EP0389481A1 - Process and arrangement for automatic performance checking of printing ink devices. - Google Patents

Process and arrangement for automatic performance checking of printing ink devices.

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EP0389481A1
EP0389481A1 EP88907627A EP88907627A EP0389481A1 EP 0389481 A1 EP0389481 A1 EP 0389481A1 EP 88907627 A EP88907627 A EP 88907627A EP 88907627 A EP88907627 A EP 88907627A EP 0389481 A1 EP0389481 A1 EP 0389481A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
ink
conductor tracks
comb
cleaning
arrangement according
Prior art date
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Application number
EP88907627A
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German (de)
French (fr)
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EP0389481B1 (en
Inventor
Ernst Goepel
Hans Kusmierz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Priority claimed from DE19873732396 external-priority patent/DE3732396A1/en
Priority claimed from DE19873732395 external-priority patent/DE3732395A1/en
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP0389481A1 publication Critical patent/EP0389481A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0389481B1 publication Critical patent/EP0389481B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B41J2/16579—Detection means therefor, e.g. for nozzle clogging

Definitions

  • the invention relates to a method and an arrangement for determining the functionality of an ink printing device according to the preambles of claims 1 and 4.
  • Ink printing devices that work with multi-nozzle ink heads are sensitive to environmental and environmental influences. These influences that may cause malfunctions include:
  • DE-A-36 34 034 it is known from DE-A-36 34 034 to use an ink droplet sensor which comprises a plurality of electrodes, at least of which the first electrode can be brought into a position in which it is is opposite the outlet nozzles of the ink print head at a predetermined distance.
  • the change in the resistance between the first electrode and a further electrode is determined when conductive ink ejected from the ink print head reaches the first electrode.
  • DE-A-29 19 727 describes a device for closing the nozzle surface on an ink writing head, in which a motor-driven, elastic endless belt is provided, which rests on the surface of the nozzle.
  • a motor-driven, elastic endless belt is provided, which rests on the surface of the nozzle.
  • the object of the invention is to provide a method and an arrangement for determining the operability of an ink printing device in order to thereby enable the ink printing device to be automatically operated.
  • the ink head in the region of its nozzle surface is first cleaned and flushed through. After the cleaning procedure has been completed, each nozzle of the ink print head is then subjected to a spray test, and depending on the result of the spray test either the printing operation is either released or the ink printing device is put into a fault state after one or more unsuccessful cleaning procedures. H. the further printing operation is prevented or the fault status is shown on a display.
  • This automatic operational security of the ink printing device before the start of the printing operation or automatic control procedure during the printing operation ensures optimal operational reliability and printing quality.
  • the arrangement is low in cost and effort and relieves the user of the printing device from its own possibly inaccurate checks, since the ink printing device controls itself at defined times.
  • the necessary components are inexpensive and easy to manufacture, the function test controlling the sequence procedure can be stored as part of the microprocessor-controlled central control.
  • the function test procedure can be called up when the printing device is started up or after a predefinable printing time.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of an ink droplet sensor
  • FIGS. 2 and 3 show an exemplary embodiment of the electrode comb provided as an ink droplet sensor
  • FJ.G 8 an embodiment for the construction and manufacture of a sensor plate
  • FIG. 12 shows a sectional illustration of the arrangement according to FIG. 11 along the section line I-XII,
  • FIG. 13 shows a sectional illustration of an arrangement according to FIG. 11 along the section line II-XIII in the rest position
  • FIG. 14 shows an arrangement corresponding to FIG 13 in the rinsing position.
  • an ink writing head 1 which is arranged on a printer carriage 100, is moved line by line along a recording medium (not shown here) with the aid of a stepping motor 101 in printing operation.
  • the printer carriage 100 is guided on guide rods 102 and is connected to the stepper motor 101 via a toothed belt 103.
  • the components required for automatically ensuring the operational reliability of the ink printer are arranged on the printer chassis 41. These are essentially a cleaning and rinsing station 105 and an ink droplet sensor 11 arranged next to them.
  • the cleaning and rinsing station shown in particular in FIGS. 11, 13 and 14 consists of a continuous endless belt 107 made of elastic material, e.g., driven by an electromotor 106 with an associated gear. Rubber or elastomer, which is guided by two rollers 108 and the width of which is somewhat larger than the width of the nozzle surface (nozzle plate) 2 of the ink writing head 1.
  • Two wedge-shaped wiper lips 109 are arranged on the endless belt 107. These wiper lips have an approximately triangular cross section, the angle at the front edge being different from the angle at the rear edge, so that they can form oblique triangular lips. It is essential here that the triangular wiper lips are fastened on the endless belt 107 in such a way or are designed as a bulge of the endless belt that they cannot flip over during the wiping process.
  • the endless belt 107 with the wiper lips 109 is arranged at such a distance close to the nozzle surface 2, so that the wiper lips 109 can surely sweep over the nozzle surface during the cleaning process.
  • the elasticity and resilience for generating the pressing force necessary for stripping is essentially achieved by the deflection of this band.
  • the endless belt has further lips 110 parallel to the belt between the wiping lips 109, so that a corresponding protective hood-like depression results in the endless belt 107. This recess is brought in front of the nozzle surface 2 during pauses and rests elastically on the latter.
  • the lips 109 and 110 are arranged so that they cover the area of the writing nozzles in the sealed state.
  • the side lips 110 are arranged with respect to the wiper lips 109 so that they leave openings in order to ensure pressure and temperature compensation to the environment. It is essential, however, that after this protective hood has been positioned in front of the nozzle openings in the area of the protective hood, a type of small climate is established which prevents the nozzle surface from drying out and becoming dirty during pauses in writing.
  • an area 111 is provided on the endless belt 107 in the device shown, which serves for free spraying as a collecting surface for the ink droplets during free spraying. 14, this area 111 is brought in front of the nozzle surface 2 during free spraying, the impinging ink then dripping off the endless belt 107 and being collected by a collecting container 112.
  • This hose pump can be designed in accordance with EP-A-0 212 503.
  • a single motor 106 drives both the cleaning and rinsing station 105 and the hose pump 113, depending on its direction of rotation.
  • a respective first 116 and second locking mechanism 117 which is dependent on the direction of rotation, is arranged on the drive shaft 115 of the motor 106.
  • These locking mechanisms which are dependent on the direction of rotation are designed as freewheels, the first freewheel 116 being connected to the rollers 108 of the endless belt 107 via a belt 118.
  • the freewheel 116 is designed in such a way that it freewheels counterclockwise when the drive shaft 115 is driven and is coupled to the endless belt 107 via the belt 118 when the drive shaft is driven clockwise.
  • Freewheel 117 is designed as a freewheel freewheeling clockwise of the drive shaft 115 and has on its outer side toothings 119 which interact with a corresponding toothing 120 of the hose pump 113.
  • the hose pump 113 is coupled to the motor 106 by moving the printer carriage 100, the coupling being carried out in the position shown on the left in FIG.
  • the ink droplet sensor 11 arranged next to the cleaning and rinsing device 105 will now be described in more detail below with reference to FIGS. 1 to 10.
  • the ink writing head 1 is shown on the right. It has, for example, a nozzle plate 2 with nine outlet nozzles 3, a head part 4 with nine ink channels 5 and drive elements 6 assigned to them, and an ink supply part 7. This is connected via an ink feed 8 to an ink reservoir (not shown).
  • a single ink droplet 9 is ejected from the associated nozzle 3.
  • the nozzles 3 in the sectional view according to FIG. 1 can also be arranged several times, namely in several rows perpendicular to the plane of the drawing. Four such rows would then form a write head with 32 nozzles, the nozzles of the individual rows being offset from one another.
  • the ink droplet sensor 11 is arranged at a distance 10 from the write head 1. It essentially consists of a sensor plate 12, designed as an electrode comb, with two connecting electrodes 13 and 14 leading to the outside, and of a layer located behind or below it, which is referred to below as suction block 17 and which serves to absorb and discharge liquid.
  • the electrode comb has at least in the area of the point of impact of the ink droplets a multiplicity of conductor tracks 18 and 19 running parallel in the outlet area of the ink droplets.
  • the device for removing the liquid supplied by the impact of ink droplets consists of non-conductive porous material; it can be constructed in one layer or preferably from several sub-layers.
  • the connection electrodes 13 and 14 are connected to an evaluation circuit 20 which, as will be discussed in more detail later, depending on the impact of one or more ink droplets on the electrode comb 12, emits a corresponding signal, the sensor signal SM.
  • FIGS. 2 and 3 show an exemplary embodiment of the electrode comb 12 of the ink droplet sensor in a top view (FIG. 2) and in a sectional illustration (FIG. 3).
  • the electrode comb is formed by two comb parts 121 and 122, the tongue-shaped conductor webs 18, 19 lie next to one another in the area of the impact points for the ink droplets and form the comb structure.
  • the comb parts 121 and 122 with the conductor tracks 18 and 19 are applied here to the suction block 17 consisting of the porous, non-conductive layer.
  • Each of these comb parts 121 and 122 is electrically accessible from the outside via the connection electrodes 13 and 14.
  • the suction block 17 consists of two partial layers 15 and 16 of absorbent material with the thicknesses S1 and S2.
  • An insulating layer in the form of a gold-coated insulating film 21 is laminated onto the uppermost partial layer 15, which is then structured according to the division ratio T of the electrode comb and is provided with the conductor tracks 18 and 19.
  • T ⁇ D must be formed in order to form an electrical resistance bridge between adjacent conductor tracks 18 and 19 and thus between comb parts 121 and 122.
  • the example according to FIG. 3 shows that an ink drop 9 when it hits the
  • the electrically non-conductive porous sub-layers 15 and 16 act as a type of suction pump with a capillary effect.
  • the efficiency of this suction pump can be adjusted to certain applications by the choice of the porosity (or pore size) and / or the number or the thickness S1, S2 of the partial layers. For the I have shown the following dimensions to be particularly advantageous:
  • the porosity P1 and P2 of the two layers 15 and 16 are different. It is advantageous if the porosity of the individual layers increases with increasing distance from the electrode comb (P2> Pl). Increasing porosity means decreasing pore size and thus increasing capillarity of the layers. This ensures that liquid transport takes place preferably from the upper sub-layer 15 to the lower sub-layer 16. This has the advantage that the space in the vicinity of the electrode comb is emptied of ink relatively quickly, and that a sequence of individual droplets arriving at short intervals can thus be reliably detected.
