzugten Variante - der obere Schwellwert bereits nach Ablauf von 90 bis 95% derjenigen Zeitdauer erreicht ist, die im Falle eines im wesentlichen leeren Tintenvorratsraum für einen derartigen Anstieg benötigt wird.According to a further preferred variant of the method, the switch-off criterion is used to monitor whether the pressure in the area in front of the nozzle plate has reached the upper threshold value before a predetermined time interval has elapsed, the time interval starting anew each time the feed pump is started as a result of the lower threshold value being reached. So while the pressure drop of the cycle was monitored in the previous embodiment variant, the pressure increase is analyzed in the present case. It has been shown that the period of time shortens with increasing filling level of the ink supply space, in particular shortly before the maximum filling level is reached. A safe switch-off criterion can be considered if, according to a preferred variant, the upper threshold value is reached after 90 to 95% of the time period which is required for such an increase in the case of an essentially empty ink supply space.

Diejenigen Varianten, die bei jedem neuen Zyklus den Druckverlauf im ansteigenden und/oder abfallenden Ast überwachen, eignen sich ganz besonders dann, wenn der Füllzustand der Tintenpatrone oder des Druckkopfs nicht bekannt ist bzw. wenn häufig nicht leer geschriebene Tintenpatronen oder Druckköpfe nachzufüllen sind. Zwar wäre auch hier im einfachsten Fall eines fest vorgegebenen Zeitintervalls für den gesamten Wiederbefüllvorgang ausreichend, um das Nachfüllen sicher ablaufen zu lassen, jedoch erscheint diese Verfahrensweise unökonomisch, da in jedem Fall, d. h. auch bei geringen Mengen nachzufüllender Tinte stets das gesamte Zeitintervall ablaufen muß. Bevorzugt werden deshalb verschiedene Abschaltkriterien miteinander verknüpft, beispielsweise das Kriterium des zu Beginn des Befüllvorgangs hochgerechneten Zeitintervalls für den gesamten Ablauf in Kombination mit der Überwachung des Druckabfalls bei jedem Zyklus. Damit ist es möglich, den Befüllvorgang dann abzukürzen, wenn die Tintenpatrone oder der Druckkopf noch nennenswerte Mengen an Tinte enthält, beispielsweise beim vorsorglichen Wiederbefüllen vor dem Abarbeiten eines größeren Druckauftrags.Those variants which monitor the pressure development in the rising and / or falling branch with each new cycle are particularly suitable when the filling status of the ink cartridge or the printhead is not known or when ink cartridges or printheads which are not written empty are frequently to be refilled. In the simplest case, a fixed time interval would also be sufficient for the entire refilling process in order to ensure that refilling takes place safely to leave, however, this procedure seems uneconomical, since in any case, ie even with small amounts of ink to be refilled, the entire time interval must always expire. Different shutdown criteria are therefore preferably linked to one another, for example the criterion of the time interval extrapolated at the start of the filling process for the entire process in combination with the monitoring of the pressure drop in each cycle. This makes it possible to shorten the filling process when the ink cartridge or the printhead still contains significant amounts of ink, for example when refilling it before a larger print job is processed.

Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung muß deshalb als Minimalkonfiguration folgende Baugruppen aufweisen:

  • eine Halterung, in die die Tintenpatrone oder der Druckkopf einsetzbar ist,
  • einen Tintentank, der über eine Leitung und ein Kopplungsstück mit der Düsenplatte zum Herstellen einer Fluidverbindung abgedichtet verbindbar ist,
  • eine Förderpumpe mit umkehrbarer Förderrichtung zum Fördern von Tinte aus dem Tintentank in den Tintenvorratsraum sowie
  • eine Steuereinrichtung, die den Befüllvorgang steuert und auf die Förderpumpe einwirkt.
A device suitable for carrying out the method must therefore have the following modules as a minimal configuration:
  • a holder in which the ink cartridge or the print head can be inserted,
  • an ink tank, which can be connected in a sealed manner to the nozzle plate for establishing a fluid connection via a line and a coupling piece,
  • a delivery pump with reversible delivery direction for delivering ink from the ink tank into the ink supply space as well
  • a control device that controls the filling process and acts on the feed pump.

Bevorzugt ist in der Leitung im Bereich benachbart zur Düsenplatte der einzusetzenden Tintenpatrone oder des einzusetzenden Druckkopfs ein Drucksensor eingeschaltet, dessen Signal von der Steuereinrichtung ausgewertet wird.A pressure sensor, the signal of which is evaluated by the control device, is preferably switched on in the line in the region adjacent to the nozzle plate of the ink cartridge to be used or of the print head to be used.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1
Vorrichtung in vereinfachter Schnittdarstellung,
Figur 2
Druckverlauf während des Befüllvorgangs und
Figur 3, 3a, 3b, 3c
Ablaufdiagramm der Steuerung.
The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown schematically in the figures. Show it:
Figure 1
Device in a simplified sectional view,
Figure 2
Pressure course during the filling process and
Figure 3, 3a, 3b, 3c
Control flow diagram.

Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung ermöglicht die erfindungsgemäße Verfahrensführung und soll deshalb vorab erläutert werden.The device shown in FIG. 1 enables the procedure according to the invention and is therefore to be explained in advance.

Die gesamte Vorrichtung ist in einem zweigeteilten Gehäuse untergebracht, bestehend aus einem Gehäuseunterteil 70 und einem Gehäuseoberteil 71, welche sämtliche Bauteile aufnehmen.The entire device is housed in a two-part housing, consisting of a lower housing part 70 and an upper housing part 71, which accommodate all components.

Am Gehäuseoberteil 71 ist eine Platine 11 befestigt, auf der eine hier nicht näher dargestellte Steuerelektronik aufgebaut ist und die darüber hinaus sämtliche Überwachungsorgane und eine Reihe von Betätigungselementen aufnimmt. In der hier dargestellten Schnittebene ist als eines von zwei Betätigungselementen ein Taster E2 dargestellt, der die Verriegelung einer am Gehäuseteil 71 angeschlagenen, schwenkbar gelagerten Schutzklappe 79 freigibt. Unmittelbar daneben ist ein weiterer, nicht dargestellter Taster angeordnet, mit dem der Befüllvorgang gestartet werden kann.A circuit board 11 is fastened to the upper housing part 71, on which control electronics (not shown in more detail here) are installed and which also accommodates all monitoring elements and a number of actuating elements. In the sectional plane shown here, a button E2 is shown as one of two actuating elements, which releases the locking of a hinged protective flap 79 attached to the housing part 71. Immediately next to it is a further button, not shown, with which the filling process can be started.

Benachbart zur Platine 11 ist am Gehäuseoberteil 71 eine Leuchtdiode 12 gezeigt, von welcher mehrere zu einem Anzeigenfeld zusammengefaßt sind und verschiedene Betriebs- und Störungszustände signalisieren. Konkret zeigt die Leuchtdiode 12 an, ob die Schutzklappe 79 geschlossen ist.Adjacent to the circuit board 11, a light-emitting diode 12 is shown on the upper housing part 71, several of which are combined to form a display field and signal different operating and fault states. Specifically, the light emitting diode 12 indicates whether the protective flap 79 is closed.

Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde auf die Darstellung der elektrischen Verschaltung und Verdrahtung verzichtet, da diese an sich bekannt ist.For the sake of clarity, the electrical wiring and wiring have not been shown, since this is known per se.

Unterhalb der Schutzklappe 79 ist eine Halterung 75 angeordnet, in die ein Druckkopf 100 eingesetzt ist. Es handelt sich hierbei um einen Druckkopf 100 mit einem im Inneren angeordneten Tintenvorratsraum 105, der in an sich bekannter Weise mit einer Unterdruck erzeugenden Einrichtung beispielsweise in Form von federbeaufschlagten Tintenbeuteln, versehen ist. Stirnseitig ist am Druckkopf 100 eine mit Austrittsöffnungen 102 versehene Düsenplatte 101 angeordnet. Die Anwesenheit des Druckkopfs 100 wird durch ein Sensorelement E8 detektiert.A holder 75 is arranged below the protective flap 79, in which a print head 100 is inserted. This is a printhead 100 with an ink supply space 105 arranged inside, which is provided in a manner known per se with a vacuum-producing device, for example in the form of spring-loaded ink bags. A nozzle plate 101 provided with outlet openings 102 is arranged on the front side of the print head 100. The presence of the print head 100 is detected by a sensor element E8.

Die Düsenplatte 101 einschließlich der darin angebrachten Austrittsöffnungen 102 werden durch das Einsetzen in die Halterung 75 abgedichtet gegen einen Füllstutzen 80 gedrückt, in welchen gegenüberliegend eine Leitung 30 abgedichtet mündet. In das Gehäuseunterteil 70 ist ein mit einem Gehäuse 22 versehener Tintentank 20 einschiebbar.By inserting into the holder 75, the nozzle plate 101, including the outlet openings 102 provided therein, are pressed in a sealed manner against a filler neck 80, in which a line 30 opens in a sealed manner. An ink tank 20 provided with a housing 22 can be inserted into the lower housing part 70.

