DE69004969T2

DE69004969T2 - Flüssigkeitsstrahldruckgerät.

Info

Publication number: DE69004969T2
Application number: DE91900778T
Authority: DE
Inventors: Theo Reis
Original assignee: Markpoint System AB
Current assignee: Markpoint System AB
Priority date: 1989-12-12
Filing date: 1990-12-11
Publication date: 1994-05-05
Anticipated expiration: 2010-12-12
Also published as: SE465158B; EP0505417B1; SE8904182D0; EP0505417A1; JPH05504308A; SE8904182L; US5446486A; WO1991008903A1; DE69004969D1

Description

Technisches Gebiet:

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Flussigkeitsstrahl-Druckvorrichtung zur Informationsaufzeichnung auf einem Informationsträger in Form von Schriftzeichen oder Symbolen, die einen Druckkopf enthält, in dem Flüssigkeitskanäle in einer Vielzahl angeordnet sind, um eine Folge von Flüssigkeitsstrahlen oder Flüssigkeitströpfchen in übereinstimmung mit einem vorher festgesetzten Schema während vorbestimmter Druckperioden auszustoßen , wobei die Flüssigkeitskanäle in dem Druckkopf Auslaßöffnungen zum Austoßen der Schreibflüssigkeit unter Druck sowie innerhalb dieser angeordnete Ventilelemete, die für ein Öffnen bzw. Schließen der Flüssigkeitskanäle jeweils umschaltbar sind, und Einlaßöffnungen für eine Verbindung der Flüssigkeitskanäle mit einer Speiseleitung zur Zufuhr von Schreibflüssigkeit mittels einer Pumpenanordnung unter Druck von einem Flüssigkeitsbehälter darbieten.

Hintergrund:

In Flüssigkeitsstrahldruckern, ganz besonders Matrixdruckern für ein umfassendes Drucken mit einzeln gedruckten Schriftzeichen oder Symbolen, die in Abhängigkeit von einem Steuergerät kontinuierlich verändert werden, werden sehr hohe Anforderungen an das Gruppieren von solchen Absperrelementen gestellt, die in jedem einzelnen Kanal angeordnet sind und zwischen offenen sowie geschlossenen Positionen umschalten, um jene Flüssigkeitstrüpfchen unter Druck auszustoßen, welche in Übereinstimmung mit einem vom Steuergerät bestimmten Schema auf ein Objekt geschleudert werden, das sich beispielsweise am Druckkopf vorbeibewegt. Bei einem unzulänglichen Gruppieren der Absperrelemente entsteht eine Gefahr einer Leckage, so daß die Druckflüssigkeit in den Auslaßöffnungen des Druckkopfes sich auch während Zeitabschnitten zwischen jedem Druckzeitpunkt, beispielsweise während eines übergangs vom einen Objekt zu einem anderen, ansammelt. Somit besteht eine Gefahr, daß die Druckflüssigkeit eindickt und aufgrund ihres Aussetzens gegenüber Luft trocknet, was die anschließende Gefahr eines Blockierens der Auslaßöffnungen im Druckkopf in sich schließt.
Das obige Problem kann teilweise durch eine Herstellung der Absperrelemente mit Dichtungen hoher Qualität gelöst werden, obwohl in der Praxis ein gewisser Grad eines Abriebs nichts- destoweniger auftritt und somit Zeiträume einer verminderten Abdichtung sowie einer Leckagegefahr entstehen. Selbst mit Dichtungen hoher Qualität bleibt eine geringe Menge von Druckflüssigkeit in den Auslaßöffnungen, was die Gefahr einer Blockierung hervorruft, wenn die Abstände zwischen den Druckzeitpunkten zu lang sind.

Ziel der Erfindung:

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, die oben erwähnten Probleme zu beseitigen und eine Flüssigkeitsstrahl-Druckvorrichtung zu schaffen, bei der ein hoher Grad an betrieblicher Zuverlässigkeit erreicht wird.