  • Duran filter glass for the upper partial layer 15 and so-called Millipore filter paper for the lower partial layer 16 are preferably suitable as materials for the individual partial layers 15 and 16 with different porosities.
  • the pore sizes of the upper porous partial layer 15 can be between 0 , 01 and 0.02, the pore sizes of the lower porous sublayer 16 are between 0.005 and 0.01 mm.
  • the comb structures described can advantageously be based on the known thin-film or Thick film technology can be produced.
  • the impact of an individual droplet can already be measured reliably. It is within the scope of the invention to provide a division ratio T which is larger than the diameter D of a single droplet (T D). It is thus possible to reliably detect the arrival of a plurality of individual droplets ejected from one another of the writing head in quick succession. If the individual ink droplets hit the electrode comb within a period of time before the liquid applied with a previously arrived ink droplet has been sucked off, the amount of liquid between two adjacent conductor tracks increases with each newly arriving ink droplet until the amount of liquid establishes an electrical connection between them manufactures these two conductor tracks.
  • the structures of the electrode comb arrangement are bifi- Lar arranged conductor tracks designed, which results in the advantage that the conductor tracks of the comb structure are electrically controllable and can be connected to each other, for example, during individual pauses in measurement.
  • FIG. 4 shows an example of this.
  • the conductor tracks 181 and 191 of the two comb parts 123 and 124 are meandered here on the suction block 17. Its construction and the formation of the conductor tracks 181 and 191 can take place in the manner described with reference to FIG. 3. As before, the conductor tracks run parallel next to each other in the area where the ink droplets meet. In contrast to the previously described embodiment, the embodiment specified here makes it possible to provide a second pair of connection electrodes 23 and 24 in addition to the outward connection electrodes 13 and 14, via which the conductor tracks 181 and 191 can be galvanically connected to one another. The connection electrodes 23 and 24 are not connected to one another for the duration of a measurement process, that is to say for the duration during which the impact of ink droplets is detected.
  • the mode of operation of the detection for the impingement of ink droplets then takes place as described with reference to FIGS. 2 and 3.
  • the connections 23 and 24 can now be connected to one another via a switch, not shown here, which is actuated during the measurement pauses, that is, when no ink droplets are detected.
  • a current source (not shown here) which can be connected to the connections 13 and 14, to use the conductor tracks 181 and 191 during the measuring breaks for heating up and thus for evaporating the ink droplets.
  • This has the advantage that, in addition to the capillary action of the suction block, there is also liquid removal by evaporation.
  • FIG. 5 An exemplary embodiment of this is shown in FIG. 5.
  • the circuit shown there essentially consists of a voltage divider, which consists of a fixed resistor 30 and the variable measuring resistor 31. This represents the current resistance value between the conductor tracks 18 and 19 (FIG. 2) and 181, 191 (FIG. 4) of the electrode comb, ie the circuit shown is connected at this point to the connection electrodes 13 and 14 of the electrode comb.
  • the tap between the resistors 30, 31 of the voltage divider is connected to the inputs of a comparator 32.
  • This connection takes place in such a way that the voltage value Um which occurs at the tap point of the voltage divider circuit 30.31 as the respective instantaneous value via a resistor 39 directly to one input and via an integrating element 35.36 as the mean value Umm to the other input of the comparator 32 is supplied.
  • Another resistor 34 is used to generate a bias voltage at one of the two comparator inputs, which produces the interference voltage spacing necessary for the function of the comparator 32.
  • a bistable circuit 37 connected downstream of the comparator 32 forms the sensor signal SM from the output signal of the comparator 32 for a subsequent printer control, which is no longer shown here. The circuit works as follows.
  • the printer controller By monitoring the time period between the excitation for droplet ejection by the printer controller and the occurrence of the sensor signal, it is possible to check the functionality of the individual nozzles. If there is no sudden change in resistance after a certain period of time, which can be set as a function of predetermined parameters, such as printer structure, flight time of the droplets, ink composition, etc., the printer controller recognizes that the excited nozzle is not working .
  • the circuit arrangement described works with direct current, ie the voltage divider circuit is connected between a positive voltage source and ground.
  • this can lead to a decomposition of the ink liquid especially when several ink droplets arriving in quick succession are necessary for the evaluation of ink droplets.
  • the ink liquid in this case is exposed to a current flow for a period of t ⁇ 100 ms, which can cause electrolytic changes.
  • the dye may precipitate from the solvent, resulting in ei ⁇ ner solidify, thus e ⁇ n kapillarisches suction is no longer possible.
  • this problem is solved by operating the ink droplet sensor with AC voltage.
  • An exemplary embodiment of this is shown in FIG. 6.
  • the evaluation circuit shown there also has the voltage divider circuit, consisting of the fixed resistor 30 and a resistor 31 representing the current resistance value between the conductor tracks.
  • the voltage divider circuit 30, 31 is here connected to an AC voltage generator 38.
  • a deodulator 33 is connected between the dividing point of the voltage divider circuit 30, 31 and the comparator 32 and operates in the circuit configuration selected in FIG. 7 as a so-called peak value rectifier. A voltage value is therefore available at its output which corresponds to the corresponds to the current peak value of the voltage at the dividing point. This is fed directly to one input of the comparator 32 via the resistor 39 and to the other input via the integrator 35, 36 as an average over time.
  • the comparison in the comparator 32, the reversal of the bistable circuit 37 and the output of the sensor signal SM in the printer control then take place, as described with reference to FIG. 5.
  • FIG. 7 shows a detailed circuit structure as an example of an embodiment for the evaluation circuit according to FIG. 6.
  • an electrically insulating carrier plate 26 is provided with a metal layer. This is preferably done by evaporating a glass plate with a thickness of 0.1 to 0.8 mm with a base metallization of Ti, Cu.
  • a photoresist layer is applied to both sides of this. Subsequently, the pattern of the electrode comb structure later desired on the sensor plate 25 with the conductor tracks 18, 19 is generated on one side and this is galvanically reinforced to 10 ... 20 ⁇ m Ni.
  • the area of a spray window 28 is exposed on both sides, and after the base metallization has been etched off, the glass is etched away in this area, so that the conductor tracks 18, 19 span the now glass-free spray window 28.
  • so-called contacting windows 27 are etched free in this glass etching process.
  • the sensor plate 25 can be produced with great utility and can be connected and contacted with the suction block in a simple manner. Details are described with reference to FIGS. 9 and 10.
  • the exemplary embodiment shown in FIG. 9 (in a top view) and FIG. 10 (in a sectional view) consists of only four different parts, namely a housing 29, the suction block 17, the sensor plate 25 and contact springs 42 arranged on both sides Housing 29, designed as an electrically non-conductive plastic injection-molded part, serves to receive these parts and is in turn fastened in the printer chassis 41 with the aid of the latching tongues 40 belonging to the housing.
  • the surface quality of the suction block 17 consisting of electrically non-conductive, open-porous material, such as, for example, suction ceramic, filter glass or foam, is subject to certain requirements only with regard to the side facing the ink writing head 1.
  • the flatness of this surface should be of the order of magnitude of the pore size of the porous suction block 17 in order to ensure that the flat sensor plate 25 is supported on it.
  • the sensor plate 25 has the comb parts 121, 122, the conductor tracks 18, 19, the spray window 28 and two contacting windows 27.
  • the mechanical assignment of the sensor plate 25 to the suction block 17, the side of which provided with the conductor tracks 18, 19 faces the suction block 17, is effected by the multifunctional contact springs 42 arranged on both sides.
  • the suction block 17 is inserted in the housing 29 and subsequent placement of the sensor plate 25 on the suction block 17, these metal contact springs 42 are pressed into corresponding insertion openings 43 of the housing 29.
  • the contact springs 42 have latching lugs 44 which securely snap into a recess 45 when inserted into the housing 29. This ensures that the three spring tongues 46 formed at one end of the contact springs 42 come to rest resiliently on the sensor plate 25.
  • the two outer spring tongues 46 each press on the support of the sensor plate 25 and guarantee a gap-free support of the sensor plate 25 on the suction block 17.
  • the respective middle spring tongue 46 lies in the area of the contacting window 27, presses directly on the respective contact surface of the electrode comb structure 18, 19 and thus makes the electrical contact.
  • the respective other end of the contact springs 42 forms the connection electrode 13 or 14.
  • the electrical connection from the electrode comb structure to the electronic evaluation circuit, not shown here, is established via a connection designed as a flat plug 47 for standardized plug sleeves.
  • the ink sprayed onto the conductor tracks 18, 19 is drawn capillary into the suction block 17.
  • the absorbency of the suction block 17 depends on its suction volume and its material, on the ink and on the frequency of the spray test.
  • an opening 48 can be provided in the housing of the device for additional ink disposal, which is filled with a suction material of higher porosity than that of the suction block 17.
  • ink droplets which is associated with a sudden reduction in resistance in the course of the conductor tracks of the electrode comb, is evaluated in a circuit arrangement (20 in FIG. 1) which emits the sensor signal SM each time one or more ink droplets strike.
  • the height of the splash window 28 is adapted to the vertical distance of the outer nozzles of the ink writing head.
  • the width of the spray window 28 depends on the horizontal extension of the nozzle exit area of the ink writing head. In the case of a single-row nozzle arrangement, only a narrow, and in the case of multi-row, a correspondingly wider spray window 28 is required. It is also possible to orient the spatially separate nozzle rows one after the other towards the spray window 28. This is more advantageous since the spray test of the individual nozzles only takes place sequentially and not next to one another and a narrow spray window 28 is a narrow design of the device and thus a smaller overall widening of the printer chassis enables.
  • the arrangement shown in FIG. 11 for automatic operational security of the ink printer is controlled via the microprocessor-controlled central control ZS of the printing device. It controls via a microprocessor-controlled drive control AS designed in the usual way, the stepper motor 101 for the printer carriage drive 100 and the motor 106 for driving the cleaning and rinsing station. Also connected to the central controller is the evaluation circuit 20 described in connection with the ink droplet sensor 11, a display DS and a time control arrangement TS.
  • This time control arrangement TS is constructed in a conventional manner and detects the printing time of the ink printing device or makes it possible to enter freely selectable time periods after which a function test procedure which is stored in the memory area of the central control system ZS is called.
  • the central control ZS of the printing device is connected to the data output via an interface IF, e.g. of a terminal in connection.
