DE10224066A1

DE10224066A1 - Ink printing head protection device for protecting ink printing heads from drying out seals spray nozzles hermetically during pauses in printing by active moistening with a solvent in a vapor phase

Info

Publication number: DE10224066A1
Application number: DE2002124066
Authority: DE
Inventors: Thomas Wartmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2003-12-11

Abstract

Three color cartridges (K1-K3) for print heads (DRK) fit on a moistening device. Sealing lips (DK) can be O-rings/soft rubber parts. Friction force during insertion of the print head on the seals must not be too great. The print heads are hermetically sealed and kept in a vapor atmosphere with a heated felt/fabric mat (Fz) soaked with a solvent.

Description

Viele Tintendrucker vereinigen die Tintenpatronen mit aktiven Druckköpfen. Die Tinte aus dem Vorratsbehälter wird dann durch Verdampfen oder durch Elektrostriktion durch Düsen als Tröpfchen auf das Papier gebracht. Many ink printers combine the ink cartridges with active print heads. The ink out the reservoir is then evaporated or by electrostriction through nozzles put on paper as droplets.

In den Druckpausen trocknen die Tintenreste an der Übergangszone des Druckkopfes zu der sie umgebenen Luft. Sie bilden Verkrustungen, die meist nicht oder sehr schwer durch die in die Drucker integrierten Reinigungsprozeduren gelöst werden können. During the printing pauses, the ink residues dry out at the transition zone of the print head the surrounding air. They form incrustations that are usually difficult or impossible to get through the cleaning procedures integrated in the printer can be solved.

Hierzu spritzen z. B. die Drucker im Reinigungszyklus Tinte (für jede Druckfarbe) in einen separaten Auffangbehälter. Manchmal lösen sich die Verkrustungen der Tinte nicht vollständig, sodaß durch die verstopften Düsen beim Ausdruck ein Streifenmuster entsteht. Diese Art von Reinigung verbraucht im Verhältnis zum Verbrauch beim Ausdruck ein vielfaches an Tinte. Oft kann man in den Auffangbehältern regelrechte Gebirge von eingetrockneter Tinte erkennen. Inject z. B. the printer in the cleaning cycle ink (for each ink) in one separate collection container. Sometimes the incrustations of the ink do not come off completely so that the clogged nozzles create a stripe pattern when printed. This type of cleaning consumes in proportion to the consumption when printing multiples of ink. Often you can really see mountains of Detect dried ink.

Diese Nachteile vermeidet die Erfindung, indem sie insbesondere bei Tintendruckern mit beweglich angeordneten Druckköpfen die Tinte vor dem Austrocknen schützt. The invention avoids these disadvantages, in particular in the case of ink printers Movable printheads protect the ink from drying out.

Die wesentlichen Merkmale der Erfindung sind:
Eine elektrisch betätigte Gummidichtung legt sich in den Ruhepausen um die Druckköpfe. The essential features of the invention are:
An electrically operated rubber seal wraps around the printheads during breaks.

Es findet eine aktive Befeuchtung durch Dampf statt. There is active humidification by steam.

Dieser wird aus einem separaten Wasser- bzw. einem Lösungsmittelvorrat gewonnen. This is obtained from a separate water or solvent supply.

Zusätzlich werden die Düsen bzw. Druckköpfe durch Heißdampf gereinigt. Eine anschließende kurze Tintenspülung bläst die Düsen wieder frei. In addition, the nozzles or print heads are cleaned by superheated steam. A then briefly flushing the ink blows the nozzles free again.

Der Austrocknungsschutz verbraucht keine Tinte. The drying protection does not consume ink.

1. State of the art

Ein großes Problem bei den heute erhältlichen Tintenstrahldruckern ist die Tatsache, daß die Tinte in den Druckköpfen bei längeren Druckpausen austrocknet. Bei einigen Druckern gibt es Vorrichtungen, um die Köpfe mechanisch zu reinigen. Vielfach werden jedem Druckvorgang Spülphasen vorangestellt, bei denen alle Düsen gleichzeitig betätigt werden. Die Tinte wird in spezielle Auffangbehälter versprüht. Bei einigen Modellen sind in der Ruheposition der Köpfe Bürsten und ein Staubschutz vorhanden. Trotz dieser Maßnahmen kann das Austrocknen der Tinte nicht verhindert werden. A major problem with the inkjet printers available today is the fact that the ink in the print heads dries out during long pauses in printing. Some printers have devices for mechanically cleaning the heads. Flushing phases, in which all nozzles, are often preceded by each printing process are operated simultaneously. The ink is sprayed into special containers. Some models have brushes and dust protection in the resting position of the heads available. Despite these measures, the ink cannot dry out become.