Lösung:

Das genannte Ziel wird gemäß dieser Erfindung durch eine Vorrichtung der oben erwähnten Art erreicht, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie Einrichtungen zum Aufrechterhalten eines Arbeitsdrucks in der Speiseleitung lediglich während der genannten Druckperioden, in welchen ein Drucken erfolgt, sowie zur Druckentlastung auf atmosphärischen oder unteratmosphärischen Druck während Stillstandsperioden zwischen den Druckzeitpunkten und Einrichtungen, um eine geringe Rücklaufströmung des flüssigen Fluids während der genannten Stillstandsperioden zu erzielen, so daß die Auslaßöffnungen im wesentlichen von der besagten Flüssigkeit geleert sind, umfaßt.
Bevorzugte Ausgestaltungen dieser Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen besonders herausgestellt.
Die Erfindung wird mehr im einzelnen im folgenden lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen:

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Flüssigkeitsstrahl-Druckvorrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Flüssigkeitsstrahl-Druckvorrichtung gemäß der Erfindung und
Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform einer Flüssigkeitsstrahl-Druckvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Beste Art zur Ausführung der Erfindung:

Eine Flüssigkeitstrahl-Druckvorrichtung gemäß der Erfindung ist in Fig. 1 gezeigt und besteht aus einem Tintenstrahldrukker mit einem Druckkopf, einem Flüssigkeitsbehälter 2 für Tinte und einer Speiseleitung 3 für die Zufuhr von Tinte vom Flüssigkeitsbehälter 2 zum Druckkopf 1 . Die Zufuhr der Flüssigkeit wird durch eine Flüssigkeitspumpe 4 gewährleistet, die in der Speiseleitung 3 angeordnet ist, weil der Flüssigkeits behälter 2 auf einem Niveau unter dem Niveau des Druckkopfes positioniert ist. Zusätzlich ist um die Pumpe 4 herum eine Umgehungsleitung 5 mit einem einstel lbaren Drosselventil 6 angeordnet, welches einen verminderten Rückfluß von Tinte zum Flüssigkeitsbehälter gewährleistet, was unten mehr im Detail beschrieben wird.
In der Druckvorrichtung ist ein Steuergerät 7 enthalten, das im gezeigten Beispiel einen Steuerungseingang 8 und zwei Steuerungsausgänge 9, 10 hat. über den Steuerungseingang 8 ist mit dem Steuergerät ein Geber 11 verbunden, wobei der Geber, beispielsweise ein Photoelement, das Vorhandensein oder Fehlen von Objekten, z.B. Verpackungsschachteln, auf welche Symbole oder Schriftzeichen gedruckt werden sollen, feststellt. Die Objekte werden in geeigneter Weise auf einem Förderer in der Richtung eines Pfeils 12 transportiert, wobei der Geber 11 dazu eingerichtet ist, das Steuergerät so zu regeln, daß der Druckkopf 1 nach einer Zeitverzögerung aktiviert wird, so daß Schriftzeichen auf das Objekt gedruckt werden, wenn es vor dem Druckkopf 1 vorbeigeht. Die Seite des Objekts, die dem Druckkopf zugewandt ist, stellt folglich den Informationsträger für diejenige Information dar, die mittels Tintentröpfchen, welche auf den Informationsträger in übereinstimmung mit einem vom Steuergerät bestimmten Schema ausgespritzt werden, gedruckt wird.
Der Druckkopf kann aus einem an sich bek an nten und beispielsweise in SE-86O6348-S beschriebenen Matrixdrucker bestehen, der eine Vielzahl von Kanälen darbietet, welche eine Matrix von Auslaßöffnungen bilden, innerhalb welchen eine Absperrvorrichtung für jeden Kanal angeordnet ist, um individuell zwischen offenen und gesch 105 senen Positionen mittels einer elektrischen Steuerung, die beispielsweise einen Elektromagneten verwendet, durch Steuerimpulse, welche vom Steuergerät über den Steuerungsausgang 9 ausgegeben werden, umgeschaltet zu werden. Diese Kanäle haben jeder ein Einlaßende, die zusammen mit der Speiseleitung 3 für die Zufuhr von Tinte verbunden sind.
Das Steuergerät 7 ist an eine elektrisch betriebene Antriebseinrichtung 13 für die Pumpe 4, beispielsweise einen Motor, über den Steuerungsausgang 10 angeschlossen. Die Pumpe besteht zum Beispiel aus einer Zahnradpumpe, die einen sehr schnellen Anlauf hat und beispielsweise einen geforderten Druck in der Speiseleitung 3 zum Druckkopf 1 in wenigen Sekunden oder Bruchteilen einer Sekunde aufbauen kann. Um eine Übertragung von Flüssigkeitsstrahlen oder Flüssigkeitströpfchen vom Druckkopf 1 zum Informationsträger zu erreichen, ist es folglich notwendig, daß ein bestimmter Druck in der Speiseleitung 3 und somit in den verschiedenen Kanälen des Druckkopfes aufgebaut wird, welche mittels der eingebauten, nicht gezeigten Absperrelemente individuell in Abhängigkeit von den auf den Aufzeichnung sträger zu druckenden Schriftzeichen geöffnet oder geschlossen gehalten werden.