  • the ink print head 1 is in the rest position (interface II) FIG 11, FIG 13 at the left outer edge of the printing area before printing and the hose pump 113 is coupled to the motor 106 via the freewheel 117.
  • the nozzle surface 2 of the ink print head 1 is closed via the lips 109 and 110.
  • the motor shaft 115 By rotating the motor shaft 115 in a clockwise direction, the nozzle exit surface of the ink head 1 is wiped or cleaned by means of the upper lip of the wiper lips 109 and the endless belt 107 is brought into the position according to FIG.
  • the ink head nozzles can be rinsed by means of the hose pump 113, and this can also be used as a "Position designated as STANDBV 'position can be used to free-spray the nozzles.
  • the amount of ink produced drips from the ink head 1 or from the endless belt 107 onto the collecting container 112 and is disposed of in this way.
  • the Motor shaft 115 in the clockwise direction the wiping process can be repeated by means of the wiping lips 109 of the endless belt 107.
  • the inkjet print head 1 is then driven by the carriage drive over a distance 130 (FIG. 11) into a spray control position (shown in broken lines in FIG. 11), where the individual nozzles are sequentially checked for their functionality.
  • printing operation is then either started on the printing paper to the right of position II-XIII or, if the spray test is not accepted, a new rinsing or wiping procedure is carried out in the STANDBY position and then tested again in the control position. Only after a freely definable number of repeat cycles with a negative spray test result does the ink printer go into the fault state. This fault condition of the printer is shown on the display DS and the printer operation is interrupted.
  • ink print head 1 In normal operation with a positive spray test result, ink print head 1 will print.

Landscapes

  • Ink Jet (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

Pour permettre la vérification automatique de l'aptitude au fonctionnement, un système d'impression à encre possède un dispositif de nettoyage et de rinçage (105) ainsi qu'un détecteur de gouttelettes d'encre (11). Lors de l'appel d'une procédure d'essai fonctionnel entièrement automatique avant l'opération d'impression proprement dite ou après écoulement d'une durée déterminée d'impression, la tête d'impression à l'encre est nettoyée et rincée dans une position de repos et son fonctionnement est ensuite vérifié, au cours d'un essai de pulvérisation, par l'intermédiaire d'un détecteur de gouttelettes d'encre (11). Si les résultats de cet essai sont satisfaisants, l'opération d'impression peut alors reprendre. Si les résultats de deux essais de pulvérisation consécutifs sont négatifs, le dispositif d'impression est placé en état de défaillance et l'opération d'impression est arrêtée.To enable automatic verification of operability, an ink printing system has a cleaning and rinsing device (105) and an ink droplet detector (11). When a fully automatic functional test procedure is called before the actual printing operation or after a certain printing period has elapsed, the ink printhead is cleaned and rinsed in a rest position and its operation is then verified, during a spraying test, by means of an ink droplet detector (11). If the results of this test are satisfactory, the printing operation can then resume. If the results of two consecutive spraying tests are negative, the printing device is placed in a fault state and the printing operation is stopped.

Description

Verfahren und Anordnung zur automatischen Betriebssicher¬ stellung von Tintendruckeinrichtungen Method and arrangement for the automatic operational security of ink printing devices
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Feststellung der Funktionsfähigkeit einer Tintendruckeinrich- tung gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 4.The invention relates to a method and an arrangement for determining the functionality of an ink printing device according to the preambles of claims 1 and 4.
Tintendruckeinrichtungen, die mit Mehrdüsentintenköpfen arbei¬ ten, sind empfindlich gegenüber Umfeld- bzw. Umwelteinflüssen. Zu diesen evtl. Betriebsstörungen verursachenden Einflüssen gehören:Ink printing devices that work with multi-nozzle ink heads are sensitive to environmental and environmental influences. These influences that may cause malfunctions include:
- Gas- bzw. Lufteinschlüsse in der Tinte;- Gas or air pockets in the ink;
- Ein- oder Antrocknen bzw. starke Änderung der Viskosität der Tinte; - Verschmutzung des Düsenbereiches der Tintenköpfe durch Fremdkörperpartikel, z. B. Papierstaub; und- Drying or drying or strong change in the viscosity of the ink; - Contamination of the nozzle area of the ink heads by foreign body particles, for. B. paper dust; and
- bei Tintendruckeinrichtungen, die mit Unterdruck arbeiten, die Zerstörung des konkaven Tintenmeniskus am Düsenende, z. B. durch Erschütterung des Druckers beim Transport.- With ink printing devices that work with negative pressure, the destruction of the concave ink meniscus at the nozzle end, for. B. by shaking the printer during transport.
Die Beseitigung aller dieser Betriebsstörungen erfordert die unterschiedlichsten Mittel, die vom Druckeranwender Leim Auf¬ treten einer Betriebsstörung angewendet werden müssen.The elimination of all of these malfunctions requires a wide variety of means which have to be used by the printer user when an malfunction occurs.
Ein weiteres Problem bei Tintendruckeinrichtungen, die derAnother problem with ink printing devices that the
Funktionsüberwachung des Anwenders unterliegt, ist das Problem der Druckbildakzeptanz. Der Anwender von Tintendruckeinrich¬ tungen muß rechtzeitig erkennen, ob das erzeugte Schriftbild gestört ist oder nicht. Dies ist insbesondere bei Mehrdüsen- tintenköpfen hoher Druckauflösung schwierig, da z. B. der Aus¬ fall einer oder mehrerer Düsen des Tintendruckkopfes sich zu¬ nächst nur in einer geringfügigen Verschlechterung des Druck¬ bildes auswirkt.Function monitoring of the user is subject to the problem of print acceptance. The user of ink printing devices must recognize in good time whether the typeface generated is faulty or not. This is particularly difficult with multi-nozzle ink heads with high print resolution, since e.g. B. the failure of one or more nozzles of the ink print head initially only results in a slight deterioration in the print image.
Im allgemeinen wird die ordnungsgemäße Funktion des Schreib¬ kopfes vom Anwender selbst durch eine visuelle Prüfung spe¬ zieller Druckmuster geprüft. Das ist nicht einfach und erfor- dert wegen der relativ kleinen Tröpfchendurchmesser, die in der Größenordnung von etwa 60 μm liegen, eine sehr anstrengende Be¬ obachtung, wozu häufig eine Lupe erforderlich ist. Insbesonde¬ re, wenn der Ausfall relativ weit voneinander beabstandete Aus- trittsdüsen betrifft, ist das menschliche Auge überfordert. Insgesamt ist eine solche Überprüfung unbefriedigend.In general, the proper functioning of the print head is checked by the user himself by visual inspection of special print patterns. This is not easy and requires Because of the relatively small droplet diameters, which are of the order of about 60 μm, observation is very strenuous, which often requires a magnifying glass. In particular, if the failure affects outlet nozzles that are spaced relatively far apart, the human eye is overwhelmed. Overall, such a review is unsatisfactory.
Auch für andere Störungen der beschriebenen Art ist es üblich, vom Anwender der Druckeinrichtung manuell initiierte Prozeduren einzuleiten bzw. durchzuführen, um eine störungsfreie Wiederin¬ betriebnahme des Schreibkopfes und damit der Druckeinrichtung zu ermöglichen.For other malfunctions of the type described, it is also customary to initiate or carry out procedures manually initiated by the user of the printing device in order to enable trouble-free restarting of the writing head and thus of the printing device.
Um Betriebsstörungen durch Ausfall einzelner Düsen feststellen zu können, ist es aus der DE-A-36 34 034 bekannt, einen Tinten¬ tröpfchensensor zu verwenden, der mehrere Elektroden umfaßt, von denen wenigstens die erste Elektrode in eine Lage bringbar ist, in der sie den Austrittsdüsen des Tintendruckkopfes in vorgegebenem Abstand gegenüberliegt. Die Änderung des Wider- Standes zwischen der ersten Elektrode und einer weiteren Elek¬ trode wird festgestellt, wenn von dem Tintendruckkopf ausge¬ stoßene leitende Tinte die erste Elbktrode erreicht.In order to be able to determine malfunctions due to the failure of individual nozzles, it is known from DE-A-36 34 034 to use an ink droplet sensor which comprises a plurality of electrodes, at least of which the first electrode can be brought into a position in which it is is opposite the outlet nozzles of the ink print head at a predetermined distance. The change in the resistance between the first electrode and a further electrode is determined when conductive ink ejected from the ink print head reaches the first electrode.
Es ist weiterhin aus der DE-B-26 10 518 bekannt, den Tintenkopf und insbesondere die Düsenflächen dadurch zu reinigen, daß der Tintendruck manuell kurzzeitig erhöht wird, um durch die aus¬ tretende Tinte an der Düsenfläche die Sch utzpartikεl wegzu¬ schwemmen.It is also known from DE-B-26 10 518 to clean the ink head and in particular the nozzle surfaces by briefly increasing the ink pressure manually in order to wash away the protective particles from the ink emerging on the nozzle surface.
Andere bekannte Reinigungsvorrichtungen (DE-A-32 07 072) ver¬ wenden eine schwenkbar angeordnete Platte, die mit einer Kante über die Düsenfläche hin- und herbewegt wird.Other known cleaning devices (DE-A-32 07 072) use a pivotably arranged plate which is moved back and forth with an edge over the surface of the nozzle.
Es wird weiterhin in der DE-A-29 19 727 eine Vorrichtung zum Verschließen der Düsenfläche an einem Tintenschreibkopf be¬ schrieben, bei der ein motorisch angetriebenes, elastisches Endlosband vorgesehen ist, das an der Düsεnflache anliegt. Zum Durchspülen des Tintendruckkopfes ist es aus der EP-A- 0 212 503 bekannt, eine Schlauchpumpe zu verwenden, die im Druckerwagen angeordnet ist.Furthermore, DE-A-29 19 727 describes a device for closing the nozzle surface on an ink writing head, in which a motor-driven, elastic endless belt is provided, which rests on the surface of the nozzle. To flush the ink print head, it is known from EP-A-0 212 503 to use a hose pump which is arranged in the printer carriage.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zur Feststellung der Funktionsfähigkeit einer Tintendruckein¬ richtung bereitzustellen, um damit eine automatische Betriebs¬ sicherstellung der Tintendruckeinrichtung zu ermöglichen.The object of the invention is to provide a method and an arrangement for determining the operability of an ink printing device in order to thereby enable the ink printing device to be automatically operated.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren und einer Anordnung der eingangs genannten Art gemäß dem kennzeichnenden Teil der Pa¬ tentansprüche 1 und 4 gelöst.This object is achieved in a method and an arrangement of the type mentioned at the outset in accordance with the characterizing part of claims 1 and 4.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Un- teransprüchen gekennzeichnet.Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.