Benachbart hierzu ist am Gehäuseunterteil 70 ein mit einer Kanüle 91 versehener Schlauchverteiler 90 angeordnet, so daß beim Einschieben des Tintentanks 20 die Kanüle 91 in das Innere des Tintentanks 20 fluiddicht einsticht. Gegenüberliegend ist am Schlauchverteiler 90 die Leitung 30 befestigt, so daß eine gegenüber der Umgebung abgedichtete Fluidverbindung zwischen dem Inneren des Tintentanks 20 einerseits und dem Füllstutzen 80 bzw. dem Tintenvorratsraum 105 des eingesetzten Druckkopfs 100 andererseits hergestellt ist. Die Leitung 30 ist als flexible Schlauchleitung und an sich durchgehend zwischen dem Schlauchverteiler 90 und dem Füllstutzen 80 ausgeführt. Zum Fördern von Tinte ist eine von einem Pumpenmotor 45 angetriebene Schlauchpumpe 40 vorgesehen, die in an sich bekannter Weise von außen auf die Schlauchleitung 30 einwirkt. Die Schlauchpumpe 40 ist am Gehäuseunterteil 70 verrastet.Adjacent to this, a hose distributor 90 provided with a cannula 91 is arranged on the lower housing part 70, so that when the ink tank 20 is inserted, the cannula 91 penetrates into the interior of the ink tank 20 in a fluid-tight manner. Opposite is attached to the hose distributor 90, the line 30, so that a sealed against the environment fluid connection between the inside of the ink tank 20 on the one hand and the filler 80 or the ink reservoir 105 of the printhead 100 used on the other hand is made. The line 30 is designed as a flexible hose line and per se continuous between the hose distributor 90 and the filler neck 80. A hose pump 40 driven by a pump motor 45 is provided for conveying ink and acts on the hose line 30 from the outside in a manner known per se. The hose pump 40 is locked on the lower housing part 70.

Am Schlauchverteiler 90 sind zwei Leitungen 33, 34 vorgesehen, die in hier nicht näher interessierenden Art und Weise Druckinformationen an ein Sensorelement E3 zum Zwecke der Überwachung übertragen.Two lines 33, 34 are provided on the hose distributor 90, which transmit pressure information to a sensor element E3 for the purpose of monitoring in a manner not of interest here.

Die Leitung 30 ist jedoch im Abschnitt zwischen der Schlauchpumpe 40 und dem Füllstutzen 80 durch einen Schlauchverteiler 92 unterbrochen, um Informationen über die Druckverhältnisse in der Leitung 30 an dieser Stelle, d. h. im Bereich benachbart zur Düsenplatte 101, zu gewinnen und an das Sensorelement E3 zu übertragen. Hierzu dienen Schlauchleitungen 31, 32, 35. Die gewonnenen Informationen werden in an sich bekannter Weise an die nicht gezeigte Steuerelektronik übertragen, die auf die Schlauchpumpe 40 bzw. den diese antreibenden Pumpenmotor 45 in der nachstehend näher beschriebenen Art und Weise einwirkt und darüber hinaus den ordungsgemäßen Ablauf des Nachfüllvorgangs überwacht.However, line 30 is in the section between the peristaltic pump 40 and the filler neck 80 are interrupted by a hose distributor 92 in order to obtain information about the pressure conditions in the line 30 at this point, ie in the region adjacent to the nozzle plate 101, and to transmit them to the sensor element E3. Hose lines 31, 32, 35 are used for this purpose. The information obtained is transmitted in a manner known per se to the control electronics (not shown), which acts on the hose pump 40 or the pump motor 45 driving it in the manner described in more detail below, and also the the proper course of the refilling process is monitored.

Das Grundprinzip der erfindungsgemäßen Verfahrensführung ist durch das in Figur 2 skizzierte Druck-/Zeitdiagramm angedeutet, welches den Verlauf des Drucks in der Schlauchleitung 30 im Abschnitt zwischen der Schlauchpumpe 40 und dem Füllstutzen 80, also benachbart zur Düsenplatte 101, zeigt. In Abkehr von bislang bekannten Verfahrensführungen wird während der Dauer des Befüllvorgangs die Schlauchpumpe 40 abwechselnd von der Steuerelektronik ein- und ausgeschaltet, so daß in der Schlauchleitung 30 der in Figur 2 erkennbare sägezahnartige Druckverlauf erzeugt wird. Die Pumpe 40 wird jeweils für die Dauer eines Zeitintervalls T1 in Betrieb gesetzt, wodurch der Druck in der Leitung 30 ansteigt. Der Druckanstieg wird hierbei maßgeblich durch den Strömungswiderstand der Austrittsöffnungen 102 der Düsenplatte 100 mitbestimmt. Dieser ist so hoch, daß in relativ kurzer Zeit T1, d. h. binnen weniger Sekunden, der Druck einen oberen Schwellwert Po erreicht, woraufhin die Pumpe 40 stillgesetzt wird.The basic principle of the procedure according to the invention is indicated by the pressure / time diagram sketched in FIG. 2, which shows the course of the pressure in the hose line 30 in the section between the hose pump 40 and the filler neck 80, that is to say adjacent to the nozzle plate 101. In a departure from previously known methods, the peristaltic pump 40 is alternately switched on and off by the control electronics during the duration of the filling process, so that the sawtooth-like pressure curve shown in FIG. 2 is generated in the hose line 30. The pump 40 is activated for the duration of a time interval T1, as a result of which the pressure in the line 30 increases. The increase in pressure is hereby largely determined by the flow resistance of the outlet openings 102 of the nozzle plate 100. This is so high that T1, i. H. within a few seconds, the pressure reaches an upper threshold Po, whereupon the pump 40 is stopped.