2. The idea of the invention

Gerade im privaten Bereich werden aus Preisgründen gerne Tintenstrahldrucker eingesetzt. Hier sind die Druckzeiten gegenüber den Pausenzeiten vernachlässigbar. Ein dauernder Einsatz, wie im Bürobereich ist hier nicht gegeben. Deshalb ist es außerordentlich wichtig ein Austrocknen der Tinte zu verhindern. Inkjet printers are often used in the private sector for price reasons. Here, the printing times are negligible compared to the break times. A permanent one Use as in the office area is not given here. That is why it is extremely important prevent the ink from drying out.

Der Grundgedanke der Erfindung ist es, die Druckköpfe nach Gebrauch hermetisch abzudichten und zusätzlich durch das Erzeugen einer Wasser-, oder lösungsmittelhaltigen Atmosphäre in diesem Raum die Tinte ständig feucht und gebrauchsfrisch zu halten. The basic idea of the invention is to make the printheads hermetic after use seal and additionally by generating a water, or solvent-containing atmosphere in this room the ink is constantly moist and keep fresh.

Dies ist wichtig, da man die Druckköpfe nie vollständig abdichten kann und deshalb immer etwas Feuchtigkeit aus der Tinte entweicht. Es gilt erfindungsgemäß diesen Feuchtigkeitsverlust (Lösungsmittelverlust) ständig auszugleichen. This is important because you can never completely seal the printheads and therefore always some moisture escapes from the ink. According to the invention, this applies Compensate for moisture loss (loss of solvent) constantly.

Geht man davon aus, daß die Farben auf einzelne Tintenpatronen K1-K3 aufgeteilt sind, so sind diese in einer gemeinsamen Halterung (HA hier stilistisch als Balken gezeichnet) auf dem Transportschlitten befestigt. Die Düsen jedes Druckkopfes DRK sind nach unten gerichtet. In der Ruhestellung kommen die Düsen genau über der Verdunstungseinrichtung zu liegen. Die Dichtungen DK sorgen für eine möglichst luftdichte Abschottung dieses Luftraumes. Innerhalb des Hohlraumes unterhalb der Druckköpfe liegt ein Vlies Fz. Dies kann ein saugfähiger Filz oder ein Baumwollgewebe sein. Dieses Textilstück entnimmt soviel Lösungsmittel aus dem Vorratsbehälter Ka2, wie es seiner Kapillarkraft entspricht. Der Flüssigkeitsstand in diesem Behälter ist immer niedriger als im Verdunstungsraum HR. Dadurch kann dieser nie vollaufen. If one assumes that the colors are divided into individual ink cartridges K1-K3, then they are in a common holder (HA stylized here as a bar) attached to the transport carriage. The nozzles of each DRK printhead are down directed. In the rest position, the nozzles come exactly above the evaporation device to lie. The DK seals ensure that this is sealed off as airtight as possible Airspace. A fleece Fz is located within the cavity below the print heads. This can be an absorbent felt or a cotton fabric. This piece of textile takes as much solvent from the storage container Ka2 as its capillary force equivalent. The liquid level in this container is always lower than in the Evaporation chamber HR. As a result, it can never get crowded.

Erfindungsgemäß muß eine Vorrichtung vorgesehen werden, die es ermöglicht das Lösungsmittel nachzufüllen ohne die gesamte Einrichtung zu überschwemmen. Ein weiteres Nachfüllen muß ab einem bestimmten Pegel verhindert werden. Dies kann entweder mechanisch oder elektrisch geschehen. According to the invention, a device must be provided which makes it possible Refill solvent without flooding the entire facility. Further refilling must be prevented from a certain level. This can done either mechanically or electrically.

