EP0749836B1 - Apparatus to prevent nozzle clogging of an inkjet printhead - Google Patents
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- EP0749836B1 EP0749836B1 EP96250110A EP96250110A EP0749836B1 EP 0749836 B1 EP0749836 B1 EP 0749836B1 EP 96250110 A EP96250110 A EP 96250110A EP 96250110 A EP96250110 A EP 96250110A EP 0749836 B1 EP0749836 B1 EP 0749836B1
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- EP
- European Patent Office
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- ink
- nozzle
- nozzles
- solvent
- print head
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- Expired - Lifetime
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters 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
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/165—Prevention or detection of nozzle clogging, e.g. cleaning, capping or moistening for nozzles
- B41J2/16517—Cleaning of print head nozzles
- B41J2/16552—Cleaning of print head nozzles using cleaning fluids
Definitions
- the invention relates to an arrangement for keeping the nozzles of an ink print head clean, in particular an ink print head with large numbers of nozzles.
- ink printheads are intended for use in small, fast printers, which in turn are part of modern machines for franking mail or for printing addresses or for product labeling.
- printing is carried out as a single print in one pass through the recording medium. Because of this much larger printing width, approximately one inch - the number of ink nozzles to be arranged one below the other is considerably larger than for ink print heads for office printers.
- An ink jet printer with several nozzles is known, compare DE 33 11 735 A1, in which detection is carried out using a determination device, when one or more nozzles are for a predetermined Time period is in an unused state, and with the a control device evaluates the result of the determination and for ink is ejected from the applicable nozzles.
- a signal measuring device the printing pause period is measured and with a flushing device before Print rinsing the nozzles used for printing brought about when the print pause is a predetermined period of time exceeds.
- the printer's uptime and the ink consumption by this cleaning principle is essential is increased.
- Another known device for cleaning the nozzle surface of an ink print head has a wiping element which is movably arranged in front of the nozzle surface and, in addition to the ink nozzles, a nozzle from which cleaning fluid is ejected against a deflector orifice and from it is redirected to the nozzle surface.
- the wiping element consists of a belt which contains a plurality of cutouts lying next to one another in the belt direction and which is transported past the nozzle surface in one direction. Depending on the position of the belt, the nozzles are released - cutout - or covered.
- the tape is designed as an endless tape and contained in a tape cassette with a drive.
- the tape lies with one of its cutouts in front of the nozzle openings and releases them for ink ejection.
- cleaning liquid is first discharged dropwise through the cleaning nozzle.
- the belt is then moved so far in its transport direction that, instead of the cutout, the following belt section comes in front of the nozzle surface and covers it.
- the edge of the cutout wipes over the nozzle surface and cleans it of any accumulated dirt.
- this device is only used for rough cleaning of the nozzle surface. A smearing of the nozzle openings when the tape slides past is not excluded, nor is it possible for nozzles to dry out.
- this document also shows the preamble of claim 1 to keep a Ink printhead with a plurality of nozzles is in front of the nozzle surface an anteroom provided by a front wall of the housing the ink printhead is complete.
- a front wall of the housing the ink printhead is complete.
- the expelled Ink droplets pass freely through the front wall.
- In the Anteroom is enriched with moisture via an external connection Air is blown in to accelerate the ink droplets. Whether the airflow actually works in the desired direction is questionable.
- the invention has for its object to find a solution with of all the nozzles of an ink print head both when printing and are protected against dehydration even during printing breaks.
- the nozzles should largely prevent contamination from paper dust be preserved and cleaning when deposits of ink remain be possible on the nozzle surface.
- the vestibule has only a small volume, because the distance between the nozzle surface and the recording medium in the Rule must not exceed 2 mm; consequently, no essential one occurs Solvent consumption and therefore no additional environmental pollution on.
- the solvent is usually colorless, so that Shadow formation due to slightly escaping solvent vapors be prevented on the record carrier. If in the solvent enough volatile components are contained, then the ink printhead temperature is already sufficient for evaporation. Otherwise, the solvent becomes additional when entering the anteroom warmed up. Due to the evaporation will be in the anteroom always a slightly higher pressure compared to the outside atmosphere to adjust.
- This overpressure prevents dust from entering the anteroom and so that it reaches the nozzle surface. If there is ink residue over time have accumulated in the area of the nozzle openings, these will eliminated by rinsing with the solvent. For this purpose the vestibule closed, rinsed and the detergent sucked off and filtered. Appropriately, as usual, the vestibule closed during longer pauses in printing.
- the solution according to the invention is suitable both for ink printheads with piezo actuators and for ink printheads using bubble jet technology. In both cases it is possible to use parts of the ink printhead to implement the solution.
- the vestibule is formed by a corresponding arrangement of the ink print head in its housing, which is required anyway, in that the nozzle surface is set back somewhat in relation to the front wall of the housing. If the ink print head has rows of nozzles, adapted openings are provided in the front wall, the width b of which is greater than the diameter d of a nozzle opening.
- the openings are expediently designed as elongated slots. But it can also be holes. Slots would be easier to make and clean.
- the housing is usually closed with the sealing cap during longer pauses in printing.
- at least one nozzle and its associated channel to the container with the solvent are larger than the other nozzles and their channels.
- a valve is arranged in the channel to prevent unwanted solvent leakage.
- a pump which is inserted in the solvent channel, is actuated for the rinsing process.
- the detergent flows back into the solvent container through an exchangeable filter.
- a heating device is arranged to support the evaporation in the trough-shaped area when the operating temperature of the ink print head is not sufficient to generate sufficient solvent vapors. It is also possible to arrange the heater around the nozzle. This heating device is particularly advantageous if a bubble jet ink print head is used, the ink of which is mixed together in a known manner on a water basis.
- the ink 31 is fed from a container 3 via a common ink supply channel 251 to an individual ink supply channel 25 and from there into an ink pressure chamber 24.
- the ink pressure chamber 24 is driven by actuators, not shown.
- actuators not shown.