Der Druck sinkt daraufhin wieder ab, da keine weitere Tinte gefördert wird und die in der Leitung 30 unter Druck stehende Tinte weiter durch die Austrittsöffnungen 102 hindurchgedrückt wird. Der Druckabbau erfolgt ebenfalls innerhalb vergleichsweise kurzer Zeit T3, die in der Regel im Bereich von Sekunden liegt.The pressure then drops again, since no further ink is conveyed and the ink under pressure in line 30 is pushed further through the outlet openings 102. The pressure reduction also takes place within a comparatively short time T3, which is usually in the range of seconds.

Bei Erreichen des unteren Schwellwerts Pu wird die Pumpe 40 wieder in Betrieb gesetzt, woraufhin der Druck erneut innerhalb des Zeitintervalls T1 auf den oberen Schwellwert Po ansteigt. Der Zyklus, bestehend aus dem Druckansteig und dem anschließenden Druckabfall, beginnt von neuem, wobei sich die Zykluszeit aus der Addition der Zeitintervalle T1 und T3 ergibt.When the lower threshold value Pu is reached, the pump 40 is started again, whereupon the pressure rises again to the upper threshold value Po within the time interval T1. The cycle, consisting of the pressure increase and the subsequent pressure drop, starts again, the cycle time resulting from the addition of the time intervals T1 and T3.

Der Zyklus wird so lange wiederholt durchlaufen, bis eines von zwei Abschaltkriterien erreicht ist.The cycle is repeated until one of two switch-off criteria is reached.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist als erstes Abschaltkriterium der Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalls T6 erreicht, so daß ein erneutes in Betrieb setzen der Förderpumpe 40 unterbunden wird. In der eingezeichneten Konstellation wird bei Ablauf des Zeitintervalls T6 der maximale Füllzustand nicht (ganz) erreicht, was in der Regel zu keinen praxisrelevanten Nachteilen führt. Es ist demnach die Grundkonstellation angedeutet, bei der der Tintenvorratsraum 105 keine nennenswerten Tintenreste mehr enthält, so daß während des Zeitintervalls T6 das vorgesehene Tintenvolumen vollständig eingebracht werden kann.In the present exemplary embodiment, the expiry of a predetermined time interval T6 has been reached as the first switch-off criterion, so that the feed pump 40 is prevented from being started again. In the constellation shown, the maximum filling state is not (completely) reached when the time interval T6 has elapsed, which generally does not lead to any practical disadvantages. The basic constellation is accordingly indicated, in which the ink supply space 105 no longer contains any significant ink residues, so that the intended ink volume can be completely introduced during the time interval T6.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel fällt der Ablauf des Zeitintervalls T6 zufällig mit dem Ablauf des letzten Teilintervalls T3 zusammen, so daß zu diesem Zeitpunkt der aktuelle Druck in der Leitung 30 gerade den unteren Schwellwert Pu erreicht hat. Es versteht sich von selbst, daß der Ablauf des Zeitintervalls T6 in der Praxis nicht zwangsläufig mit dem Ablauf des Teilintervalls T3 zusammenfallen muß, sondern in der Regel an anderer (zeitlicher) Stelle erfolgt, also auch beispielsweise innerhalb des Teilintervalls T1 während der Phase des Druckaufbaus. In einem solchen Fall wird die Förderpumpe 40 sofort stillgesetzt, so daß in diesem Zyklus der obere Schwellwert Po nicht mehr erreicht wird.In the exemplary embodiment shown, the elapse of the time interval T6 coincides with the elapse of the last subinterval T3, so that the current pressure in the line 30 has just reached the lower threshold value Pu at this point in time. It goes without saying that the expiry of the time interval T6 does not necessarily have to coincide with the expiry of the subinterval T3 in practice, but usually takes place at a different (time) location, that is to say also within the subinterval T1 during the pressure build-up phase . In such a case, the feed pump 40 is stopped immediately, so that the upper threshold value Po is no longer reached in this cycle.

Bei Erreichen des Abschaltkriteriums wird - nach gegebenenfalls vorherigem Stillsetzen der Förderpumpe 40 - die Förderrichtung umgesteuert und die Förderpumpe 40 zur Rückförderung von Tinte in den Tintentank in Betrieb gesetzt. Das Rückfördern von Tinte dient einerseits dazu, den in der Leitung 30 anstehenden Überdruck rasch abzubauen und andererseits den für eine einwandfreie Funktion des Druckkopfs erforderlichen (geringen) Unterdruck im Tintenvorratsraum 105 herzustellen. Sobald der erforderliche Unterdruck erreicht ist, wird die Förderpumpe 40 stillgesetzt und der Druckkopf 100 kann betriebsfertig aus der Vorrichtung entnommen werden.When the switch-off criterion is reached, the delivery direction becomes - after the delivery pump 40 has possibly been stopped beforehand reversed and the feed pump 40 for returning ink into the ink tank in operation. The return of ink serves on the one hand to rapidly reduce the overpressure present in line 30 and on the other hand to produce the (slight) underpressure in ink supply space 105 required for the printhead to function properly. As soon as the required negative pressure is reached, the feed pump 40 is stopped and the print head 100 can be removed from the device ready for operation.