Mechanical solution

Die zu verdampfende Flüssigkeit wird durch den Trichter Tr in den Behälter Ka1 eingefüllt. Der Behälter Ka2 ist mit Ka1 durch einen Kanal VK verbunden. Beide Flüssigkeitsstände sind somit immer gleich. Dieser zweite Behälter Ka2 wird zum einen benötigt, um den Docht sicher zu lagern bzw. den Schwimmermechanismus von der Textileinlage zu trennen (Verklemmen ist möglich) zum anderen verhindert er das Verdunsten der Flüssigkeit aus dem Raum HR. Um ein Überlaufen beim Einfüllen zu verhindern, bzw. das Vollaufen des Verdunstungsraumes zu verhindern, sorgt ab einem bestimmten Flüssigkeitspegel der Schwimmer Sw, daß der Trichter durch den Stopfen DS verschlossen wird. Ein weiteres Nachfüllen der Flüssigkeit in die Vorratsbehälter KA1 bzw. Ka2 wird dadurch unterbunden. The liquid to be evaporated is filled into the container Ka1 through the funnel Tr. The container Ka2 is connected to Ka1 through a channel VK. Both fluid levels are therefore always the same. This second container Ka2 is needed for the first Store the wick safely or close the float mechanism from the textile insert disconnect (jamming is possible) on the other hand it prevents the evaporation of the Liquid from the HR room. To prevent overflow when filling, or Preventing the evaporation chamber from overflowing starts at a certain level Liquid level of the float Sw that the funnel through the stopper DS is closed. Another refill of the liquid in the storage container KA1 or Ka2 is thereby prevented.

Die Feder F sorgt in Verbindung mit der Schwimmerkraft dafür, daß bei Niedrigststand des Flüssigkeitspegels der Dichtstopfen DS nie von selbst aufgeht (Verdunstungsschutz), aber die Flüssigkeitssäule im Trichter beim Auffüllen die Federkraft überwinden kann. The spring F in conjunction with the float force ensures that at the lowest level Liquid level of the sealing plug DS never opens automatically (evaporation protection), but the liquid column in the funnel can overcome the spring force when filling.

Elektrische LösungElectrical solution

Der oben genannte Schwimmermechanismus kann bei Verschmutzung (Verkalkung, Staub) manchmal nicht sehr zuverlässig arbeiten (z. B. nicht dicht). Es kann deshalb daran gedacht werden die Öffnung zum Trichter während eines Servicezyklus (zum Nachfüllen der Flüssigkeit) auch elektromagnetisch zu öffnen. In diesem Fall wird eine Meldung an die zentrale Recheneinheit des Druckers gesendet, daß der Mindestspiegel unterschritten wurde. Es kann erst wieder gedruckt werden, wenn der Flüssigkeitspegel ein normgerechtes Niveau erreicht hat. The above-mentioned float mechanism can be dirty (calcification, dust) sometimes not working very reliably (e.g. not tight). It can therefore do so the opening to the funnel during a service cycle (for Refill the liquid) also open electromagnetically. In this case, a Message sent to the printer's central processing unit that the minimum level was undercut. It can only be printed again when the liquid level is on has reached the standard.

3. Execution

Fig. 1 zeigt die Gesamtansicht der o. g. mechanischen Version. Die drei (exemplarisch) Farbkartuschen des Druckkopfes K1-K3 liegen in ihrer Ruhestellung auf der Befeuchtungseinrichtung auf. Die Dichtlippen DK können als O-Ringe oder als umlaufende Gummi-Weichteile ausgebildet sein. Es ist in jedem Fall darauf zu achten, daß die Reibungskräfte, die beim Einfahren des Druckkopfes an diesen Dichtungen entstehen, nicht zu groß werden. Fig. 1 shows the overall view of the above mechanical version. The three (exemplary) color cartridges of the print head K1-K3 rest on the moistening device in their rest position. The sealing lips DK can be designed as O-rings or as circumferential soft rubber parts. In any case, care must be taken to ensure that the frictional forces that arise on these seals when the print head is retracted do not become too great.