- piezo ink print head these are piezo converters or actuators.
- the ink 31 passes from the ink pressure chamber 24 through a nozzle channel 23 to the nozzle or nozzle opening 221 and from there onto a recording medium.
- the antechamber 12 is covered during the flushing process by means of a sealing cap 8 placed on the front wall 11, see also FIG 4.
- the sealing cap 8 is non-positively seated on the front surface of the front wall 11 with a circumferential wiper lip 81.
- a suction plate 82 is interchangeably fastened in the sealing cap 8, in which escaping solvent 41 is bound.
- the suction plate 82 can consist of a fleece or sponge.
- the backflow of the solvent 41 used for rinsing takes place via the nozzles 262 into the solvent channel 292, through an exchangeable filter 6 and through a valve 7 into the container 4, cf. FIG. 4.
- the ink residues contained in the solvent 41 are bound in the filter 6.
- the valve 7 and the pump 5 prevent solvent 41 from getting into the antechamber 12 during this printing operation.
- the vestibule 12 consists of a trough-shaped area 122 located in the edge area and an area 121 in front of the ink nozzles 221.
- the areas 121 and 122 are connected to one another via capillary slots 124, from which the solvent vapors are made from area 122 to area 121.
- the area 122 is designed as a circumferential capillary space.
- the heating device 123 is also located in this.
- the containers 3 for ink 31 and containers 4 for solvents 4, which are shown schematically in the ink print head 2, are kept relatively small and are connected to correspondingly large outer containers in a manner not shown by suitable connections
Landscapes
- Ink Jet (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Reinhaltung der Düsen eines
Tintendruckkopfes, insbesondere eines Tintendruckkopfes mit großen
Düsenzahlen.
Derartige Tintendruckköpfe sind für den Einsatz in kleinen schnellen
Druckern vorgesehen, die wiederum Bestandteil von modernen Maschinen
zum Frankieren von Postgut oder zum Drucken von Adressen
oder zur Produktbeschriftung sind.
Im Unterschied zum üblichen Bürodrucker mit zeilenweisem Abdruck
erfolgt der Druck als einmaliger Abdruck in einem Durchlauf des Aufzeichnungsträgers.
Auf Grund dieser wesentlich größeren Druckbreiteungefähr
ein Inch - ist die Anzahl untereinander anzuordnender Tintendüsen
erheblich größer als bei Tintendruckköpfen für Bürodrucker.
Um den modernen Komfort - Klischees mit Wort- und Bildzeichen - für
Frankiermaschinen mit guter Druckqualität zu erfüllen, sind Druckauflösungen
von annähernd 200 dpi - dots per inch - erforderlich. Das bedeutet
Tintendruckköpfe mit 200 Düsen.
Bei diesen Druckköpfen soll gewährleistet sein, daß sicherheitstechnisch
relevante Druckbilddaten, wie Wert, Datum und
Maschinennummer bei Frankiermaschinen, ohne Druckpunktausfälle
gedruckt werden.
Da mit schnelltrocknenden Tinten gearbeitet werden muß, ist die Gefahr
groß, daß die Tinte in den Düsen eintrocknet, die längere Zeit
nicht benutzt werden, oder daß die Düsen durch Ansammlung von
Staub und Tintenresten im Düsenbereich verstopft werden.
Zur Verhinderung beziehungsweise Beseitigung der Düsenverstopfung
ist eine Vielzahl unterschiedlicher Lösungen bekannt, wie Abdecken
und Absaugen der Düsenfläche des Tintendruckkopfes, Ausstoßen von
Tinte durch alle Düsen, Abwischen der Düsenfläche mit einer Abwischlippe
und Zuführen von Reinigungsmittel zur Düsenoberfläche,
siehe DE 38 10 698 C2 und EP 0 285 155 A1.
Allen diesen Maßnahmen ist gemeinsam, daß sie ausschließlich in den
Druckpausen erfolgen, deren Abstand bei Viel- und Langzeitdruckern -
wie Frankiermaschinen - zeitlich weit auseinander liegen können. Verstopfungen
sind demzufolge wahrscheinlich.The invention relates to an arrangement for keeping the nozzles of an ink print head clean, in particular an ink print head with large numbers of nozzles.
Such ink printheads are intended for use in small, fast printers, which in turn are part of modern machines for franking mail or for printing addresses or for product labeling.
In contrast to the conventional office printer with line-by-line printing, printing is carried out as a single print in one pass through the recording medium. Because of this much larger printing width, approximately one inch - the number of ink nozzles to be arranged one below the other is considerably larger than for ink print heads for office printers. In order to meet modern convenience - clichés with word and picture symbols - for franking machines with good print quality, print resolutions of approximately 200 dpi - dots per inch - are required. That means ink printheads with 200 nozzles.
With these print heads, it should be ensured that safety-relevant print image data, such as value, date and machine number in franking machines, are printed without loss of printing points.
Since quick-drying inks have to be used, there is a great risk that the ink will dry out in the nozzles that are not used for a long time, or that the nozzles will become blocked due to the accumulation of dust and ink residue in the nozzle area.
A large number of different solutions are known for preventing or eliminating nozzle clogging, such as covering and suctioning off the nozzle surface of the ink print head, ejecting ink through all nozzles, wiping the nozzle surface with a wiping lip and supplying cleaning agent to the nozzle surface, see DE 38 10 698 C2 and EP 0 285 155 A1.
All these measures have in common that they only take place during the printing pauses, the spacing of which can be far apart in time for long-term printers such as franking machines. As a result, constipation is likely.