In Figur 2 ist weiterhin das Ansprechen eines weiteren Abschaltkriteriums angedeutet, bei dem überwacht wird, ob der Druck in der Leitung 30 vor Ablauf eines bestimmten vorgegebenen Zeitintervalls T3,max auf den unteren Schwellwert Pu abgesunken ist. Hierzu wird bei jedem Stillsetzen der Förderpumpe 40 infolge des Erreichens des oberen Schwellwertes Po das maximal zulässige Zeitintervall T3,max neu gestartet. Sollte der Druck bei Ablauf des Zeitintervalls T3,max nicht auf den unteren Schwellwert Pu abgesunken sein, wird dies als Kriterium dafür gewertet, daß trotz des an der Düsenplatte 101 anstehenden Drucks keine weitere Tinte mehr in den Tintenvorratsraum 105 hineinfließen kann, dieser also vollständig gefüllt ist. Auch hier wird der Nachfüllvorgang dadurch zu Ende geführt, daß die Förderrichtung der Förderpumpe 40 umgekehrt wird, so daß der Druckabbau und das anschließende Wiederherstellen des gewünschten Unterdrucks im Tintenvorratsraum 105 erfolgen kann.FIG. 2 also indicates the response of a further switch-off criterion, in which it is monitored whether the pressure in line 30 has dropped to the lower threshold value Pu before a certain predetermined time interval T3, max has elapsed. For this purpose, the maximum permissible time interval T3, max is restarted each time the feed pump 40 is stopped as a result of the upper threshold value Po having been reached. If the pressure has not dropped to the lower threshold value Pu when the time interval T3, max has elapsed, this is regarded as a criterion for the fact that, despite the pressure applied to the nozzle plate 101, no further ink can flow into the ink supply space 105, i.e. it is completely filled is. Here too, the refilling process is brought to an end by reversing the direction of delivery of the feed pump 40, so that the pressure reduction and the subsequent restoration of the desired negative pressure in the ink supply space 105 can take place.

Bei der Wahl des maximalen Zeitintervalls T3,max ist darauf zu achten, daß dieses so lange gewählt wird, daß einerseits ein vorzeitiges Beenden des Nachfüllvorgangs vermieden wird, andererseits keine allzu langen Wartezeiten auftreten. Es hat sich als guter Kompromiß erwiesen, hierfür etwa das Zwei- bis Dreifache des Teilintervalls T3 zu wählen, welches in einem durchschnittlichen Fall bei einem weitgehend leeren Tintenvorratsraum 105 auftritt. Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, daß die Teilintervalle T1 und T3 sich von Zyklus zu Zyklus innerhalb gewisser Grenzen verändern können, insbesondere, wenn Lufteinschlüsse in der Leitung 30 auftreten, oder aber auch kurz vor Erreichen des maximalen Füllstandes. Wie eingangs näher erläutert, kann der letztgenannte Effekt auch als Abschaltkriterium genutzt werden.When choosing the maximum time interval T3, max, care must be taken that this is chosen so long that on the one hand premature termination of the refilling process is avoided and on the other hand there are no long waiting times. It has proven to be a good compromise to choose about two to three times the subinterval T3, which occurs in an average case with a largely empty ink supply space 105. For the sake of completeness, it should be pointed out that the partial intervals T1 and T3 can change from cycle to cycle within certain limits, in particular, if air pockets occur in line 30, or just before the maximum fill level is reached. As explained in more detail at the beginning, the latter effect can also be used as a switch-off criterion.

Die Kombination der obenstehenden Abschaltkriterien ermöglicht eine besonders ökonomische Verfahrensweise, da bei solchen Druckköpfen, die noch nennenswerte Restvolumina an Tinte aufweisen, der Nachfüllvorgang gezielt bei Erreichen des vorgesehenen Füllzustandes abgeschlossen werden kann.The combination of the above switch-off criteria enables a particularly economical procedure, since in the case of such print heads which still have significant residual volumes of ink, the refilling process can be specifically completed when the intended filling state is reached.

In den Figuren 3a, 3b und 3c ist das vereinfachte Flußdiagramm zur automatischen Steuerung des Nachfüllvorgangs dargestellt.FIGS. 3a, 3b and 3c show the simplified flow chart for the automatic control of the refilling process.