Fig. 3 zeigt eine Möglichkeit auf die Kräfte auf Null zu reduzieren. Dazu wird das Verdunstungsteil VD durch einen Schlauch Sch1 mit der Fülleinrichtung verbunden. Es wird dadurch beweglich gelagert. Im Ruhezustand drückt die Feder Fe2 die Dichtungen DK an die Farbkartuschen an. Soll der Kopf bewegt werden, so wird der Zugmagnet EM aktiviert. Dieser zieht die ganze Einheit mit der Kraft F2 nach unten. Jetzt sind die Druckköpfe frei und können bewegt werden. Fig. 3 shows a way on the forces to zero to reduce. For this purpose, the evaporation part VD is connected to the filling device by a hose Sch1. As a result, it is movably supported. In the idle state, the spring Fe2 presses the seals DK onto the ink cartridges. If the head is to be moved, the pull magnet EM is activated. This pulls the whole unit down with the force F2. The print heads are now free and can be moved.

Die Vorrichtung eignet sich sowohl für verteilte Tintenpatronen, als auch für Kompaktköpfe, bei denen die einzelnen Farben in einem Kopf zusammengefaßt sind. The device is suitable for both distributed ink cartridges and for Compact heads, in which the individual colors are combined in one head.

Normalerweise verdunstet die Lösungsflüssigkeit aus dem Vlies Fz durch den normalen Dampfdruck. Dies reicht meistens aus um die Tinte flüssig zu halten. Wird jedoch ein besonderer Reinigungszyklus benötigt, so sollte es möglich sein die Druckköpfe mit Flüssigkeit zu benetzen (Kondensation). Dies kann erreicht werden, wenn der Verdunstungsprozess beschleunigt wird. Hierzu ist an der Unterseite des Verdunstungsbehälters ein elektrisch heizbarer Widerstand R angebracht. Ist das Material M1 unterhalb des Vlieses thermisch leitend, so wird das Tuch erhitzt und gibt verstärkt Dampf ab. Normally the solution liquid evaporates from the fleece through the normal one Vapor pressure. This is usually enough to keep the ink flowing. However, will special cleaning cycle needed, so it should be possible to use the printheads Wetting liquid (condensation). This can be achieved if the Evaporation process is accelerated. This is at the bottom of the Evaporative container an electrically heated resistor R attached. Is this Material M1 below the fleece is thermally conductive, so the cloth is heated and gives increases steam.

Während des Druckvorganges kann durch den offenen Verdunstungsraum mehr Lösungsmittel verdunsten. Dies könnte nur durch zusätzliche Schieber, die die einzelnen Öffnungen bedecken, verhindert werden. Dies ist aber sehr aufwendig. Es reicht zumindest den Vorratsraum Ka2 abzuschotten. Durch eine Verdickung VS, die vorzugsweise aus Gummi besteht, wird der Kanal für die Zuführung der Flüssigkeit bis auf die Dicke des Saugdochtes verengt. During the printing process, the open evaporation chamber can do more Evaporate solvent. This could only be done by adding sliders to the individual Cover openings, be prevented. But this is very expensive. At least it is enough to seal off the storage room Ka2. By a thickening VS, which is preferably made Made of rubber, the channel for the supply of the liquid down to the thickness of the suction wick narrowed.

Fig. 2 zeigt eine Verschlußöffnung von oben. Zweckmäßigerweise entspricht die Form der Abdichtung DK der Kontur des Druckkopfes. Fig. 2 shows a closure opening from above. The shape of the seal DK expediently corresponds to the contour of the print head.

Fig. 4 zeigt die Ausführung der elektromagnetischen Nachfülleinrichtung. Der Trichter Tr1 wird durch die Dichtung DS, die an dem Magnet Mg befestigt ist, abgeschlossen. Die Feder Fe3 erzeugt den nötigen Anpreßdruck. Wird die Spule Spu mit dem notwendigen Strom I1 durchflutet, wird der Magnet Mg entgegen der Federkraft bewegt und gibt die Einfüllöffnung frei. Fig. 4 shows the design of the electromagnetic refill device. The funnel Tr1 is closed by the seal DS, which is attached to the magnet Mg. The spring Fe3 generates the necessary contact pressure. If the coil Spu is flooded with the necessary current I1, the magnet Mg is moved against the spring force and opens the filler opening.

Anstatt des Trichters kann, man sich auch einen Vorratsbehälter denken. Der Flüssigkeitsbedarf kann dann ohne Intervention des Druckerbenutzers automatisch durch die Druckerlogik ergänzt werden. Instead of the funnel, you can also think of a storage container. The Fluid requirements can then be carried out automatically without the intervention of the printer user the printer logic can be added.