Es ist ein Tintenstrahldrucker mit mehreren Düsen bekannt, vergleiche DE 33 11 735 A1, bei dem mit einer Ermittlungseinrichtung erfaßt wird, wenn sich eine Düse oder mehrere Düsen für eine vorbestimmte Zeitdauer in einem unbenutzten Zustand befindet/n, und bei dem mit einer Steuereinrichtung das Ermittlungsergebnis ausgewertet und für die zutreffenden Düsen ein Tintenausstoß veranlaßt wird. Anders gesagt, mit einer Signalmeßeinrichtung wird die Druckpausen-Zeitdauer gemessen und mit einer Durchspüleinrichtung wird vor dem Drucken das Durchspülen der für das Drucken verwendeten Düsen herbeigeführt, wenn die Druckpause eine vorbestimmte Zeitdauer überschreitet. Um einigermaßen sicher zu sein, daß die Düsen auch wirklich funktionstüchtig bleiben, müssen die Druckpausen relativ kurz sein, demzufolge ist zwecks Reinigung der Schreibbetrieb zu unterbrechen, wodurch die Einsatzzeit des Druckers herabgesetzt und der Tintenverbrauch durch dieses Reinigungsprinzip wesentlich gesteigert wird.An ink jet printer with several nozzles is known, compare DE 33 11 735 A1, in which detection is carried out using a determination device, when one or more nozzles are for a predetermined Time period is in an unused state, and with the a control device evaluates the result of the determination and for ink is ejected from the applicable nozzles. Different said, with a signal measuring device, the printing pause period is measured and with a flushing device before Print rinsing the nozzles used for printing brought about when the print pause is a predetermined period of time exceeds. To be reasonably certain that the nozzles too printing pauses have to be relatively short must be closed for cleaning purposes interrupt, reducing the printer's uptime and the ink consumption by this cleaning principle is essential is increased.
Es ist weiterhin ein Deckel für die Düsen eines mit schnelltrocknenden
Tinten arbeitenden Unterdrucktintendruckkopfes bekannt, vergleiche
EP 0 173 939 A1. Mit dem Deckel soll einerseits verhindert werden,
daß die Tinte an den Düsenenden in den Druckpausen eintrocknet,
andererseits soll gewährleistet sein, daß der Tintenmeniskus weder
berührt noch zurückgedrückt wird.
Zu diesem Zweck weist der Deckel ein umlaufendes Dichtelement und
eine Membran auf, die im auf die Düsenfläche aufgesetzten Zustand
des Deckels eine Druckkammer bilden. Die Eigenspannung der Membran
ist dabei kleiner gewählt als die Oberflächenspannung der Tintenmenisken.
In dieser relativ kleinen Druckkammer tritt eine schnelle
Sättigung der Luft mit Feuchtigkeit infolge zunächst verdunstender
Tintenlösungsmittel ein, so daß über kürzere Druckpausen ein Eintrocknen
der Düsen vermieden wird. Einen Schutz gegen das Eintrocknen
von Düsen, die während des Betriebes längere Zeit nicht benutzt
werden, bietet diese Anordnung allerdings nicht.A cover for the nozzles of a vacuum ink print head working with fast-drying inks is also known, compare EP 0 173 939 A1. The cover is intended on the one hand to prevent the ink from drying out at the nozzle ends during the printing pauses, and on the other hand to ensure that the ink meniscus is neither touched nor pushed back.
For this purpose, the cover has a circumferential sealing element and a membrane, which form a pressure chamber when the cover is placed on the nozzle surface. The inherent tension of the membrane is chosen to be smaller than the surface tension of the ink menisci. In this relatively small pressure chamber, the air quickly becomes saturated with moisture as a result of the ink solvents initially evaporating, so that drying of the nozzles is avoided over shorter printing pauses. However, this arrangement does not offer protection against the drying of nozzles that are not used for a long time during operation.
Eine andere bekannte Vorrichtung, vergleiche DE 38 25 045 A1 und
DE 38 25 046 A1, zum Reinigen der Düsenfläche eines Tintendruckkopfes
besitzt ein vor der Düsenfläche beweglich angeordnetes
Wischelement und zusätzlich zu den Tintendüsen eine Düse, aus der
Reinigungsflüssigkeit gegen eine Abweisblende ausgestoßen und von
dieser auf die Düsenfläche umgeleitet wird. Das Wischelement besteht
aus einem Band, das in Bandrichtung eine Mehrzahl von nebeneinanderliegenden
Ausschnitten enthält und das in einer Richtung an der
Düsenfläche vorbeitransportiert wird. Je nach Stellung des Bandes
werden die Düsen freigegeben - Ausschnitt - oder verdeckt. Das Band
ist als Endlosband ausgebildet und in einer Bandkassette mit Antrieb
enthalten. Im Druckbetrieb liegt das Band mit einem seiner Ausschnitte
vor den Düsenöffnungen und gibt diese zum Tintenausstoß frei. Beim
Wechsel von Druckbetrieb zur Druckpause wird zunächst durch die
Reinigungsdüse Reinigungsflüßigkeit tropfenweise ausgestoßen. Anschließend
wird das Band in seine Transportrichtung so weit fortbewegt,
daß anstelle des Ausschnitts der folgende Bandabschnitt vor die
Düsenfläche gelangt und diese abdeckt. Dabei wischt der Ausschnitt
mit seiner Kante über die Düsenfläche hinweg und reinigt diese dabei
von angelagerten Verschmutzungen.
Wie offensichtlich ist, dient diese Vorrichtung lediglich zur Grobreinigung
der Düsenfläche. Ein Verschmieren der Düsenöffnungen beim
Vorbeigleiten des Bandes ist nicht ausgeschlossen, ebenfalls auch
nicht ein Eintrocknen von Düsen.Another known device, compare DE 38 25 045 A1 and DE 38 25 046 A1, for cleaning the nozzle surface of an ink print head has a wiping element which is movably arranged in front of the nozzle surface and, in addition to the ink nozzles, a nozzle from which cleaning fluid is ejected against a deflector orifice and from it is redirected to the nozzle surface. The wiping element consists of a belt which contains a plurality of cutouts lying next to one another in the belt direction and which is transported past the nozzle surface in one direction. Depending on the position of the belt, the nozzles are released - cutout - or covered. The tape is designed as an endless tape and contained in a tape cassette with a drive. During printing, the tape lies with one of its cutouts in front of the nozzle openings and releases them for ink ejection. When changing from printing to printing pause, cleaning liquid is first discharged dropwise through the cleaning nozzle. The belt is then moved so far in its transport direction that, instead of the cutout, the following belt section comes in front of the nozzle surface and covers it. The edge of the cutout wipes over the nozzle surface and cleans it of any accumulated dirt.