Gemäß der Erfindung wird automatisch bei Aufruf einer Funk¬ tionstestprozedur zunächst der Tintenkopf im Bereich seiner Dü¬ senfläche gereinigt und durchgespült. Nach Ablauf der Reini- gungsprozedur wird dann jede Düse des Tintendruckkopfes einem Spritztest unterzogen, und dann wird abhängig vom Ergebnis des Spritztestes entweuer der Druckbetrieb freigegeben oder nach einer oder mehreren erneuten erfolglosen Reinigungsprozeduren die Tintendruckeinrichtung in einen Störungszustand versetzt, d. h. der weitere Druckbetrieb unterbunden bzw. der Störungs¬ zustand an einem Display angezeigt.According to the invention, when a function test procedure is called up, the ink head in the region of its nozzle surface is first cleaned and flushed through. After the cleaning procedure has been completed, each nozzle of the ink print head is then subjected to a spray test, and depending on the result of the spray test either the printing operation is either released or the ink printing device is put into a fault state after one or more unsuccessful cleaning procedures. H. the further printing operation is prevented or the fault status is shown on a display.
Durch diese automatische Betriebssicherstellung der Tinten¬ druckeinrichtung vor Aufnahme des Druckbetriebes oder automa- tische Kontrollprozedur während des Druckbetriebes wird eine optimale Betriebssicherheit und Druckqualität gewährleistet. Die Anordnung ist kosten- und aufwandsarm und entlastet den Anwender der Druckeinrichtung von eigenen möglicherweise un¬ genauen Kontrollen, da die Tintendruckeinrichtung sich zu de- finierten Zeiten selbst kontrolliert.This automatic operational security of the ink printing device before the start of the printing operation or automatic control procedure during the printing operation ensures optimal operational reliability and printing quality. The arrangement is low in cost and effort and relieves the user of the printing device from its own possibly inaccurate checks, since the ink printing device controls itself at defined times.
Die notwendigen Bauelemente sind aufwandsarm und einfach her¬ zustellen, wobei die den Ablauf steuernde Funktionstest- prozedur im Rahmen der mikroprozessorgesteuerten Zentralsteue¬ rung gespeichert werden kann.The necessary components are inexpensive and easy to manufacture, the function test controlling the sequence procedure can be stored as part of the microprocessor-controlled central control.
Ein Aufruf der Funktionstestprozedur kann dabei zwangsweise bei Inbetriebnahme der Druckeinrichtung erfolgen oder nach einer vorgebbaren Druckzeit.The function test procedure can be called up when the printing device is started up or after a predefinable printing time.
Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen darge¬ stellt und werden im folgenden beispielsweise näher beschrie- ben. Es zeigenEmbodiments of the invention are shown in the drawings and are described in more detail below, for example. Show it
FIG 1 eine Prinzipdarstellung eines Tintentrδpfchensensors,1 shows a schematic diagram of an ink droplet sensor,
FIG 2 und FIG 3 ein Ausführungsbeispiel für den als Tinten- trδpfchensensor vorgesehenen Elektrodenkamm,2 and 3 show an exemplary embodiment of the electrode comb provided as an ink droplet sensor,
FIG 4 ein zweites Ausführungsbeispiel für den Elektrodenkamm,4 shows a second exemplary embodiment for the electrode comb,
FIG 5, FIG 6 und FIG 7 jeweils Beispiele für eine Auswerte-. schaltung,5, 6 and 7 each show examples of an evaluation. circuit,
FJ.G 8 ein Ausführungsbeispiel für den Aufbau und die Herstel¬ lung einer Sensorplatte,FJ.G 8 an embodiment for the construction and manufacture of a sensor plate,
FIG 9 und 10 ein Ausführungsbeispiel für den praktischen Ein¬ satz der Sensoranordnung,9 and 10 show an exemplary embodiment for the practical use of the sensor arrangement,
FIG 11 eine schematische Darstellung einer Anordnung zur auto¬ matischen Betriebssicherstellung,11 shows a schematic illustration of an arrangement for automatic operational security,
FIG 12 eine Schnittdarstellung der Anordnung gemäß FIG 11 ent¬ lang der Schnittlinie I-XII,12 shows a sectional illustration of the arrangement according to FIG. 11 along the section line I-XII,
FIG 13 eine Schnittdarstellung einer Anordnung gemäß FIG 11 entlang der Schnittlinie II-XIII in Ruheposition und13 shows a sectional illustration of an arrangement according to FIG. 11 along the section line II-XIII in the rest position and
FIG 14 eine Darstellung einer Anordnung entsprechend der FIG 13 in Spülposition. In einer hier nur schematisch in der FIG 11 dargestellten Tin¬ tendruckeinrichtung wird ein Tintenschreibkopf 1 der auf einem Druckerwagen 100 angeordnet ist, mit Hilfe eines Schrittmotores 101 im Druckbetrieb zeilenweise entlang von einem hier nicht dargestellten Aufzeichnungsträger bewegt. Der Druckerwagen 100 wird dabei auf Führungsstangen 102 geführt und steht mit dem Schrittmotor 101 über einen Zahnriemen 103 in Verbindung. Am linken Rand des Bewegungsbereiches des Druckerwagens 100 sind am Druckerchassis 41 die zur automatischen Betriebssicherstel- lung des Tintendruckers erforderlichen Komponenten angeordnet. Diese sind im wesentlichen eine Reinigungs- und Spülstation 105 und ein daneben angeordneter Tintentröpfchensensor 11.14 shows an arrangement corresponding to FIG 13 in the rinsing position. In an ink printing device shown here only schematically in FIG. 11, an ink writing head 1, which is arranged on a printer carriage 100, is moved line by line along a recording medium (not shown here) with the aid of a stepping motor 101 in printing operation. The printer carriage 100 is guided on guide rods 102 and is connected to the stepper motor 101 via a toothed belt 103. At the left edge of the range of movement of the printer carriage 100, the components required for automatically ensuring the operational reliability of the ink printer are arranged on the printer chassis 41. These are essentially a cleaning and rinsing station 105 and an ink droplet sensor 11 arranged next to them.
Die insbesondere in den FIG 11, 13 und 14 dargestellte Reini- gungs- und Spülstation besteht aus einem über einen Elektromo¬ tor 106 mit zugeordnetem Getriebe angetriebenen umlaufenden Endlosband 107 aus elastischem Material, z.B. Gummi oder Ela¬ stomer, das von zwei Rollen 108 geführt ist und dessen Breite etwas größer ist als die Breite der Düsenfläche (Düsenplatte) 2 des Tintenschreibkopfes 1. Auf dem Endlosband 107 sind zwei keilförmig ausgebildete Wischlippen 109 angeordnet. Diese Wischlippen haben einen naherungsweise dreieckigen Querschnitt, wobei der Winkel an der Vorderkante vom Winkel an der Hinter¬ kante verschieden sein kann, so daß sie schrägliegende drei- eckige Lippen bilden können. Wesentlich ist dabei, daß die dreiecksförmigen Wischlippen derart auf dem Endlosband 107 be¬ festigt sind oder derart als eine Auswölbung des Endlosbandes ausgebildet sind, daß sie sich beim Wischvorgang nicht umlegen können.The cleaning and rinsing station shown in particular in FIGS. 11, 13 and 14 consists of a continuous endless belt 107 made of elastic material, e.g., driven by an electromotor 106 with an associated gear. Rubber or elastomer, which is guided by two rollers 108 and the width of which is somewhat larger than the width of the nozzle surface (nozzle plate) 2 of the ink writing head 1. Two wedge-shaped wiper lips 109 are arranged on the endless belt 107. These wiper lips have an approximately triangular cross section, the angle at the front edge being different from the angle at the rear edge, so that they can form oblique triangular lips. It is essential here that the triangular wiper lips are fastened on the endless belt 107 in such a way or are designed as a bulge of the endless belt that they cannot flip over during the wiping process.
Das Endlosband 107 mit den Wischlippen 109 ist in einem derar¬ tigen Abstand dicht vor der Düsenfläche 2 angeordnet , so daß die Wischlippen 109 beim Reinigungsvorgang sicher die Düsen¬ fläche überstrei fen können . Die Elastizität und Nachgiebigkeit zum Erzeugen der zum Abstreifen notwendigen Andruckkraft er ¬ folgt dabei im w esentlichen durch di e Durchbiegung dieses Ban¬ des . Um bei Schreibpausen ein Eintrocknen und Verschmutzen der Düsenfläche 2 des Tintendruckkopfes 1 zu verhindern, weist das Endlosband parallel zum Band zwischen den Wischlippen 109 weitere Lippen 110 auf, so daß sich eine entsprechende schutzhaubenartige Vertiefung im Endlosband 107 ergibt. Diese Vertiefung wird in Schreibpausen vor die Düsenfläche 2 gebracht und legt sich elastisch an diese an. Die Lippen 109 und 110 sind dabei so angeordnet, daß sie den Bereich der Schreibdüsen im Abdichtungszustand umfassen. Die seitlichen Lippen 110 sind in Bezug auf die Wischlippen 109 so angeordnet, daß sie Öffnungen freilassen, um einen Druck- und Temperaturausgleich zur Umgebung sicherstellen zu können. Wesentlich ist jedoch, daß sich nach Positio¬ nierung dieser Schutzhaube vor den Düsenöffnungen im Be- reich der Schutzhaube eine Art Kleinklima einstellt, daß ein Eintrocknen und Verschmutzen der Düsenfläche in Schreibpausen verhindert.The endless belt 107 with the wiper lips 109 is arranged at such a distance close to the nozzle surface 2, so that the wiper lips 109 can surely sweep over the nozzle surface during the cleaning process. The elasticity and resilience for generating the pressing force necessary for stripping is essentially achieved by the deflection of this band. In order to prevent drying and soiling of the nozzle surface 2 of the ink print head 1 during breaks in writing, the endless belt has further lips 110 parallel to the belt between the wiping lips 109, so that a corresponding protective hood-like depression results in the endless belt 107. This recess is brought in front of the nozzle surface 2 during pauses and rests elastically on the latter. The lips 109 and 110 are arranged so that they cover the area of the writing nozzles in the sealed state. The side lips 110 are arranged with respect to the wiper lips 109 so that they leave openings in order to ensure pressure and temperature compensation to the environment. It is essential, however, that after this protective hood has been positioned in front of the nozzle openings in the area of the protective hood, a type of small climate is established which prevents the nozzle surface from drying out and becoming dirty during pauses in writing.