Gemäß der Erfindung wird jedoch der Druck in der Speiseleitung und den Kanälen im Druckkopf vor den Absperrelementen derart geregelt, daß der notwendige Druck für die Tinte lediglich während des Moments eines Druckens, d.h. des Moments, während welchem ein Schriftzeichendrucken geschieht, aufrechterhalten wird, wogegen eine Druckentlastung während dazwischenliegender Stillstandsperioden erfolgt, z.B. mit einem größeren Abstand zwischen Schriftzeichen an ein und demselben Informationsträger oder in der Periode, die zwischen jedem Informationsträger, d.h. Objekten, die am Drucker vorbeigeführt werden, liegt. Der geforderte Druck in der Speiseleitung und im Druckkopf wird demzufolge während gewisser vorbestimmter Druckperioden aufrechterhalten, die durch das Steuergerät 7 beispielsweise auf der Grundlage einer Information vom Geber 11 festgesetft werden, wogegen eine Druckentlastung während der dazwischenliegenden Stillstandsperioden erfolgt.
Bei der ersten Ausführungsform gemäß der Fig. 1 wird die Umstellung zwischen einem Arbeitsdruck und einem Ruhedruck mittels einer Regelung der Flüssigkeitspumpe 4, so daß sie in Betrieb gehalten wird, und durch den Pumpendruck, der den geforderten Arbeitsdruck während den Perioden, da der Zeitpunkt des Druckens ausgelöst wird, erreicht, und sie wird während der Stillstandsperioden gestoppt. Während dieser Stillstandsperioden wird zugelassen, daß eine Druckentlastung entweder über eine Rückströmung durch die Pumpe selbst oder durch die Umgehungsleitung 5 erfolgt, deren Drosselventil 6 eine Rückströmung nach unten in den Flüssigkeitsbehälter 2 zuläßt, weil der Behälter auf einem niedrigeren Niveau als der Druckkopf 1 ist. Eine Rückströmung kann auftreten, weil der Behälter 2 nicht abgeschlossen ist, sondern eine Änderung des Flüssigkeitsvolumens in diesem erlaubt. Der Druck im Druckkopf wird während der Stillstandsperioden in Abhängigkeit von der Wahl der Abmessungen der einbezogenen Komponenten auf atmosphärischen Druck oder unteratmosphärischen Druck herabgesetzt. Auf diese Weise wird eine unerwünschte Leckage durch die Absperrelemente im Druckkopf zu ihren Auslaßöffnungen hin beseitigt, weil statt dessen Kapillarkräfte sowohl in der Speiseleitung 3 wie auch in den Kanälen im Druckkopf die Flüssigkeit von den Auslaßöffnungen während der Stillstandsperiode "zurückziehen" können, wodurch die Auslaßöffnungen und der Bereich sowie die Kanäle stromab von den Absperrelementen im Druckkopf im wesentlichen von Tinte geleert werden, so daß die Gefahr einer Blockierung durch erstarrte Tinte, was durch ein Austrocknen bewirkt wird, gänzlich oder teilweise in hohem Maß vermindert wird.
Die Ausführungsform gemäß der Fig. 2 besitzt zusätzlich zu einer Speiseleitung 3 eine Rücklaufleitung 14, die während der Stillstandsperioden Tinte zum Flüssigkeitsbehälter 2 zurückführt. Der Flüssigkeitsstrahldrucker weist hierbei zwei Absperraggregate 15 und 16 auf, und zwar eines für jede Leitung, wobei diese Absperraggregate für ein Schalten zwischen offenen und geschlossenen Positionen jeweils so geregelt werden, daß der Druckkopf dem Arbeitsdruck während des Druckzeitpunkts ausgesetzt wird, wogegen eine Druckentlastung während der Stillstandsperioden erfolgt. Somit wird die Flüssigkeitspumpe 4 folglich nicht geregelt, sondern sie hält statt dessen kontinuierlich einen Arbeitsdruck in der Speiseleitung vor dem Absperraggregat 15 aufrecht, wogegen das Steuergerät 7 mit zwei Ausgängen 17, 18 mit Antriebsorganen 19, 20, z.B. Elektromagnete, für jedes der Absperraggregate verbunden ist, um diese alternierend umzuschalten, was prinzipiell bedeutet, daß das eine geschlossen ist, wenn das andere offen ist. Sowohl die Speiseleitung 3 als auch die Rücklaufleitung 14 sind mit den Flüssigkeitskanälen im Druckkopf 1 verbunden, so daß während des Druckzeitpunkts Flüssigkeit unter Druck den Kanälen im Druckkopf zugeführt und mittels der Absperrelemente im Druckkopf tropfenweise oder in Flüssigkeitsstrahlen über zugeordnete Auslaßöffnungen ausgestoßen wird, wogegen während Stillstandsperioden das Absperraggregat 15 geschlossen bleibt und das Absperraggregat 16 offengehalten wird, um eine Druckentlastung zu erzielen, indem ein Rücklauf der Flüssigkeit in der Rücklaufleitung 14 zum Flüssigkeitsbehälter zugelassen wird.
Bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 3 ist ein auf Befehle vom Steuergerät 7 ansprechendes Absperraggregat 15 in der Speiseleitung 3 stromab von der Pumpe 4 angeordnet. An einer Stelle zwischen der Pumpe 4 und dem Absperraggregat 15 zweigt von dieser Speiseleitung 3 eine Rücklaufleitung 14 ab. Diese Rücklaufleitung stellt ein Teil eines Umwälzkreises für die Druckflüssigkeit dar. Im Betrieb zieht die Pumpe 4 konstant Flüssigkeit von ihrem Behälter 2 ab. Wenn ein Drucken nicht erfolgt, d.h. während Stillstandsperioden, wird das Absperraggregat 15 geschlossengehalten und die Druckflüssigkeit somit zu einem Fließen von der Pumpe 4 längs des Abschnitts der Speiseleitung 3 bis zu der Stelle, an der die Rücklaufleitung 14 von dieser abzweigt, und längs dieser Rücklaufleitung zum Behälter 2 gebracht.
Wenn das Steuergerät 7 eine Information empfängt, daß ein Drucken gefordert wird, wird ein Befehl an das Absperraggregat 15 abgegeben, das für den Druckzeitpunkt in die offene Positon umschaltet. Somit kann die notwendige Menge an Druckflüssigkeit durch das Absperraggregat 15 und in den Druckkopf fließen, um auf den Informationsträger ausgestoßen zu werden. Gleichzeitig fließt die verbleibende Flüssigkeitsmenge über die Rücklaufieitung 14 zum Behälter zurück.
Wenn die Druckperiode beendet ist, wird das Absperraggregat 15 geschlossen. Dieses Absperraggregat ist so ausgelegt und die zugeordneten Leitungen sind so bemessen, daß während eines Schließens die Flüssigkeit in den Auslaßöffnungen des Druckkopfes 1 "zurückgezogen" wird, so daß die Auslaßöffnungen im wesentlichen von Tinte entleert sind. Somit wird während der Stillstandsperioden die Gefahr eines Blockierens der Öffnungen wirksam beseitigt.
Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind die Pumpe und das Ventil 6 oder die Absperraggregate 15, 16 in den Druckkopf 1 integriert. Somit würden für die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung die einzigen Verbindungen zum integrierten Druckkopf die Speiseleitung 3, welche direkt vom Flüssigkeitsbehälter 2 heranführt, und die Steuerungsausgänge 9, 10 vom Steuergerät 7 sein. Wenn das Steuergerät 7 ebenfalls in den Druckkopf integriert wäre, so würde natürlich dann nur ein einziger Eingang 8 zum Druckkopf zusätzlich zur Speiseleitung 3 erforderlich sein.
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen und in den Zeichnungen gezeigten Beispiele begrenzt sondern kann im Rahmen der folgenden Patent anspruche abgewandelt werden. Beispielsweise ist es denkbar, daß anstelle von oder zusätzlich zu der Druckentlastung und Rückströmung aufgrund eines Unterschiedes in den Höhenlagen zwischen dem Flüssigkeitsbehälter und dem Druckkopf die erste Ausführungsform so modifiziert wird, daß während der Zwischenräume im Drucken die Pumpe umgekehrt wird, um in der anderen Strömungsrichtung zu pumpen. Auf diese Weise zieht die Pumpe von der Speiseleitung ab, wodurch ein Druckabfall im Druckkopf erzeugt und eine Leckage durch die Absperrelemente im Druckkopf in der Richtung zu den Auslaßöffnungen hin beseitigt wird, weil jegliche verbleibende Tinte von den Auslaßöffnungen im Druckkopf abgesaugt wird. Als allgemeine Regel werden die Absperrelemente im Druckkopf geschlossen, bevor eine Druckentlastung erfolgt In einer entsprechenden Weise wird der Druck im Druckkopf vor einem oder im wesentlichen gleichzeitig mit einem Öffnen der ausgewählten Absperrelemente im Druckkopf für das Drucken aufgebaut. Wenngleich die in Fig. 2 gezeigte Pumpe 4 als eine Saugpumpe dargestellt ist, so ist es selbstverständlich, daß eine Pumpe verwendet werden könnte, die einen Druck auf den Spiegel der Flüssigkeit in einem abgeschlossenen Behälter aufbringt, wobei die genannte Flüssigkeit dann den Behälter über eine Speiseleitung verläßt, die zu einem Absperraggregat und danach zum Druckkopf führt.