As is evident, this device is only used for rough cleaning of the nozzle surface. A smearing of the nozzle openings when the tape slides past is not excluded, nor is it possible for nozzles to dry out.
Bei einem bekannten Verfahren, vergleiche DE 32 03 014 C2
dieses Dokument zeigt den Oberbegriff des Patentanspruchs 1,
zur
Verhinderung des Verstopfens der Düse eines Tintendruckers ist der
Düsenöffnung eine Luftzelle vorgelagert, die wiederum eine mit der
Düsenöffnung ausgerichtete Außenöffnung aufweist, durch die die
Tintentropfen auf den Aufzeichnungsträger fliegen.
Bei Betrieb wird der Tintenstrahl von einem den Tintenstrahl ringförmig
umgebenden Luftstrahl aus der Luftzelle begleitet und somit beschleunigt.
Bei Druckpause wird zur Feuchthaltung der Düse die Außenöffnung
der Luftzelle mittels eines porösen Abdeckkörpers verschlossen
und die Feuchtigkeit in der Luftzelle erhöht, indem Tinte in die Luftzelle
eingelassen wird, während die Luftzelle entlüftet wird.
Zur Einleitung des Druckbetriebes wird die Tinte in der Luftzelle durch
erhöhten Luftdruck aus dieser durch die Außenöffnung hinausgespült.
Zu diesem Zweck wird der Abdeckkörper abgeschwenkt und ein Aufnahmebehälter
für die Tinte vor die Außenöffnung gebracht. Nach
Entleeren der Luftzelle wird die Außenöffnung durch die nachströmende
Luft von Tinte freigeblasen. Der Aufnahmebehälter wird entfernt
und der Aufzeichnungsträger in Position gebracht.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfaßt
- eine impulsbetätigte Druckzelle,
- eine druckmäßig mit der Druckzelle gekoppelte Tintenzelle, die über einen Tintenkanal an eine Tintenpatrone angeschlossen ist,
- eine Luftzelle, die durch eine Wand mit einer ersten Öffnung von der Tintenzelle getrennt ist und die durch eine Außenöffnung mit der Atmosphäre verbunden ist,
- eine Pumpe, die im Betrieb über eine Luftleitung mit der Luftzelle verbunden ist und die die Luftleitung bei Nichtbetrieb unter Unterdruck setzt,
- eine Abdeckvorrichtung, die vor die Außenöffnung positionierbar ist,
- ein in der Luftleitung enthaltenes Ventil, daß bei nichtdruckendem Betrieb den Druck in der Luftleitung entlastet und zur Vorbereitung des Druckbetriebes den Druck so weit erhöht, daß die in der Luftzelle enthaltene Tinte durch die Außenöffnung hinausgedrückt wird,
- einen in zwei Positionen verstellbaren Auffangbehälter für die aus der Luftzelle gedrückte Tinte,
- einen Tintenstandsensor in der Luftleitung, der die Zufuhr von Tinte abschaltet, wenn er vom Tintenstand erreicht wird.
Der mechanische Aufwand - sowohl ein Abdeckkörper als auch ein Aufnahmebehälter verstellbar außerhalb des Tintenkopfes, dazu eine Pumpe mit Ventil und ein Sensor innerhalb des Tintenkopfes - ist beträchtlich.In a known method, see DE 32 03 014 C2 of this document shows the preamble of
In operation, the ink jet is accompanied by an air jet from the air cell which surrounds the ink jet in a ring and is thus accelerated. When printing is paused, the outer opening of the air cell is closed by means of a porous cover body in order to keep the nozzle moist and the moisture in the air cell is increased by injecting ink into the air cell while the air cell is being vented.
To initiate printing, the ink in the air cell is flushed out of it through the outer opening by increased air pressure. For this purpose, the cover body is pivoted away and a receptacle for the ink is brought in front of the outer opening. After the air cell has been emptied, the outside opening is blown free of ink by the inflowing air. The receptacle is removed and the record carrier is brought into position.
The device for performing the method comprises
- a pulse-operated pressure cell,
- an ink cell coupled in terms of pressure to the pressure cell and connected to an ink cartridge via an ink channel,
- an air cell which is separated from the ink cell by a wall with a first opening and which is connected to the atmosphere by an outer opening,
- a pump which is connected to the air cell via an air line during operation and which pressurizes the air line when not in operation,
- a covering device that can be positioned in front of the outer opening,
- a valve contained in the air line that relieves the pressure in the air line during non-printing operation and increases the pressure in preparation for the printing operation to such an extent that the ink contained in the air cell is pushed out through the outer opening,
- a two-position adjustable container for the ink squeezed out of the air cell,
- an ink level sensor in the air line that shuts off the supply of ink when it is reached by the ink level.
The mechanical effort - both a cover body and a receptacle adjustable outside the ink head, plus a pump with valve and a sensor inside the ink head - is considerable.
Bei einer Anordnung gemäß JP-A-63236654
dieses Dokument zeigt ebenfalls den Oberbegriff des Patentanspruchs 1
zur Reinhaltung eines
Tintendruckkopfes mit einer Mehrzahl von Düsen ist vor der Düsenfläche
ein Vorraum vorgesehen, der durch eine Frontwand des Gehäuses
des Tintendruckkopfes abgeschlossen ist. In der Frontwand sind
gegenüber den Düsen Öffnungen vorhanden, die größer sind als der
Durchmesser einer Düsenöffnung. Auf diese Weise können die ausgestoßenen
Tintentröpfchen die Frontwand ungehindert passieren. In den
Vorraum wird über einen äußeren Anschluß mit Feuchtigkeit angereicherte
Luft eingeblasen, um die Tintentröpfchen zu beschleunigen.