Der Flüssigkeitsstand wird zweckmäßigerweise durch bekannte Füllstandssensoren kontrolliert. Vorzugsweise eignet sich die dargestellte Vorrichtung gerade bei niedrigen Flüssigkeitsständen für diese Aufgabe. The liquid level is expediently known by level sensors controlled. Preferably, the device shown is particularly suitable at low Liquid levels for this task.

In Fig. 4 ragt ein durchsichtiger Plexiglaskeil in die Flüssigkeit. Der Reflexionskoeffizient eines in Richtung L einfallendenden Lichtstrahles ist im gefüllten Zustand minimal (der Brechungsindex des Plexiglases ist in etwa gleich mit dem der Flüssigkeit). Sinkt der Flüssigkeitsspiegel unter die Höhe des Kegels ab, so wird mehr Licht reflektiert. Durch Anbringen einer Reflexionslichtschranke kann diese Lichtmenge in ein elektrisches Signal umgewandelt werden. In FIG. 4, a transparent perspex wedge projects into the liquid. The reflection coefficient of a light beam incident in the L direction is minimal in the filled state (the refractive index of the plexiglass is approximately the same as that of the liquid). If the liquid level drops below the height of the cone, more light is reflected. This quantity of light can be converted into an electrical signal by attaching a reflection light barrier.

attachment captions

Fig. 1 Gesamtansicht Fig. 1 general view

Fig. 2 Dichtzelle von oben Fig. 2 sealing cell from above

Fig. 3 magnetisch betätigter Dichtschieber (gezeichnet ohne Vlies Fz) Fig. 3 magnetically operated sealing slide (drawn without fleece Fz)

Fig. 4 Magnetischer Verschluß der Nachfülleinrichtung Verwendete Zeichen K1-K3 Tintentanks für Druckerfarbe
HA Halterung für die Tintentanks
DRK Druckkopf
DR Bewegungsrichtung der Druckköpfe beim Drucken (Druckrichtung)
K oberer maximal erlaubter Flüssigkeitsstandstand
d1 Differenz der Flüssigkeitsstände W1 und K
R Heizwiderstand bzw. Heizfolie
M1 wärmedurchlässige Auflage des Vlieses
HR hermetisch dichter Raum unterhalb der Druckköpfe
DK Dichtungen, die HR zu den Druckpatronen hin abschließen
W1 Flüssigkeitsstand in der Nebenkammer Ka2
W2 Flüssigkeitsstand in der Nachfüllkammer Ka1
Ka1 Nachfüllkammer mit Vorrichtung zum Nachfüllen der Flüssigkeit von außen
Ka2 Nebenkammer zur Aufnahme des Endes des Vlieses.
Fz Vlies auf Gewebe oder Filz
VK Verbindungsloch zwischen Neben- und Nachfüllkammer
SW Schwimmer
F Druckfeder zum Zuhalten der Nachfüllöffnung Tr1
Tr1 Nachfüllöffnung, als Trichter ausgebildet
DS Dichtung für Nachfüllöffnung
F1 Kraftrichtung von Feder Fe2
Fe2 Feder, die den Anpressdruck für die Dichtungen DK an die Tintenbehälter erzeugt.
F2 Kraftrichtung des Elektromagneten EM
EM Elektromagnet
Vd beweglicher Dichtungsträger (enthält Fz, DK und VS)
VS Dichtlippe zum Abschotten von HR und Ka2
Sch1 Verbindungsschlauch zum Anschluß an Ka2
Mg Dauermagnet
Spu Erregungsspule
I1 Erregungsstrom
KL1 Reflexsensor für den Flüssigkeitspegel
L Lichtrichtung
Fig. 4 Magnetic closure of the refill. Characters used K1-K3 ink tanks for printer ink
HA holder for the ink tanks
DRK printhead
DR Direction of movement of the print heads during printing (printing direction)
K upper maximum permitted liquid level
d1 difference in liquid levels W 1 and K
R heating resistor or heating foil
M1 heat-permeable covering of the fleece
HR hermetically sealed space below the printheads
DK seals that seal HR towards the print cartridges
W1 Liquid level in the secondary chamber Ka 2
W2 Liquid level in the refill chamber Ka 1
Ka1 refill chamber with device for refilling the liquid from the outside
Ka2 secondary chamber for receiving the end of the fleece.
Fleece fleece on fabric or felt
VK connection hole between secondary and refill chamber
SW swimmer
F compression spring to close the refill opening Tr 1
Tr1 refill opening, designed as a funnel
DS seal for refill opening
F1 direction of force of spring Fe 2
Fe2 spring that creates the contact pressure for the DK seals on the ink tanks.
F2 Direction of force of the electromagnet EM
EM electromagnet
Vd movable seal carrier (contains Fz, DK and VS)
VS sealing lip for sealing off HR and Ka 2
Sch1 connecting hose for connection to Ka 2
Mg permanent magnet
Spu excitation coil
I1 excitation current
KL1 reflex sensor for the liquid level
L direction of light