Bei Tintendruckköpfen entsteht bei längeren Schreibpausen die Gefahr, daß die Tinte im Bereich der Düsenδffnungen eindickt. Deshalb ist es notwendig, um ein sofortiges Druckbild nach Wiederaufnahme des Druckbetriebs zu errei¬ chen, diese eingedickte Tinte oder evtl. auch verschmutzte Tinte aus den Düsenδffnungen zu entfernen. Zu diesem Zweck ist es üblich, die Düsen in der Reinigungsstation freizu- spritzen.With ink printheads, there is a risk that the ink will thicken in the area of the nozzle openings during longer pauses in writing. It is therefore necessary, in order to achieve an immediate print image after resuming printing, to remove this thickened ink or possibly also dirty ink from the nozzle openings. For this purpose it is common to spray the nozzles freely in the cleaning station.
Um dieses Freispritzen leicht zu ermöglichen ist bei der dargestellten Einrichtung auf dem Endlosband 107 ein Be- reich 111 vorgesehen, der zum Freispritzen als Auffang¬ fläche für die Tintentrδpfchen beim Freispritzen dient. Beim Freispritzen wird entsprechend der Darstellung der FIG 14 dieser Bereich 111 vor die Düsenfläche 2 gebracht, wobei dann die auftreffende Tinte von dem Endlosband 107 abtropft und von einem Auffangbehälter 112 aufgefangen wird.In order to make this free spraying easy, an area 111 is provided on the endless belt 107 in the device shown, which serves for free spraying as a collecting surface for the ink droplets during free spraying. 14, this area 111 is brought in front of the nozzle surface 2 during free spraying, the impinging ink then dripping off the endless belt 107 and being collected by a collecting container 112.
Beim Durchspülen wird die Tinte durch den Tintendruckkopf 1 mit Hilfe einer im Druckerwagen 100 angeordneten Schlauch- pumpe 113 gedrückt. Diese Schlauchpumpe kann dabei entsprechend der EP-A-0 212 503 ausgebildet sein.When flushing the ink through the ink print head 1 with the help of a hose arranged in the printer carriage 100 pump 113 pressed. This hose pump can be designed in accordance with EP-A-0 212 503.
Ein einziger Motor 106 treibt dabei sowohl die Reinigungs- und Spülstation 105 als auch die Schlauchpumpe 113 an und zwar in Abhängigkeit von seiner Drehrichtung. Zu diesem Zwecke ist auf der Antriebswelle 115 des Motors 106 ein jeweils drehrichtungs- abhängiges erstes 116 und zweites Gesperre 117 angeordnet. Die¬ se drehrichtungsabhängigen Gesperre sind als Freil ufe ausge- bildet, wobei der erste Freilauf 116 über einen Riemen 118 mit den Rollen 108 des Endlosbandes 107 verbunden ist. Der Freilauf 116 ist dabei so ausgebildet, daß er bei einer Antriebsrichtung der Antriebswelle 115 entgegen dem Uhrzeigersinn freiläuft und bei einem Antrieb der Antriebswelle im Uhrzeigersinn über den Riemen 118 mit dem Endlosband 107 gekoppelt ist. Der zweiteA single motor 106 drives both the cleaning and rinsing station 105 and the hose pump 113, depending on its direction of rotation. For this purpose, a respective first 116 and second locking mechanism 117, which is dependent on the direction of rotation, is arranged on the drive shaft 115 of the motor 106. These locking mechanisms which are dependent on the direction of rotation are designed as freewheels, the first freewheel 116 being connected to the rollers 108 of the endless belt 107 via a belt 118. The freewheel 116 is designed in such a way that it freewheels counterclockwise when the drive shaft 115 is driven and is coupled to the endless belt 107 via the belt 118 when the drive shaft is driven clockwise. The second
Freilauf 117 ist als ein im Uhrzeigersinn der Antriebswelle 115 freilaufender Freilauf ausgebildet und weist an seiner Außen¬ seite Verzahnungen 119 auf, die mit einer entsprechenden Ver¬ zahnung 120 der Schlauchpumpe 113 zusammenwirken.Freewheel 117 is designed as a freewheel freewheeling clockwise of the drive shaft 115 and has on its outer side toothings 119 which interact with a corresponding toothing 120 of the hose pump 113.
Eine Koppelung der Schlauchpumpe 113 mit dem Motor 106 erfolgt durch Bewegung des Druckerwagens 100, wobei die Koppelung in der in der FIG 11 auf der linken Seite dargestellten Position erfolgt.The hose pump 113 is coupled to the motor 106 by moving the printer carriage 100, the coupling being carried out in the position shown on the left in FIG.
Der neben der Reinigungs- und Spülvorrichtung 105 angeordnete Tintentröpfchensensor 11 wird nun im folgenden anhand der FIG 1 bis 10 näher beschrieben. The ink droplet sensor 11 arranged next to the cleaning and rinsing device 105 will now be described in more detail below with reference to FIGS. 1 to 10.
In FIG 1 ist rechts der Tintenschreibkopf 1 dargestellt. Er weist beispielsweise eine Düsenplatte 2 mit neun Austrittsdüsen 3 auf, ein Kopfteil 4 mit neun Tintenkanälen 5 und diesen zuge¬ ordneten Antriebselementen 6 sowie ein Tintenversorgungsteil 7. Dieses ist über eine Tintenzuführung 8 mit einem hier nicht dargestellten Tintenvorratsbehälter verbunden. Durch indivi¬ duelle Ansteuerung der Antriebselemente 6 wird aus der zugeord¬ neten Düse 3 ein einzelnes Tintentröpfchen 9 ausgestoßen. Die Düsen 3 in der Schnittdarstellung nach FIG 1 können auch mehr- fach und zwar in mehreren Reihen senkrecht zur Zeichnungsebene angeordnet sein. Vier derartige Reihen würden dann einen Schreibkopf mit 32 Düsen bilden, wobei die Düsen der einzelnen Reihen gegeneinander versetzt sein können. Der erfindungsgemäße Tintentröpfchensensor 11 ist in einem Abstand 10 gegenüber dem Schreibkopf 1 angeordnet. Er besteht im wesentlichen aus einer als Elektrodenkamm ausgebildeten Sensorplatte 12 mit zwei nach außen geführten Anschlußelektroden 13 und 14 sowie aus einer dahinter oder darunter befindlichen Schicht,die im folgenden als Saugblock 17 bezeichnet wird und die zur Aufnahme und zur Abführung von Flüssigkeit dient. Der Elektrodenkamm weist zu¬ mindest im Bereich des Auftreffpunktes der Tintentrδpfchen eine Vielzahl von im Austrittsbereich dtr Tintentröpfchen parallel verlaufenden Leiterbahnen 18 und 19 auf. Die Vorrichtung zur Abführung der durch das Auftreffen von Tintentröpfchen zuge- führten Flüssigkeit besteht aus nichtleitendem porösen Mate¬ rial; sie kann einschichtig oder vorzugsweise aus mehreren Teilschichten aufgebaut sein. Die Anschlußelektroden 13 und 14 sind mit einer Auswerteschaltung 20 verbunden, die, worauf spä¬ ter näher eingegangen wird, abhängig vom Auftreffen eines oder mehrerer Tintentröpfchen auf den Elektrodenkamm 12 ein entspre¬ chendes Signal, das Sensorsignal SM abgibt.In Figure 1, the ink writing head 1 is shown on the right. It has, for example, a nozzle plate 2 with nine outlet nozzles 3, a head part 4 with nine ink channels 5 and drive elements 6 assigned to them, and an ink supply part 7. This is connected via an ink feed 8 to an ink reservoir (not shown). By means of individual control of the drive elements 6, a single ink droplet 9 is ejected from the associated nozzle 3. The nozzles 3 in the sectional view according to FIG. 1 can also be arranged several times, namely in several rows perpendicular to the plane of the drawing. Four such rows would then form a write head with 32 nozzles, the nozzles of the individual rows being offset from one another. The ink droplet sensor 11 according to the invention is arranged at a distance 10 from the write head 1. It essentially consists of a sensor plate 12, designed as an electrode comb, with two connecting electrodes 13 and 14 leading to the outside, and of a layer located behind or below it, which is referred to below as suction block 17 and which serves to absorb and discharge liquid. The electrode comb has at least in the area of the point of impact of the ink droplets a multiplicity of conductor tracks 18 and 19 running parallel in the outlet area of the ink droplets. The device for removing the liquid supplied by the impact of ink droplets consists of non-conductive porous material; it can be constructed in one layer or preferably from several sub-layers. The connection electrodes 13 and 14 are connected to an evaluation circuit 20 which, as will be discussed in more detail later, depending on the impact of one or more ink droplets on the electrode comb 12, emits a corresponding signal, the sensor signal SM.
Die Wirkungsweise des Tintentröpfchensensors wird im folgenden unter Bezugnahme auf die FIG 2 und 3 beschrieben, die ein Aus- führungsbeispiel für den Elektrodenkamm 12 des Tintentröpfchen¬ sensors in Aufsicht (FIG 2) und in einer Schnittdarstellung (FIG 3) zeigen. Im Beispiel ist der Elektrodenkamm durch zwei Kammteile 121 und 122 gebildet, deren zungenför ige Leiter- bahnen 18,19 im Bereich der Auftreffpunkte für die Tinten¬ tröpfchen nebeneinanderliegen und die Kammstruktur bilden. Die Kammteile 121 und 122 mit den Leiterbahnen 18 und 19 sind hier auf dem aus der porösen, nichtleitenden Schicht bestehenden Saugblock 17 aufgebracht. Jeder dieser Kammteile 121 und 122 ist elektrisch von außen her über die Anschlußelektroden 13 und 14 zugänglich.The mode of operation of the ink droplet sensor is described below with reference to FIGS. 2 and 3, which show an exemplary embodiment of the electrode comb 12 of the ink droplet sensor in a top view (FIG. 2) and in a sectional illustration (FIG. 3). In the example, the electrode comb is formed by two comb parts 121 and 122, the tongue-shaped conductor webs 18, 19 lie next to one another in the area of the impact points for the ink droplets and form the comb structure. The comb parts 121 and 122 with the conductor tracks 18 and 19 are applied here to the suction block 17 consisting of the porous, non-conductive layer. Each of these comb parts 121 and 122 is electrically accessible from the outside via the connection electrodes 13 and 14.