Claims

1. Flüssigkeitsstrahl-Druckvorrichtung zur Informationsaufzeichnung auf einem Informationsträger in Form von Schriftzeichen oder Symbolen, die einen Druckkopf (1) enthält, in dem Flüssigkeitskanäle in einer Vielzahl angeordnet sind, um eine Folge von Flüssigkeitsstrahlen oder Flüssigkeitströpfchen in übereinstimmung mit einem vorher festgesetzten Schema während vorbestimmter Druckperioden auszustoßen, wobei die Flüssigkeitskanäle in dem Druckkopf Auslaßöffnungen zum Ausstoßen der Schreibflüssigkeit unter Druck sowie innerhalb dieser Öffnungen angeordnete Ventilelemente, die für ein öffnen beziehungsweise Schließen der Flüssigkeitskanäle jeweils umschaltbar sind, und Einlaßöffnungen für eine Verbindung der Flüssigkeitskanäle mit einer Speiseleitung (3) zur Zufuhr von Schreibflüssigkeit mittels einer Pumpenanordnung (4) unter Druck von einem Flüssigkeitsbehälter (2) darbieten, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung Einrichtungen (4; 15, 16) zum Aufrechterhalten eines Arbeitsdrucks in der Speiseleitung (3) lediglich während der genannten Druckperioden, in welchen ein Drucken erfolgt, sowie zur Druckentlastung auf atmosphärischen oder unteratmosphärischen Druck während Stillstandsperioden zwischen den Druckzeitpunkten und Einrichtungen (5, 6; 14), um eine geringe Rücklaufströmung des flüssigen Fluids während der genannten Stillstandsperioden zu erzielen, so daß die Auslaßöffnungen im wesentlichen von der besagten Flüssigkeit geleert sind, umfaßt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsbehälter sich auf einem niedrigeren Niveau als der Druckkopf (1) befindet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Pumpvorrichtung (4) für eine intermittierende Regelung durch ein Steuergerät (7) eingerichtet ist, so daß die Pumpvorrichtung nur während der erwähnten Druckperioden in Betrieb ist, wogegen sie während der erwähnten Stillstandsperioden, in denen die Rücklaufströmung stattfindet, in Ruhe ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Pumpvorrichtung (4) eine Umgehungsleitung (5) mit einem Drosselventil (6) an die Speiseleitung (3) angeschlossen ist, um einen Rückfluß von Schreibflüssigkeit während der genannten Stillstandsperioden zu gewährleisten.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenanordnung (4) für ein kontinuierliches Aufrechterhalten eines Arbeitsdrucks eingerichtet ist und daß ein zwischen die Pumpenanordnung sowie den Druckkopf (1) eingefügtes Absperraggregat (15) für eine Regelung durch ein Steuergerät (7) eingerichtet ist, um während der Druckperioden offen sowie während der Stillstandsperioden geschlossen zu sein.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Speiseleitung (3) eine Rücklaufleitung (14) an einer Stelle zwischen der Pumpenanordnung (4) sowie dem Absperraggregat (15) verbunden ist und zum Behälter (2) führt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rücklaufleitung (14) eine Verbindung zwischen dem Druckkopf (1) sowie dem Flüssigkeitsbehälter (2) herstellt und daß ein zweites Ventilaggregat (16) in diese eingefügt sowie für eine Regelung durch das Steuergerät (7) eingerichtet ist, so daß es während der Druckperioden im wesentlichen geschlossen und während der Stillstandsperioden offen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Pumpenanordnung (4) für eine Regelung durch ein Steuergerät (7) derart eingerichtet ist, daß die Pumpenanordnung einen Arbeitsdruck in der Speiseleitung (3) zum Druckkopf während der genannten Druckperioden aufrechterhält und während der genannten Stillstandsperioden in die entgegengesetzte Strömungsrichtung umgeschaltet wird.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (6) oder die Absperraggregate (15, 16) und/oder die Pumpe (4) und/oder das Steuergerät (7) in den Druckkopf (1) integriert ist/sind.