Ob der Luftstrom tatsächlich in die gewünschte Richtung wirkt, ist
fraglich.With an arrangement according to JP-A-63236654
this document also shows the preamble of
Ähnlich sind die Verhältnisse bei einer Lösung gemäß GB-A-2280149,
auch dieses Dokument zeigt den Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zweck der Erfindung ist eine Erhöhung der Zuverlässigkeit von
Tintendruckköpfen der eingangs beschriebenen Art bei geringem
Aufwand.The situation is similar for a solution according to GB-A-2280149,
this document also shows the preamble of
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu finden, mit der alle Düsen eines Tintendruckkopfes sowohl bei Druckbetrieb als auch in Druckpausen gegen Austrocknung geschützt sind. Darüber hinaus sollen die Düsen weitgehend vor Verschmutzung durch Papierstaub bewahrt werden und eine Reinigung bei Ablagerung von Tintenresten auf der Düsenfläche möglich sein.The invention has for its object to find a solution with of all the nozzles of an ink print head both when printing and are protected against dehydration even during printing breaks. About that In addition, the nozzles should largely prevent contamination from paper dust be preserved and cleaning when deposits of ink remain be possible on the nozzle surface.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gemäß dem Hauptanspruch
gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind den
Unteransprüchen entnehmbar.
Auf Grund der vorgeschlagenen Lösung ergeben sich eine Reihe von
Vorteilen.According to the invention, this object is achieved according to the main claim. Further advantageous features of the invention can be found in the subclaims.
The proposed solution offers a number of advantages.
Das Mikroklima aus Lösungsmitteldämpfen während des Druckbetriebes und überwiegend auch in den Druckpausen schützt gleichermaßen alle Düsen vor Eintrocknung. Der Vorraum hat nur ein kleines Volumen, da der Abstand zwischen Düsenfläche und Aufzeichnungsträger in der Regel nicht 2 mm überschreiten darf; es tritt demzufolge kein wesentlicher Lösungsmittelverbrauch und damit auch keine zusätzliche Umweltbelastung ein. Das Lösungsmittel ist üblicherweise farblos, so daß Schattenbildung durch geringfügig austretende Lösungmitteldämpfe auf dem Aufzeichnungsträger verhindert werden. Wenn in dem Lösungsmittel genügend leichtflüchtige Bestandteile enthalten sind, dann reicht für die Verdunstung die Tintendruckkopf-Temperatur bereits aus. Anderenfalls wird das Lösungsmittel beim Eintritt in den Vorraum zusätzlich erwärmt. Auf Grund der Verdampfung wird sich im Vorraum stets ein geringfügig höherer Druck gegenüber der Außenatmosphäre einstellen. Dieser Überdruck verhindert, daß Staub in den Vorraum und damit an die Düsenfläche gelangt. Wenn sich mit der Zeit Tintenreste im Bereich der Düsenöffnungen angesammelt haben, werden diese durch Spülen mit dem Lösungsmittel beseitigt. Zu diesem Zweck wird der Vorraum verschlossen, gespült und das Spülmittel abgesaugt und gefiltert. Zweckmäßigerweise wird der Vorraum, wie auch sonst üblich, während länger anhaltender Druckpausen verschlossen. The microclimate of solvent vapors during printing and mostly also protects during printing breaks all nozzles before drying. The vestibule has only a small volume, because the distance between the nozzle surface and the recording medium in the Rule must not exceed 2 mm; consequently, no essential one occurs Solvent consumption and therefore no additional environmental pollution on. The solvent is usually colorless, so that Shadow formation due to slightly escaping solvent vapors be prevented on the record carrier. If in the solvent enough volatile components are contained, then the ink printhead temperature is already sufficient for evaporation. Otherwise, the solvent becomes additional when entering the anteroom warmed up. Due to the evaporation will be in the anteroom always a slightly higher pressure compared to the outside atmosphere to adjust. This overpressure prevents dust from entering the anteroom and so that it reaches the nozzle surface. If there is ink residue over time have accumulated in the area of the nozzle openings, these will eliminated by rinsing with the solvent. For this purpose the vestibule closed, rinsed and the detergent sucked off and filtered. Appropriately, as usual, the vestibule closed during longer pauses in printing.
Die erfindungsgemäße Lösung ist sowohl für Tintendruckköpfe mit
Piezoaktoren als auch für Tintendruckköpfe in Bubble-Jet-Technik
geeignet. In beiden Fällen ist es möglich, Teile des Tintendruckkopfes
zur Realisierung der Lösung einzusetzen.
Der Vorraum wird durch entsprechende Anordnung des Tintendruckkopfes
in seinem ohnehin erforderlichen Gehäuse gebildet, indem die
Düsenfläche gegenüber der Frontwand des Gehäuses etwas zurückgesetzt
ist. Weist der Tintendruckkopf Düsenreihen auf, so sind in der
Frontwand angepaßte Öffnungen vorgesehen, deren Breite b größer ist
als der Durchmesser d einer Düsenöffnung. Die Öffnungen sind zweckmäßig
als langgezogene Schlitze ausgebildet. Es können aber auch
Bohrungen sein. Schlitze wären einfacher herzustellen und zu reinigen.
Der Vorraum ist über mindestens eine Düse nebst zugeordnetem Kanal
mit einem Behälter für Lösungsmittel für die Tinte verbunden.
Ein Bereich am Rand des Vorraumes ist trogförmig ausgebildet. In
diesen Bereich wird das Lösungsmittel für die Bildung der Lösungsmitteldämpfe
über mindestens eine Düse eingelassen. Diese Düse ist
analog wie die Tintendüsen ausgeführt und weist auch den gleichen
Antrieb - Druckkammer mit Aktor - auf. Auf diese Weise kann die Lösungsmittelzufuhr
in gewünschter feiner Dosierung erfolgen. Zur Unterstützung
dieses Effektes ist dieser Teil des Vorraumes als Kapillarraum
ausgebildet. Die Düse nebst Versorgung ist vorteilhafterweise
Bestandteil des Tintendruckkopfes. Es ist aber auch möglich, beide in
das Gehäuse zu integrieren.