FIG 3 zeigt den Aufbau im Detail. Der Saugblock 17 besteht im Beispiel aus zwei Teilschichten 15 und 16 saugfähigen Materials mit den Dicken Sl und S2. Auf die oberste Teilschicht 15 ist eine isolierende Schicht in Form einer oberseitig goldbeschich¬ teten Isolierfolie 21 auflaminiert, die anschließend entspre¬ chend dem Teilungsverhältnis T des Elektrodenkamms strukturiert und dabei mit den Leiterbahnen 18 und 19 versehen wird. Dadurch entsteht die in FIG 2 und 3 gezeigte Struktur. Die Kammteile 121, 122 mit den Leiterbahnen 18 und 19 weisen eine Höhe L auf; die Leiterbahnen 18 und 19 haben jeweils eine Breite A und ver¬ laufen im Abstand B zueinander. Damit ist ein Teilungsverhält- nis T=A+B festgelegt. Soll der Tintentröpfchensensor bereits einen einzigen Tintentropfen des Durchmessers D detektieren, so muß T ≤ D sein, um eine elektrische Widerstandsbrücke zwischen benachbarten Leiterbahnen 18 und 19 und damit zwischen den Kammteilen 121 und 122 zu bilden. Am Beispiel nach FIG 3 er- kennt man, daß ein Tintentropfen 9 beim Auftreffen auf die3 shows the structure in detail. In the example, the suction block 17 consists of two partial layers 15 and 16 of absorbent material with the thicknesses S1 and S2. An insulating layer in the form of a gold-coated insulating film 21 is laminated onto the uppermost partial layer 15, which is then structured according to the division ratio T of the electrode comb and is provided with the conductor tracks 18 and 19. This creates the structure shown in FIGS. 2 and 3. The comb parts 121, 122 with the conductor tracks 18 and 19 have a height L; the conductor tracks 18 and 19 each have a width A and run at a distance B from one another. This defines a division ratio T = A + B. If the ink droplet sensor is to detect a single ink drop of diameter D, then T ≤ D must be formed in order to form an electrical resistance bridge between adjacent conductor tracks 18 and 19 and thus between comb parts 121 and 122. The example according to FIG. 3 shows that an ink drop 9 when it hits the
Oberfläche des Tintentrδpfchεnsensors diese Bedingung erfüllt, also zwischen zwei benachbarten Leiterbahnen eine deutliche Wi¬ derstandsreduzierung herbeiführt, die an den Anschlußelektroden 13 und 14 durch die Auswerteschaltung ausgewertet werden kann. Nach dem Auftreffen des Tintentrδpfchens 9 wird die Flüssig¬ keitsmenge zunächst von der oberen porösen Teilschicht 15 auf¬ genommen, nach unten transportiert und dringt schließlich in die zweite Teilschicht 16 ein. Die elektrisch nichtleitenden porösen Teilschichten 15 und 16 wirken als eine Art Saugpumpe mit kapillarischem Effekt. Der Wirkungsgrad dieser Saugpumpe kenn durch die Wahl der Porosität (bzw. Porenweite) und/oder der Anzahl bzw. der Dicke Sl, S2 der Teilschichten auf bestimm¬ te Einsatzfälle eingestellt werden. Für das in FIG 3 darge- stellte Ausführungsbeispiel haben s ich folgende Dimensionie¬ rungen als besonders vorteilhaft erwiesen :Surface of the ink droplet sensor fulfills this condition, ie brings about a significant reduction in resistance between two adjacent conductor tracks, which can be evaluated at the connection electrodes 13 and 14 by the evaluation circuit. After the ink droplet 9 strikes, the amount of liquid is first taken up by the upper porous sub-layer 15, transported downwards and finally penetrates into the second sub-layer 16. The electrically non-conductive porous sub-layers 15 and 16 act as a type of suction pump with a capillary effect. The efficiency of this suction pump can be adjusted to certain applications by the choice of the porosity (or pore size) and / or the number or the thickness S1, S2 of the partial layers. For the I have shown the following dimensions to be particularly advantageous:
A=B=40 μm H (Goldelektrode ) =l μmA = B = 40 μm H (gold electrode) = l μm
L=50 μm Sl=5 mm S2=l ,5 mmL = 50 μm Sl = 5 mm S2 = 1.5 mm
Die Porosität Pl und P2 der beiden Schichten 15 und 16 ist un¬ terschiedlich. Es ist vorteilhaft, wenn die Porosität der ein¬ zelnen Schichten mit zunehmendem Abstand vom Elektrodenkamm zu¬ nimmt ( P2 > Pl). Zunehmende Porosität bedeutet abnehmende Po¬ renweite und damit zunehmende Kapillarität der Schichten. Da- durch wird gewährleistet, daß ein Flüssigkeitstransport bevor¬ zugt von der oberen Teilschicht 15 zur unteren Teilschicht 16 stattfindet. Das hat den Vorteil, daß der Raum in der Nähe des Elektrodenkamms relativ rasch von Tinte entleert wird und daß damit eine in kurzen Zeitabständen eintreffende Folge von Ein- zeltröpfchen sicher detektiεrt werden kann. Als Materialien für die einzelnen Teilschichten 15 und 16 mit unterschiedlichen Po¬ rositäten eignet sich vorzugsweise Duran-Filterglas für die obere Teilschicht 15 und sog. Millipore-Filterpapier für die untere Teilschicht 16. Die Porenweiten der oberen porösen Teil- schicht 15 können dabei zwischen 0,01 und 0,02, die Porenweiten der unteren porösen Teilschicht 16 zwischen 0,005 und 0,01 mm liegen. Die beschriebenen Kammstrukturen können vorteilhaft nach der an sich bekannten Dünnfilm-bzw. Dickschichttechnik hergestellt werden.The porosity P1 and P2 of the two layers 15 and 16 are different. It is advantageous if the porosity of the individual layers increases with increasing distance from the electrode comb (P2> Pl). Increasing porosity means decreasing pore size and thus increasing capillarity of the layers. This ensures that liquid transport takes place preferably from the upper sub-layer 15 to the lower sub-layer 16. This has the advantage that the space in the vicinity of the electrode comb is emptied of ink relatively quickly, and that a sequence of individual droplets arriving at short intervals can thus be reliably detected. Duran filter glass for the upper partial layer 15 and so-called Millipore filter paper for the lower partial layer 16 are preferably suitable as materials for the individual partial layers 15 and 16 with different porosities. The pore sizes of the upper porous partial layer 15 can be between 0 , 01 and 0.02, the pore sizes of the lower porous sublayer 16 are between 0.005 and 0.01 mm. The comb structures described can advantageously be based on the known thin-film or Thick film technology can be produced.
Beim Auftreffen eines Tintentrδpfchens mit vorgegebener elek¬ trischer Leitfähigkeit au f einer derartigen Kammstruktur ver¬ ändert sich sprunghaft der elektrische Widerstand zwischen den Leiterbahnen der beiden Kammteile. Durch das Entfernen des Tin- tentröpfchens durch kapillarisches Absaugen der Flüssigkeit in das Innere der beiden Schichten nimmt der zwischen den galva¬ nisch nicht miteinander verbundenen Kammteilen 121 und 122 me߬ bare Widerstand zeitlich wieder zu , so daß nach einer von der Porosität Pl, P2 der Teilschichten 15 und 16 und von den Eigen¬ schaften der Tinte abhängigen Absaugzeit ein erneuter, z.B. aus einer anderen Düse des Schreibkopfes ausgestoßener Tintentrop¬ fen in der gleichen Weise detektiert werden kann. Mit den im vorhergehenden angegebenen Dimensionierungswerten ist es mög¬ lich , das Auftreffen einzelner Tintentröpfchen im zeitlichen Abstand von etwa 20 ms sicher zu erkennen.When an ink droplet with a predetermined electrical conductivity strikes such a comb structure, the electrical resistance between the conductor tracks of the two comb parts changes abruptly. As a result of the removal of the ink droplet by capillary suction of the liquid into the interior of the two layers, the resistance measurable between the comb parts 121 and 122, which are not electrically connected to one another, increases over time, so that after one of the Porosity P1, P2 of the partial layers 15 and 16 and a suction time dependent on the properties of the ink, a new ink drop, for example ejected from another nozzle of the print head, can be detected in the same way. With the dimensioning values given above, it is possible to reliably detect the impact of individual ink droplets at intervals of about 20 ms.