Durch das Betätigen der Start-Taste (Taster E1) wird die Stromversorgung hergestellt und zunächst überprüft, ob die Eingangsvoraussetzungen erfüllt sind. Soweit ein Systemfehler festgestellt wird, wird dieser zur Anzeige gebracht.Pressing the start button (button E1) establishes the power supply and first checks whether the input requirements have been met. If a system error is found, it will be reported.

Sind alle Eingangsvoraussetzungen erfüllt, kann die Schutzklappe 79 geöffnet werden. Daraufhin ist der Druckkopf 100 einzusetzen, gegebenenfalls ebenfalls der Tintentank 20. Nach dem Schließen der Schutzklappe 79 wird der Füllvorgang gestartet.If all input requirements are met, the protective flap 79 can be opened. Thereupon the print head 100 is to be inserted, possibly also the ink tank 20. After the protective flap 79 is closed, the filling process is started.

Mit dem in Betrieb setzen der Pumpe 40 starten zwei Zeitintervalle, nämlich das Zeitintervall T6, welches die maximale Dauer des Befüllvorgangs vorgibt, sowie das weitere Zeitintervall T3,max, welches den Druckanstieg bei Durchlaufen des ersten Zyklusses überwacht. Sollte der als "Druckniveau P2" bezeichnete obere Schwellwert Po innerhalb des vorgegebenen Zeitintervalls nicht erreicht werden, liegt ein Systemfehler vor. Im Normalfall wird jedoch der obere Schwellwert Po rechtzeitig erreicht und die Pumpe 40 wird abgeschaltet. Beim ersten Zyklus wird zusätzlich eine Dichtheitsprüfung durchgeführt, die im Falle einer detektierten Leckage den Nachfüllvorgang abbricht und durch Umsteuern der Förderpumpe 40 den Druckabbau einleitet und den erforderlichen Unterdruck im Tintenvorratsraum 105 herstellt.When the pump 40 is started, two time intervals start, namely the time interval T6, which specifies the maximum duration of the filling process, and the further time interval T3, max, which monitors the pressure increase when the first cycle is completed. If the upper threshold value Po designated as “pressure level P2” is not reached within the predetermined time interval, there is a system error. In normal cases, however, the upper threshold value Po is reached in good time and the pump 40 is switched off. In the first cycle, a leak test is additionally carried out, which stops the refilling process in the event of a detected leak and, by reversing the feed pump 40, initiates the pressure reduction and the required negative pressure in the Ink supply room 105 produces.

Soweit das Dichtheitskriterium positiv erfüllt ist, wird unmittelbar beim Abschalten der Förderpumpe 40 das Zeitintervall T3 gestartet und dahingehend überwacht, ob der als "Druckniveau P1" bezeichnete untere Schwellwert Pu innerhalb des maximal vorgesehenen Zeitintervalls T3,max erreicht wird. Ist dies der Fall, wird die Förderpumpe 40 erneut gestartet und der Zyklus beginnt von neuem.Insofar as the tightness criterion is met positively, the time interval T3 is started immediately when the feed pump 40 is switched off, and it is monitored whether the lower threshold value Pu referred to as “pressure level P1” is reached within the maximum intended time interval T3, max. If this is the case, the feed pump 40 is started again and the cycle begins again.

Der Zyklus wird nunmehr so oft durchlaufen, bis entweder das untere Druckniveau (Schwellwert Pu) während des maximal vorgegebenen Teilintervalls T3,max nicht mehr erreicht wird oder aber die maximal vorgegebene Befüllzeit T6 abgelaufen ist.The cycle is now repeated until either the lower pressure level (threshold value Pu) is no longer reached during the maximum predetermined subinterval T3, max or the maximum predetermined filling time T6 has expired.

Danach wird durch Umkehr der Förderrichtung Tinte zurück in den Tintentank 20 gefördert, bis der Überdruck in der Leitung 30 vollständig abgebaut und anschließend der vorgesehene Unterdruck im Tintenvorratsraum 105 erreicht ist. Nach Ablauf einer kurzen Wartezeit für einen internen Druckausgleich kann die Schutzklappe 79 geöffnet und der Druckkopf 100 betriebsfertig genommen werden.Then, by reversing the conveying direction, ink is conveyed back into the ink tank 20 until the overpressure in the line 30 is completely reduced and then the intended underpressure in the ink supply space 105 is reached. After a short waiting time for an internal pressure equalization, the protective flap 79 can be opened and the print head 100 can be taken ready for operation.