Der andere Bereich des Vorraumes ist zur Aufnahme der Lösungsmitteldämpfe
vorgesehen und umfaßt den gesamten Bereich vor den Tintendüsen.
Der trogförmige Bereich ist mit dem übrigen Bereich des Vorraumes
über Schlitze verbunden.
Benachbart zum Gehäuse ist eine Dichtkappe so verstellbar gelagert,
daß sie kraftschlüssig vor die Frontwand angeordnet werden kann. Der
Bewegungsablauf wird dabei so gestaltet, daß eine mit der Dichtkappe
gekoppelte Wischlippe über die Öffnungen/Schlitze in Wischbewegung
geführt wird. Dabei werden Staubablagerungen auf der Frontwand
abgestreift. In der Dichtkappe ist eine Saugplatte austauschbar angeordnet,
mit der die Öffnungen fest abgedichtet werden. Die Saugplatte
kann aus Schaumstoff oder Filz bestehen, so daß bei Spülvorgängen
im Vorraum Flüssigkeitsreste aus den Öffnungen aufgesaugt und ein
Abtropfen vermieden werden. Das Gehäuse wird in der Regel bei
längeren Druckpausen mit der Dichtkappe verschlossen.
Um Reinigungs- beziehungsweise Spülabläufe am Tintendruckkopf
schnell vornehmen zu können, sind mindestens eine Düse und ihr
zugehöriger Kanal zum Behälter mit dem Lösungsmittel größer
ausgebildet, als die übrigen Düsen und ihre Kanäle.
Um ein ungewolltes Ausfließen von Lösungsmittel zu verhindern, ist ein
Ventil im Kanal angeordnet. Für den Spülvorgang wird eine Pumpe
betätigt, die im Lösungsmittelkanal eingesetzt ist. Das Spülmittel fließt
über ein auswechselbares Filter in den Lösungsmittelbehälter zurück.
Um eine gute Verteilung der Lösungsmitteldämpfe im Vorraum und ein
effektives Spülen zu gewährleisten, ist der Abstand zwischen Innenseite,
Frontwand und Düsenfläche so groß, daß eine Kapillarwirkung
ausgeschlossen ist.
Eine Heizvorrichtung ist zur Unterstützung der Verdampfung im trogförmigen
Bereich für den Fall angeordnet, wenn die Betriebstemperatur
des Tintendruckkopfes nicht ausreicht, um genügend Lösungsmitteldämpfe
zu bilden.
Es ist auch möglich, die Heizvorrichtung um die Düse herum anzuordnen.
Diese Heizvorrichtung ist besonders von Vorteil, wenn ein Bubble-Jet-Tintendruckkopf
verwendet wird, dessen Tinte in bekannter Weise
auf Wasserbasis zusammengemischt ist.The solution according to the invention is suitable both for ink printheads with piezo actuators and for ink printheads using bubble jet technology. In both cases it is possible to use parts of the ink printhead to implement the solution.
The vestibule is formed by a corresponding arrangement of the ink print head in its housing, which is required anyway, in that the nozzle surface is set back somewhat in relation to the front wall of the housing. If the ink print head has rows of nozzles, adapted openings are provided in the front wall, the width b of which is greater than the diameter d of a nozzle opening. The openings are expediently designed as elongated slots. But it can also be holes. Slots would be easier to make and clean. The vestibule is connected to a container for solvents for the ink via at least one nozzle and associated channel.
An area at the edge of the anteroom is trough-shaped. The solvent for the formation of the solvent vapors is admitted into this area via at least one nozzle. This nozzle is designed in the same way as the ink nozzles and also has the same drive - pressure chamber with actuator. In this way, the solvent can be supplied in the desired fine dosage. To support this effect, this part of the antechamber is designed as a capillary space. The nozzle and supply is advantageously part of the ink print head. However, it is also possible to integrate both into the housing.
The other area of the vestibule is intended to receive the solvent vapors and covers the entire area in front of the ink nozzles.
The trough-shaped area is connected to the rest of the antechamber via slots.
A sealing cap is adjustably mounted adjacent to the housing so that it can be non-positively arranged in front of the front wall. The sequence of movements is designed so that a wiper lip coupled to the sealing cap is wiped over the openings / slots. Dust deposits are wiped off on the front wall. A suction plate is interchangeably arranged in the sealing cap, with which the openings are tightly sealed. The suction plate can be made of foam or felt, so that liquid residues are sucked up from the openings during flushing operations in the anteroom and dripping is avoided. The housing is usually closed with the sealing cap during longer pauses in printing.
In order to be able to carry out cleaning or rinsing processes on the ink print head quickly, at least one nozzle and its associated channel to the container with the solvent are larger than the other nozzles and their channels.
A valve is arranged in the channel to prevent unwanted solvent leakage. A pump, which is inserted in the solvent channel, is actuated for the rinsing process. The detergent flows back into the solvent container through an exchangeable filter. In order to ensure a good distribution of the solvent vapors in the anteroom and an effective flushing, the distance between the inside, front wall and nozzle surface is so large that a capillary effect is excluded.
A heating device is arranged to support the evaporation in the trough-shaped area when the operating temperature of the ink print head is not sufficient to generate sufficient solvent vapors.
It is also possible to arrange the heater around the nozzle. This heating device is particularly advantageous if a bubble jet ink print head is used, the ink of which is mixed together in a known manner on a water basis.