Claims

1. Device for protecting ink printheads from drying out characterized by a hermetic seal of the spray nozzles during the printing breaks with an active moistening by a solvent in the vapor phase, which is able to keep the ink liquid or to dissolve it.

2. Device for protecting ink printheads from drying out according to claim 1 characterized in that the print heads are movable in their rest position arranged sealing lips DK lie on, which are so tight that they dry out delay the ink.

3. Device for protecting ink printheads from drying out according to claim 2 characterized in that the sealing lips during the printing process be moved away from the print head perpendicular to the print direction DR.

4. Device for protecting ink printheads from drying out according to claim 3 characterized in that the movement by an electromagnet EM happens.

5. Device for protecting ink printheads from drying out according to claim 1 characterized in that the cavity under the print heads HR with a moisture absorbing fleece Fz is designed, which by a device which is located outside of this room, constantly with solvent or water is kept moist.

6. Device for protecting ink printheads from drying out according to claim 5 characterized in that the fleece rests on a heatable surface M1.

7. A device for protecting ink printheads from drying out according to claim 6 characterized in that the heatable surface from an electrical Resistance material R exists.

8. A device for protecting ink printheads from drying out according to claim 5 characterized in that the cavity through a sealing lip VS opposite the ambient air is sealed.

9. Device for protecting ink print heads from drying out according to claim 5 characterized in that the fleece protrudes into a prechamber Ka2 filled by an automatic filling device to a liquid level W1 becomes.

10. A device for protecting ink printheads from drying out according to claim 9 characterized in that the liquid level W1 below the edge K lies, which marks the top edge of the fleece, in order to flood the To avoid cavity HR.

11. A device for protecting ink print heads from drying out according to claim 9 characterized in that the automatic filling device from one Container Ka1 exists, which is connected to the pre-chamber Ka2 through a hole VK and therefore W1 = W2.

12. A device for protecting ink print heads from drying out according to claim 9 characterized in that the container of the automatic filling device for Filling opening Tr1 is sealed off by a seal DS.

13. A device for protecting ink printheads from drying out according to claim 12 characterized in that the seal DS by a Float mechanism is operated, which makes it possible only below one certain liquid level W2 to release the seal DS and then to enable new liquid to be refilled from the outside through the filling opening Tr.

14. A device for protecting ink print heads from drying out according to claim 12 characterized in that the seal DS by an electromagnet Mg, Spu is operated.

15. A device for protecting ink printheads from drying out according to claim 14 characterized in that the electromagnet is controlled by a sensor who measures the fluid level.

16. A device for protecting ink print heads from drying out according to claim 15 characterized in that this sensor is preferably a reflex sensor.

17. A device for protecting ink print heads from drying out according to claim 14 characterized in that the printer sends a signal to the connected Computer, in which the user is asked to refill liquid.

18. A device for protecting ink print heads from drying out according to claim 17 characterized in that the filling opening only after confirmation by the User, within a certain time window, is released to one To prevent or reduce evaporation of the solvent.

19. A device for protecting ink printheads from drying out according to claim 6 characterized in that software-controlled for stubborn incrustations a special cleaning process is started several times so that the flow heating until the condensation point of the liquid is reached, the printhead then operating outside the shutter zone is taken and this short time sprayed paint.

20. Device for protecting ink printheads from drying out according to claim 12 characterized in that the filling device Tr1 as a closed Storage container is executed.

21. A device for protecting ink printheads from drying out according to claim 20 characterized in that there is a software routine that does the refill of the solvent automated.