Mit der im vorhergehenden beschriebenen Anordnung, bei der zwischen dem Teilungsverhältnis T und dem Durchmesser D ei¬ nes Tintentröpfchens die Beziehung Tέ D besteht, ist be¬ reits das Auftreffen eines einzelnen Tröpfchens sicher me߬ bar. Es liegt im Rahmen der Erfindung, ein Teilungsverhält¬ nis T vorzusehen, das größer ist als der Durchmesser D ei- nes Einzeltröpfchens (T D). Damit ist es möglich, das Ein¬ treffen mehrerer kurz nacheinander, aus einer Düse des Schreibkopfs ausgestoßener Einzeltrδpfchen sicher zu erkennen. Treffen nämlich die einzelnen Tintentröpfchen innerhalb einer Zeitdauer auf dem Elektrodenkamm auf, noch bevor die mit einem vorher eingetroffenen Tintentrδpfchen aufgebrachte Flüssigkeit abgesaugt wurde, so vergrößert sich mit jedem neu auftreffenden Tintentröpfchen die Flüssigkeitsmenge zwischen zwei benachbar¬ ten Leiterbahnen, bis die Flüssigkeitsmenge eine elektrische Verbindung zwischen diesen beiden Leiterbahnen herstellt. Auf diese Weise ist es möglich, daß beispielsweise erst mit dem dritten eintreffenden Tröpfchen eine deutliche sprunghafte Wi¬ derstandsänderung hervorgerufen wird. Es liegt im Rahmen der Erfindung, für diesen Fall auch die Porosität der einzelnen Schichten, die ein kapillarisches Absaugen der Tintenflüssig- keit bewirken, entsprechend einzustellen. Praktisch bedeutet das also, daß bei einem Teilungsverhältnis T>D und einem aus mehreren Teilschichten bestehenden Saugblock die Porosität der einzelnen Teilschichten von oben nach unten größer bzw. die Porenweite der einzelnen Schichten kleiner gewählt wird wie in Zusammenhang mit FIG 3 beschrieben wurde.With the arrangement described above, in which the relationship TέD exists between the division ratio T and the diameter D of an ink droplet, the impact of an individual droplet can already be measured reliably. It is within the scope of the invention to provide a division ratio T which is larger than the diameter D of a single droplet (T D). It is thus possible to reliably detect the arrival of a plurality of individual droplets ejected from one another of the writing head in quick succession. If the individual ink droplets hit the electrode comb within a period of time before the liquid applied with a previously arrived ink droplet has been sucked off, the amount of liquid between two adjacent conductor tracks increases with each newly arriving ink droplet until the amount of liquid establishes an electrical connection between them manufactures these two conductor tracks. In this way it is possible that, for example, a significant abrupt change in resistance is only caused with the third droplet arriving. It is within the scope of the invention to adjust the porosity of the individual layers in this case, which cause capillary suction of the ink liquid. In practical terms, this means that with a division ratio T> D and a suction block consisting of several partial layers, the porosity of the individual partial layers is increased from top to bottom or the pore size of the individual layers is selected smaller, as was described in connection with FIG. 3.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel des Tintentröpfchensen- sors sind die Strukturen der Elektrodenkammanordnung als bifi- lar angeordnete Leiterbahnen ausgestaltet, wodurch sich der Vorteil ergibt, daß die Leiterbahnen der Kammstruktur elek¬ trisch steuerbar sind und z.B. während einzelner Meßpausen miteinander verbunden werden können. Ein Beispiel dafür zeigt FIG 4.In a second embodiment of the ink droplet sensor, the structures of the electrode comb arrangement are bifi- Lar arranged conductor tracks designed, which results in the advantage that the conductor tracks of the comb structure are electrically controllable and can be connected to each other, for example, during individual pauses in measurement. FIG. 4 shows an example of this.
Die Leiterbahnen 181 und 191 der beiden Kammteile 123 und 124 sind hier mäanderförmig auf dem Saugblock 17 aufgebracht. Des¬ sen Aufbau sowie die Ausbildung der Leiterbahnen 181 und 191 kann in der anhand von FIG 3 beschriebenen Weise geschehen. Ebenso wie vorher verlaufen die Leiterbahnen im Bereich des Auftreffpunktes der Tintentröpfchen parallel nebeneinander. Im Unterschied zur vorher beschriebenen Ausführungsform ergibt sich mit der hier angegebenen Ausführungsform die Möglichkeit, neben den nach außen geführten Anschlußelektroden 13 und 14 ein zweites Paar von Anschlußelektroden 23 und 24 vorzusehen, über die die Leiterbahnen 181 und 191 galvanisch miteinander verbun¬ den werden können. Für die Dauer eines Meßvorganges, also für die Dauer, während der das Auftreffen von Tintentrδpfchen de- tektiert wird, sind die Anschlußelektroden 23 und 24 nicht mit¬ einander verbunden. Die Wirkungsweise der Detektion für das Auftreffen von Tintentröpfchen geschieht dann, wie anhand von FIG 2 und FIG 3 beschrieben. Über einen hier nicht dargestell¬ ten Schalter, der in den Meßpausen betätigt wird, also dann, wenn keine Tintentrδpfchen detektiert werden, können die An¬ schlüsse 23 und 24 nun miteinander verbunden werden. Damit be¬ steht die Möglichkeit, mit Hilfe einer hier nicht dargestell¬ ten, an die Anschlüsse 13 und 14 anschaltbaren Stromquelle in den Meßpausen die Leiterbahnen 181 und 191 zum Aufheizen und damit zum Verdampfen der Tintentrδpfchen zu benutzen. Damit ist der Vorteil verbunden, daß zusätzlich zur kapillarischen Wir¬ kung des Saugblockes noch eine Flüssigkeitsbeseitigung durch Verdampfen hinzukommt.The conductor tracks 181 and 191 of the two comb parts 123 and 124 are meandered here on the suction block 17. Its construction and the formation of the conductor tracks 181 and 191 can take place in the manner described with reference to FIG. 3. As before, the conductor tracks run parallel next to each other in the area where the ink droplets meet. In contrast to the previously described embodiment, the embodiment specified here makes it possible to provide a second pair of connection electrodes 23 and 24 in addition to the outward connection electrodes 13 and 14, via which the conductor tracks 181 and 191 can be galvanically connected to one another. The connection electrodes 23 and 24 are not connected to one another for the duration of a measurement process, that is to say for the duration during which the impact of ink droplets is detected. The mode of operation of the detection for the impingement of ink droplets then takes place as described with reference to FIGS. 2 and 3. The connections 23 and 24 can now be connected to one another via a switch, not shown here, which is actuated during the measurement pauses, that is, when no ink droplets are detected. There is thus the possibility, with the aid of a current source (not shown here) which can be connected to the connections 13 and 14, to use the conductor tracks 181 and 191 during the measuring breaks for heating up and thus for evaporating the ink droplets. This has the advantage that, in addition to the capillary action of the suction block, there is also liquid removal by evaporation.
Zur Auswertung des Auftreffens von Tintentröpfchen, die mit ei¬ ner plötzlichen Widerstandsreduzierung im Verlauf der Leiter¬ bahnen des Elektrodenkamms verbunden ist, wird eine Schaltungs¬ anordnung vorgesehen, die mit jedem Auftrεffen eines Tinten- tröpfchens das Sensorsignal SM abgibt. Ein Ausführungsbeispiel dafür zeigt FIG 5. Die dort gezeigte Schaltung besteht im we¬ sentlichen aus einem Spannungsteiler, der aus einem Festwider¬ stand 30 und dem veränderlichen Meßwiderstand 31 besteht. Die- ser repräsentiert den jeweils aktuellen Widerstandswert zwi¬ schen den Leiterbahnen 18 und 19 (FIG 2) bzw. 181,191 (FIG 4) des Elektrodenkamms, d.h. die gezeigte Schaltung ist an dieser Stelle mit den Anschlußelektroden 13 und 14 des Elektrodenkamms verbunden. Der Abgriff zwischen den Widerständen 30,31 des Spannungsteilers ist mit den Eingängen eines Komparators 32 verbunden. Diese Verbindung geschieht derart, daß der sich am Abgriffpunkt der Spannungsteilerschaltung 30,31 einstellende Spannungswert Um als jeweiliger Momentanwert über einen Wider¬ stand 39 unmittelbar dem einen Eingang und über ein Integrier- glied 35,36 als Mittelwert Umm dem anderen Eingang des Kompa¬ rators 32 zugeführt wird. Ein weiterer Widerstand 34 dient zur Erzeugung einer Vorspannung an dem einen der beiden Kompara- toreingänge, welche den zur Funktion des Komparators 32 not¬ wendigen Störspannungsabstand herstellt. Eine dem Komparator 32 nachgeschaltete bistabile Schaltung 37 bildet aus dem Ausgangs¬ signal des Komparators 32 das Sensorsignal SM für eine nachfol¬ gende, hier nicht mehr dargestellte Druckersteuerung. Die Wir¬ kungsweise der Schaltung ist folgende. Trifft aufgrund eines durch die Druckersteuerung im Schreibkopf angeregten Ausstoßes eines Tintentröpfchens ein Tintentröpfchen auf dem Elektroden¬ kamm auf, so ist damit eine plötzliche Widerstandsreduzierung verbunden. Der Meßwiderstand 31 wird somit kleiner, was dazu führt, daß kurzzeitig der Momentanwert Um kleiner wird als der zeitliche Mittelwert Umm. Im Beispiel nach FIG 5 tritt am Aus- gang des Komparators 32 eine kurzzeitige Pegeländerung von 1 auf 0 auf. Dieser Übergang wird in der bistabilen Schaltung 37 zwischengespeichert und von der Druckersteuerung weiterverar¬ beitet. Nach einer Tröpfchenerkennung wird die bistabile Schal¬ tung 37 über ihren Reset-Eingang mit dem Resetsignal R zurück- gesetzt und der Sensor somit für das Auftreffen und die Bewer¬ tung eines nächsten Tintentröpfchens aus einer anderen Düse des Schreibkopfes aktiviert. Durch Überwachung der Zeitdauer zwischen der Anregung für einen Tröpfchenausstoß durch die Druckersteuerung und dem Auftreten des Sensorsignals ist es möglich, die Funktionsfähigkeit der einzelnen Düsen zu überprüfen. Findet nach Ablauf einer be- stimmten Zeitdauer, die abhängig von vorgegebenen Parametern, wie Druckeraufbau, Flugzeit der Tröpfchen, Tintenzusammen¬ setzung usw. einstellbar ist, keine sprunghafte Widerstands¬ änderung statt, so erkennt die Drukkersteuerung, daß die an¬ geregte Düse nicht arbeitet.In order to evaluate the impact of ink droplets, which is associated with a sudden reduction in resistance in the course of the conductor tracks of the electrode comb, a circuit arrangement is provided which, with each impact of an ink droplet emits the sensor signal SM. An exemplary embodiment of this is shown in FIG. 5. The circuit shown there essentially consists of a voltage divider, which consists of a fixed resistor 30 and the variable measuring resistor 31. This represents the current resistance value between the conductor tracks 18 and 19 (FIG. 2) and 181, 191 (FIG. 4) of the electrode comb, ie the circuit shown is connected at this point to the connection electrodes 13 and 14 of the electrode comb. The tap between the resistors 30, 31 of the voltage divider is connected to the inputs of a comparator 32. This connection takes place in such a way that the voltage value Um which occurs at the tap point of the voltage divider circuit 30.31 as the respective instantaneous value via a resistor 39 directly to one input and via an integrating element 35.36 as the mean value Umm to the other input of the comparator 32 is supplied. Another resistor 34 is used to generate a bias voltage at one of the two comparator inputs, which produces the interference voltage spacing necessary for the function of the comparator 32. A bistable circuit 37 connected downstream of the comparator 32 forms the sensor signal SM from the output signal of the comparator 32 for a subsequent printer control, which is no longer shown here. The circuit works as follows. If an ink droplet impinges on the electrode comb due to an ejection of an ink droplet stimulated by the printer control in the print head, this is associated with a sudden reduction in resistance. The measuring resistor 31 thus becomes smaller, which leads to the instantaneous value Um briefly becoming smaller than the temporal mean value Umm. In the example according to FIG. 5, a brief level change from 1 to 0 occurs at the output of the comparator 32. This transition is temporarily stored in the bistable circuit 37 and further processed by the printer controller. After droplet detection, the bistable circuit 37 is reset via its reset input with the reset signal R, and the sensor is thus activated for the impact and the evaluation of a next ink droplet from another nozzle of the write head. By monitoring the time period between the excitation for droplet ejection by the printer controller and the occurrence of the sensor signal, it is possible to check the functionality of the individual nozzles. If there is no sudden change in resistance after a certain period of time, which can be set as a function of predetermined parameters, such as printer structure, flight time of the droplets, ink composition, etc., the printer controller recognizes that the excited nozzle is not working .