Die Erfindung wird nachstehend am Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Es zeigen:
- Fig. 1
- Eine perspektivische Ansicht eines Tintendruckkopfes mit Gehäuse; im Frontbereich teilweise geschnitten,
- Fig. 2
- eine perspektivische Ansicht eines Tintendruckkopfes mit Gehäuse und aufgesetzter Dichtkappe; stufenweise geschnitten,
- Fig. 3
- einen Längsschnitt durch einen Tintendruckkopf entlang einer Düsenreihe mit gleichen Düsen,
- Fig. 4
- einen Längsschnitt durch einen Tintendruckkopf mit aufgesetzter Dichtkappe entlang einer Düsenreihe mit unterschiedlichen großen Düsen.
Show it:
- Fig. 1
- A perspective view of an ink printhead with a housing; partially cut in the front area,
- Fig. 2
- a perspective view of an ink printhead with housing and attached sealing cap; gradually cut,
- Fig. 3
- a longitudinal section through an ink print head along a row of nozzles with the same nozzles,
- Fig. 4
- a longitudinal section through an ink print head with a sealing cap attached along a row of nozzles with different sized nozzles.
Die Figuren sind zur Erleichterung der Darstellung und des Verständnisses schematisiert gezeichnet.The figures are for ease of illustration and understanding drawn schematically.
Gemäß Fig. 1 ist ein Tintendruckkopf 2 in einem Gehäuse 1 gelagert.
Der Tintendruckkopf 2 weist vier Düsenreihen 22 mit Düsen 221 für
Tinte 31 und Düsen 26, 261 für Lösungsmittel 41 auf, siehe auch Fig.3.
Eine Heizvorrichtung 123 dient zur Erzeugung von Lösungsmitteldämpfen
411. In die Frontwand 11 des Gehäuses 1 sind schlitzförmige Öffnungen
111 eingeformt. Die Schlitze 111 fluchten mit den Düsenreihen
22 in Tintenflugrichtung. Die Breite b eines Schlitzes 111 ist gegenüber
dem Durchmesser d einer Düse 221, 26 so viel größer gestaltet, daß
die Tintentropfen unbehindert den Schlitz 111 passieren können.
Der Durchmesser e einer vergrößerten Düse 261 für Lösungsmittel 41
ist so bemessen, daß der Vorraum 12 genügend schnell mit Lösungsmittel
41 gefüllt und durchspült wird. Der Vorraum 12 wird durch das
Volumen zwischen Frontwand 11 und Düsenfläche 21 gebildet.1, an
The diameter e of an
Entsprechend Fig. 2 wird die Tinte 31 aus einem Behälter 3 über einen
gemeinsamen Tintenversorgungskanal 251 zu einem individuellen
Tintenversorgungskanal 25 und von diesem in eine Tintendruckkammer
24 geleitet. Die Tintendruckkammer 24 wird durch nicht
dargestellte Aktoren angetrieben. Bei einem Piezo-Tintendruckkopf
sind das Piezowandler beziehungsweise -aktoren. Bei einem Bubble-Jet-Tintendruckkopf
sind das Heizwiderstände in Form von Emitterwiderständen
in Transistor-Treiberschaltkreisen. Aus der Tintendruckkammer
24 gelangt die Tinte 31 durch einen Düsenkanal 23 zur Düse
beziehungsweise Düsenöffnung 221 und aus dieser auf einen
Aufzeichnungsträger.
Das Lösungsmittel 41 wird zwecks Erzeugung von Lösungsmitteldämpfen
411 aus einem Behälter 4 über einen Lösungsmittelversorgungskanal
29 zu einer Lösungsmitteldruckkammer 28 und von dieser über
einen Düsenkanal 27 zu einer Düse 26 geleitet, siehe dazu auch
Fig. 3.
Die Lösungsmitteldruckkammer 28 wird in gleicher Weise angetrieben,
wie die Tintendruckkammer 24. Eine Spülung ist zwar grundsätzlich
auch über diesen Weg möglich mit entsprechend größerer Ansteuerenergie
und längerer Füllzeit für den Vorraum 12, aber nicht
effektiv. 2, the
The solvent 41 is passed from a
The
Zu diesem Zweck besteht eine weitere Verbindung vom Behälter 4
durch einen vergrößerten Lösungsmittelkanal 291 über eine Pumpe 5
zu einer vergrößerten Düsenöffnung 261 in den Vorraum 12. Der Vorraum
12 ist beim Spülvorgang mittels einer auf die Frontwand 11 aufgesetzten
Dichtkappe 8 abgedeckt, siehe dazu auch Fig. 4.
Die Dichtkappe 8 sitzt mit einer umlaufenden Wischlippe 81 auf der
Frontfläche der Frontwand 11 kraftschlüssig auf. In der Dichtkappe 8 ist
eine Saugplatte 82 auswechselbar befestigt, in der austretendes Lösungsmittel
41 gebunden wird. Die Saugplatte 82 kann aus einem Vlies
oder Schwamm bestehen. Der Rückfluß des zur Spülung dienenden
Lösungsmittels 41 erfolgt über die Düsen 262 in den Lösungsmittelkanal
292, durch ein auswechselbares Filter 6 und durch ein
Ventil 7 in den Behälter 4, vergleiche Fig. 4.
Die im Lösungsmittel 41 enthaltenen Tintenreste werden in dem Filter 6
gebunden. Das Ventil 7 und die Pumpe 5 verhindern, daß Lösungsmittel
41 während des Druckbetriebes über diesen Weg in den
Vorraum 12 gelangt.For this purpose, there is a further connection from the
The sealing
The ink residues contained in the solvent 41 are bound in the
Wie den Fig. 3 und 4 weiter zu entnehmen ist, besteht der Vorraum 12
aus einem im Randbereich liegenden trogförmigen Bereich 122 und
einem Bereich 121 vor den Tintendüsen 221. Die Bereiche 121 und
122 sind über kapillarische Schlitze 124 miteinander verbunden, aus
denen die Lösungsmitteldämpfe vom Bereich 122 in den Bereich 121
gelangen. Der Bereich 122 ist als umlaufender Kapillarraum
ausgebildet. In diesem befindet sich auch die Heizvorrichtung 123.