BezugszeichenlisteReference list

1111
Platinecircuit board
1212th
Leuchtdiodeled
2020th
TintentankInk tank
2222
Gehäusecasing
3030th
Leitungmanagement
3131
Leitungmanagement
3232
Leitungmanagement
3333
Leitungmanagement
3434
Leitungmanagement
3535
Leitungmanagement
4040
SchlauchpumpePeristaltic pump
4545
PumpenmotorPump motor
7070
GehäuseunterteilLower part of the housing
7171
GehäuseoberteilUpper part of the housing
7575
Halterungbracket
7979
SchutzklappeProtective flap
8080
FüllstutzenFiller neck
9090
SchlauchverteilerHose distributor
9191
KanüleCannula
9292
SchlauchverteilerHose distributor
100100
DruckkopfPrinthead
101101
DüsenplatteNozzle plate
102102
AustrittsöffnungenOutlet openings
105105
TintenvorratsraumInk supply room
E2E2
TasterButton
E3E3
SensorelementSensor element
E8E8
SensorelementSensor element
maxMax
MaximalwertMaximum value
PP
Druckpressure
PoButt
oberer Schwellwertupper threshold
PuPu
unterer Schwellwertlower threshold
T1T1
ZeitintervallTime interval
T3T3
ZeitintervallTime interval
T6T6
ZeitintervallTime interval

Claims (13)