Die im Tintendruckkopf 2 schematisch dargestellten Behälter 3 für Tinte
31 und Behälter 4 für Lösungsmittel 4 werden relativ klein gehalten
und sind durch geeignete Verbindungen in nicht näher gezeigter Weise
mit entsprechend großen Außenbehältern verbunden 3 and 4, the vestibule 12 consists of a trough-shaped
The
- 11
- Gehäuse für TintendruckkopfHousing for ink printhead
- 1111
- Frontwand des GehäusesFront wall of the housing
- 111111
-
schlitzförmige Öffnung/en in der Frontwand 11, Schlitzeslot-shaped opening (s) in the
front wall 11, slots - 1212th
- VorraumAnteroom
- 121121
-
Bereich des Vorraums 12 für Lösungsmitteldämpfe 411Area of
vestibule 12 forsolvent vapors 411 - 122122
- trogförmiger Bereich des Vorraumes 12 für Lösungsmittel 41, Kapillarraumtrough-shaped area of the vestibule 12 for solvent 41, Capillary space
- 123123
- HeizvorrichtungHeater
- 124124
-
Schlitz vom Bereich 122 zum Bereich 121Slot from
area 122 toarea 121 - 22nd
- TintendruckkopfInk printhead
- 2121
-
Düsenfläche des Tintendruckkopfes 2Nozzle area of the
ink print head 2 - 2222
-
Düsenreihe/n im Tintendruckkopf 2Row of nozzles in the
ink printhead 2 - 221221
-
Düsen bzw. Düsenöffnungen für Tinte 31Nozzles or nozzle openings for
ink 31 - 2323
-
Düsenkanäle zu den Tintendruckkammern 24Nozzle channels to the
ink pressure chambers 24 - 2424th
- TintendruckkammerInk pressure chamber
- 2525th
- TintenversorgungskanalInk supply channel
- 251251
- gemeinsamer Tintenversorgungskanalcommon ink supply channel
- 2626
-
Düsen bzw. Düsenöffnungen für Lösungsmittel 41Nozzles or nozzle openings for
solvents 41 - 261261
- vergrößerte Düse bzw. Düsenöffnung für Lösungsmittel 41, zufließendenlarged nozzle or nozzle opening for solvent 41, inflowing
- 262262
- vergrößerte Düse bzw. Düsenöffnung für Lösungsmittel 41, abfließendenlarged nozzle or nozzle opening for solvent 41, draining away
- 2727
-
Düsenkanäle zur Lösungsmitteldruckkammer 28Nozzle channels to the
solvent pressure chamber 28 - 2828
- LösungsmitteldruckkammerSolvent pressure chamber
- 2929
- LösungsmittelversorgungskanalSolvent supply channel
- 291291
- vergrößerter Lösungsmittelversorgungskanal, zufließendenlarged solvent supply channel, flowing in
- 292292
- vergrößerter Lösungsmittelkanal, abfließendenlarged solvent channel, draining
- 33rd
- Behälter für TinteInk containers
- 3131
- Tinteink
- 44th
- Behälter für LösungsmittelContainers for solvents
- 4141
- Lösungsmittel für TinteInk solvent
- 411411
- Lösungsmitteldämpfe Solvent vapors
- 55
- Pumpepump
- 66
- Filterfilter
- 77
-
Ventil im Kanal 262Valve in
channel 262 - 88th
- DichtkappeSealing cap
- 8181
- WischlippeWiper lip
- 8282
- SaugplatteSuction plate
- bb
-
Breite der Schlitze 111Width of the
slots 111 - dd
-
Durchmesser der Düsen 221, 26Diameter of the
221, 26nozzles - ee
-
Durchmesser der vergrößerten Düsen 261, 262Diameter of the
261, 262enlarged nozzles
Claims (7)
- An arrangement for keeping clean the nozzles of an ink print head, in particular of an ink print head with a large number of nozzles having, in front of its nozzle area, an anteroom that is closed by a front wall of the ink print head housing in which openings are provided in front of the nozzles that are bigger than the diameter of a nozzle opening,
characterized by the following features:the anteroom (12) is connected by at least one nozzle (26, 261, 262) and the associated channels (27, 29, 291, 292) with a receptacle (4) for solvent (41) for the ink (31), at least one nozzle (261, 262) and the channel (291, 292) assigned to it being bigger than the other nozzles (221, 26) and their respective channels (23,27),
said nozzle (26, 261, 262) being closable by means of a valve (7),
that a pump (5) being arranged in at least one channel (27, 291, 292), that a replaceable filter (6) being arranged in at least one channel (292);the openings (111) in the front wall (11) have the form of oblong slots, one slot being provided for each line of nozzles (22) of the ink print head (2) composed of ink print modules;the anteroom (12) has a trough-shaped area (122) for the solvent (41) and an area (121) for the solvent vapours (411), the trough-shaped area (122) being formed as a capillary space with capillary slits (124) to the area (121) for the solvent vapours and being provided with a heating device and the area (121) for the solvent vapours being dimensioned in such manner that a capillary effect is excluded;a sealing cap (8) for the front wall (11) with the openings (111) is adjustably provided adjacent to the housing (1). - An arrangement according to Claim 1, characterized in that the nozzle (26, 261, 261) and the associated channel (27, 291, 292) for the solvent (41) are integrated in the ink print head (2).
- An arrangement according to Claim 1, characterized in that the drive for at least one nozzle (26) is formed analogously to the drive for the ink nozzles (221).
- An arrangement according to Claim 1, characterized in that the nozzle (26, 261, 261) and the associated channel (27, 291, 292) for the solvent (41) are formed into the housing (1).
- An arrangement according to Claim 1, characterized in that a heating device (123) is arranged in the area of nozzle (262).
- An arrangement according to Claim 1, characterized in that the sealing cap (8) is provided with a wiping lip (81).
- An arrangement according to Claim 1, characterized in that a replaceable suction plate (82) is provided in the sealing cap (8).
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