Verfahren zum Wiederbefüllen einer Tintenpatrone bzw. eines Druckkopfs eines Tintenstrahldruckers oder dergleichen, mit einem die Tinte aufnehmenden Tintenvorratsraum, welcher in Fluidverbindung mit Austrittsöffnungen einer Düsenplatte steht und in welchem ein Unterdruck herrscht, der unbeabsichtigtes Austreten von Tinte durch die Austrittsöffnungen der Düsenplatte verhindert,
gekennzeichnet durch wenigstens folgende Verfahrensschritte: a) Herstellen einer abgedichteten Fluidverbindung zwischen der Düsenplatte (101) und einem Tintentank (20). b) Fördern von Tinte aus dem Tintentank (20) in den Tintenvorratsraum (105) in Zyklen durch abwechselndes in Betrieb setzen und Stillsetzen einer Förderpumpe (40). c) Beenden des Förderns von Tinte bei Erreichen eines vorgegebenen Abschaltkriteriums. d) Rückfördern von Tinte in den Tintentank (20) bis zum Erreichen des vorgegebenen Unterdrucks im Tintenvorratsraum (105). e) Lösen der Fluidverbindung.
Method for refilling an ink cartridge or a printhead of an inkjet printer or the like, with an ink supply space which receives the ink and is in fluid communication with outlet openings of a nozzle plate and in which there is a negative pressure which prevents unintentional leakage of ink through the outlet openings of the nozzle plate,
characterized by at least the following process steps: a) Establishing a sealed fluid connection between the nozzle plate (101) and an ink tank (20). b) conveying ink from the ink tank (20) into the ink supply space (105) in cycles by alternately starting and stopping a feed pump (40). c) stopping the delivery of ink when a predetermined switch-off criterion is reached. d) returning ink to the ink tank (20) until the specified negative pressure in the ink supply space (105) is reached. e) Loosening the fluid connection.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Bereich vor der Düsenplatte (101) herrschende Druck überwacht und die Förderpumpe (40) jeweils - bei Erreichen eines vorgegebenen oberen Schwellwertes (Po) stillgesetzt, und - bei Erreichen eines vorgegebenen unteren Schwellwertes (Pu) in Betrieb gesetzt wird.Method according to claim 1, characterized in that the pressure prevailing in the area in front of the nozzle plate (101) monitors and the feed pump (40) in each case - stopped when a predetermined upper threshold value (Po) is reached, and - put into operation when a predetermined lower threshold value (Pu) is reached becomes. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Schwellwert (Po) im Bereich zwischen ca. 0,8 und 1,0 bar Überdruck liegt.Method according to claim 2, characterized in that the upper threshold value (Po) lies in the range between approximately 0.8 and 1.0 bar overpressure. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Schwellwert (Pu) im Bereich zwischen ca. 0,0 und 0,2 bar Überdruck liegt.Method according to Claim 2 or 3, characterized in that the lower threshold value (Pu) is in the range between approximately 0.0 and 0.2 bar overpressure. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Abschaltkriterium der Ablauf eines Zeitintervalls (T6) verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the expiry of a time interval (T6) is used as the switch-off criterion. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitintervall (T6) so bemessen ist, daß die geförderte Tinte in etwa dem nominellen Aufnahmevolumen des Tintenvorratsraums (105) entspricht.Method according to Claim 5, characterized in that the time interval (T6) is dimensioned such that the delivered ink approximately corresponds to the nominal receiving volume of the ink supply space (105). Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitintervall (T6) in Abhängigkeit der während eines bestimmten Zeitintervalls zu Beginn des Wiederbefüllvorgangs, vzw. während der ersten 60 sec., erreichten Zahl von Zyklen festgelegt wird.A method according to claim 5, characterized in that the time interval (T6), depending on the during a certain time interval at the beginning of the refilling process, vzw. during the first 60 seconds, the number of cycles reached is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Abschaltkriterium überwacht wird, ob der im Bereich vor der Düsenplatte (101) herrschende Druck vor Ablauf eines bestimmten Zeitintervalls (T3,max) auf den unteren Schwellwert (Pu) abgesunken ist, wobei das Zeitintervall (T3, max) bei jedem Stillsetzen der Förderpumpe (40) infolge des Erreichens des oberen Schwellwertes (Po) neu beginnt.Method according to one of Claims 2 to 7, characterized in that the switch-off criterion is monitored whether the pressure prevailing in the area in front of the nozzle plate (101) has dropped to the lower threshold value (Pu) before a certain time interval (T3, max) has elapsed, the time interval (T3, max) restarts each time the feed pump (40) is stopped as a result of the upper threshold value (Po) being reached. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitintervall (T3,max) etwa der zwei- bis dreifachen Zeitdauer (T3) beträgt, die im Falle eines im wesentlichen leeren Tintenvorratsraums (105) verstreicht, bis der Druck nach dem Stillsetzen der Förderpumpe (40) vom oberen Schwellwert (Po) auf den unteren Schwellwert (Pu) absinkt.A method according to claim 8, characterized in that the time interval (T3, max) is approximately two to three times the time period (T3) which elapses in the case of an essentially empty ink supply space (105) until the pressure after the feed pump has stopped ( 40) drops from the upper threshold (Po) to the lower threshold (Pu). Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Abschaltkriterium überwacht wird, ob der im Bereich vor der Düsenplatte (101) herrschende Druck vor Ablauf eines bestimmten Zeitintervalls (T1,max) den oberen Schwellwert (Po) erreicht hat, wobei das Zeitintervall (T1, max) bei jedem in Betrieb setzen der Förderpumpe (40) infolge des Erreichens des unteren Schwellwerts (Pu) neu beginnt.Method according to one of Claims 2 to 7, characterized in that the switch-off criterion is monitored as to whether the pressure prevailing in the area in front of the nozzle plate (101) has reached the upper threshold value (Po) before a certain time interval (T1, max), whereby the time interval (T1, max) restarts each time the feed pump (40) is started as a result of the lower threshold value (Pu) being reached. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitintervall (T1,max) ca. 90 bis 95% derjenigen Zeitdauer (T1) beträgt, die im Falle eines im wesentlichen leeren Tintenvorratsraums (105) verstreicht, bis der Druck nach dem in Betrieb setzen der Förderpumpe vom unteren Schwellwert (Pu) auf den oberen Schwellwert (Po) ansteigt.Method according to Claim 10, characterized in that the time interval (T1, max) is approximately 90 to 95% of the time period (T1) which elapses in the case of an essentially empty ink supply space (105) until the pressure comes on after that the feed pump rises from the lower threshold value (Pu) to the upper threshold value (Po). Vorrichtung zum Wiederbefüllen einer Tintenpatrone bzw. eines Druckkopfs (100) eines Tintenstrahldruckers oder dergleichen, mit einem die Tinte aufnehmenden Tintenvorratsraum (105), welcher in Fluidverbindung mit Austrittsöffnungen (102) einer Düsenplatte (101) steht und in welchem ein vorgegebener Unterdruck herrscht, der ein unbeabsichtigtes Austreten von Tinte durch die Austrittsöffnungen (102) der Düsenplatte (101) verhindert, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit - einer Halterung (75), in die die Tintenpatrone oder der Druckkopf (100) einsetzbar ist, - einem Tintentank (20), der über eine Leitung (30) und ein Kopplungsstück (50) mit der Düsenplatte (101) zum Herstellen einer Fluidverbindung abgedichtet verbindbar ist, - einer Förderpumpe (40) mit umkehrbarer Förderrichtung zum Fördern von Tinte aus dem Tintentank (20) in den Tintenvorratsraum (105), sowie - einer den Befüllvorgang steuernde Steuereinrichtung, die auf die Förderpumpe (40) einwirkt. Device for refilling an ink cartridge or a printhead (100) of an inkjet printer or the like, with an ink supply space (105) which receives the ink and is in fluid communication with outlet openings (102) of a nozzle plate (101) and in which a predetermined negative pressure prevails prevents inadvertent leakage of ink through the outlet openings (102) of the nozzle plate (101), for carrying out the method according to one of the preceding claims, with a holder (75) into which the ink cartridge or the print head (100) can be inserted, an ink tank (20) which can be connected in a sealed manner to the nozzle plate (101) via a line (30) and a coupling piece (50) in order to establish a fluid connection, - A feed pump (40) with a reversible conveying direction for conveying ink from the ink tank (20) into the ink reservoir (105), and - A control device controlling the filling process, which acts on the feed pump (40). Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen in der Leitung (30) im Bereich benachbart zur Düsenplatte (101) der einzusetzenden Tintenpatrone oder des einzusetzenden Druckkopfs (100) eingeschalteten Drucksensor.Apparatus according to claim 12, characterized by a pressure sensor which is switched on in the line (30) in the region adjacent to the nozzle plate (101) of the ink cartridge or the print head (100) to be used.
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