Die beschriebene Schaltungsanordnung arbeitet mit Gleichstrom, d.h. die Spannungsteilerschaltung ist zwischen einer positiven Spannungsquelle und Masse geschaltet. Das kann bei Verwendung bestimmter Tintenflüssigkeiten zu einer Zersetzung der Tinten- flüssigkeit vor allem dann führen, wenn zur Bewertung von Tin¬ tentröpfchen mehrere, kurz nacheinander eintreffende Tinten¬ trδpfchen notwendig sind. Um eine meßbare Widerstandsreduzie¬ rung herbeizuführen, ist die Tintenflüssigkeit in diesem Fall für eine Zeitdauer von t ^ 100 ms einem Stromdurchfluß ausge- setzt, was elektrolytische Änderungen verursachen kann. So kann z.B. der Farbstoff aus dem Lösungsmittel ausfällen, was zu ei¬ ner Verfestigung führt, wodurch e^n kapillarisches Absaugen nicht mehr möglich ist.The circuit arrangement described works with direct current, ie the voltage divider circuit is connected between a positive voltage source and ground. When using certain ink liquids, this can lead to a decomposition of the ink liquid especially when several ink droplets arriving in quick succession are necessary for the evaluation of ink droplets. In order to bring about a measurable reduction in resistance, the ink liquid in this case is exposed to a current flow for a period of t ^ 100 ms, which can cause electrolytic changes. For example, the dye may precipitate from the solvent, resulting in ei¬ ner solidify, thus e ^ n kapillarisches suction is no longer possible.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird dieses Problem da¬ durch gelöst, daß der Tintentröpfchensensor mit Wechselspannung betrieben wird. Ein Ausführungsbeispiel dafür zeigt FIG 6.According to one embodiment of the invention, this problem is solved by operating the ink droplet sensor with AC voltage. An exemplary embodiment of this is shown in FIG. 6.
Auch die dort gezeigte Auswerteschaltung weist die Spannungs- teilerschaltung, bestehend aus dem Festwiderstand 30 und einem den aktuellen Widerstandswert zwischen den Leiterbahnen reprä¬ sentierenden Widerstand 31 auf. Die Spannungsteilerschaltung 30,31 ist hier jedoch an einen Wechselspannungsgenerator 38 angeschlossen. Außerdem ist zwischen dem Teilerpunkt der Span- nungsteilerschaltung 30,31 und dem Komparator 32 ein De odula- tor 33 geschaltet, der in der in FIG 7 gewählten Schaltungsaus¬ führung als sog. Spitzenwertgleichrichter arbeitet. An seinem Ausgang steht somit ein Spannungswert zur Verfügung, der dem momentanen Spitzenwert der Spannung am Teilerpunkt entspricht. Dieser wird dem einen Eingang des Komparators 32 über den Wi¬ derstand 39 direkt und dem anderen Eingang über das Integrier¬ glied 35,36 als zeitlicher Mittelwert zugeführt. Der Vergleich im Ko parator 32, die Umsteuerung der bistabilen Schaltung 37 sowie die Abgabe des Sensorsignals SM in der nicht dargestell¬ ten Druckersteuerung geschieht dann, wie anhand von FIG 5 be¬ schrieben.The evaluation circuit shown there also has the voltage divider circuit, consisting of the fixed resistor 30 and a resistor 31 representing the current resistance value between the conductor tracks. However, the voltage divider circuit 30, 31 is here connected to an AC voltage generator 38. In addition, a deodulator 33 is connected between the dividing point of the voltage divider circuit 30, 31 and the comparator 32 and operates in the circuit configuration selected in FIG. 7 as a so-called peak value rectifier. A voltage value is therefore available at its output which corresponds to the corresponds to the current peak value of the voltage at the dividing point. This is fed directly to one input of the comparator 32 via the resistor 39 and to the other input via the integrator 35, 36 as an average over time. The comparison in the comparator 32, the reversal of the bistable circuit 37 and the output of the sensor signal SM in the printer control (not shown) then take place, as described with reference to FIG. 5.
Einen detaillierten Schaltungsaufbau als Beispiel einer Aus¬ führung für die Auswerteschaltung nach FIG 6 zeigt FIG 7.FIG. 7 shows a detailed circuit structure as an example of an embodiment for the evaluation circuit according to FIG. 6.
Ein Ausführungsbeispiel für den erfindungsgemäßen Aufbau der Sensorplatte wird anhand von FIG 8 erläutert. Diesem Beispiel liegt eine Anordnung der Leiterbahnen gemäß dem in FIG 2 dar¬ gestellten Beispiel zugrunde. Zur Herstellung der Sensorplatte 25 wird eine elektrisch isolierende Trägerplatte 26 mit einer Metallschicht versehen. Vorzugsweise geschieht das durch Be¬ dampfen einer Glasplatte der Dicke 0,1 bis 0,8 mm mit einer Grundmetallisierung aus Ti, Cu.An embodiment of the construction of the sensor plate according to the invention is explained with reference to FIG 8. This example is based on an arrangement of the conductor tracks according to the example shown in FIG. To produce the sensor plate 25, an electrically insulating carrier plate 26 is provided with a metal layer. This is preferably done by evaporating a glass plate with a thickness of 0.1 to 0.8 mm with a base metallization of Ti, Cu.
Hierauf wird beidseitig eine Fotolackschicht aufgebracht. An¬ schließend wird einseitig fototechnisch das Muster der später auf der Sensorplatte 25 gewünschten Elektrodenkammstruktur mit den Leiterbahnen 18,19 erzeugt und dieses galvanisch auf 10... 20 μm Ni verstärkt. In einem nachfolgenden fototechnischen Schritt wird der Bereich eines Spritzfensters 28 beidseitig freibelichtet und nach dem Abätzen der Grundmetallisierung in diesem Bereich das Glas weggeätzt, so daß die Leiterbahnen 18, 19 das nun glasfreie Spritzfenster 28 überspannen. Zusätzlich werden bei diesem Glasätzprozeß sog. Kontaktierungsfenster 27 freigeätzt.A photoresist layer is applied to both sides of this. Subsequently, the pattern of the electrode comb structure later desired on the sensor plate 25 with the conductor tracks 18, 19 is generated on one side and this is galvanically reinforced to 10 ... 20 μm Ni. In a subsequent photo-technical step, the area of a spray window 28 is exposed on both sides, and after the base metallization has been etched off, the glass is etched away in this area, so that the conductor tracks 18, 19 span the now glass-free spray window 28. In addition, so-called contacting windows 27 are etched free in this glass etching process.
Die Sensorplatte 25 kann nach diesen Maßnahmen in einem großen Nutzen hergestellt und in einfacher Weise mit dem Saugblock verbunden und kontaktiert werden. Einzelheiten werden unter Be¬ zugnahme auf FIG 9 und FIG 10 beschrieben. Das in FIG 9 (in Aufsicht) und FIG 10 (in einer Schnittdar¬ stellung) gezeigte Ausführungsbeispiel besteht lediglich aus vier verschiedenen Teilen, nämlich aus einem Gehäuse 29, aus dem Saugblock 17, aus der Sensorplatte 25 und aus beiseitig angeordneten Kontaktfedern 42. Das als elektrisch nichtlei¬ tendes Kunststoff-Spritzteil ausgeführte Gehäuse 29 dient zur Aufnahme dieser Teile und wird seinerseits mit Hilfe der zum Gehäuse gehörenden Rastzungen 40 im Druckerchassis 41 befe¬ stigt. An die Oberflächenbeschaffenheit des aus elektrisch nichtleitendem, offenporösen Material, wie beispielsweise Saug¬ keramik, Filterglas oder Schaumstoff bestehenden Saugblocks 17 werden lediglich bezüglich der dem Tintenschreibkopf 1 zuge¬ wandten Seite bestimmte Anforderungen gestellt. Die Ebenheit dieser Fläche soll in der Größenordnung der Porεnweite des po- rösen Saugblocks 17 liegen, um eine gute Auflage der ebenen Sensorplatte 25 auf ihr zu gewährleisten. Die Sensorplatte 25 weist, wie anhand von FIG 8 beschrieben, die Kammteile 121,122, die Leiterbahnen 18, 19, das Spritzfenster 28 und zwei Kontak- tierungsfenster 27 auf.According to these measures, the sensor plate 25 can be produced with great utility and can be connected and contacted with the suction block in a simple manner. Details are described with reference to FIGS. 9 and 10. The exemplary embodiment shown in FIG. 9 (in a top view) and FIG. 10 (in a sectional view) consists of only four different parts, namely a housing 29, the suction block 17, the sensor plate 25 and contact springs 42 arranged on both sides Housing 29, designed as an electrically non-conductive plastic injection-molded part, serves to receive these parts and is in turn fastened in the printer chassis 41 with the aid of the latching tongues 40 belonging to the housing. The surface quality of the suction block 17 consisting of electrically non-conductive, open-porous material, such as, for example, suction ceramic, filter glass or foam, is subject to certain requirements only with regard to the side facing the ink writing head 1. The flatness of this surface should be of the order of magnitude of the pore size of the porous suction block 17 in order to ensure that the flat sensor plate 25 is supported on it. As described with reference to FIG. 8, the sensor plate 25 has the comb parts 121, 122, the conductor tracks 18, 19, the spray window 28 and two contacting windows 27.
Die mechanische Zuordnung der Sensorplatte 25 zum Saugblock 17, deren mit den Leiterbahnen 18,19 versehene Seite dem Saug¬ block 17 zugewandt ist, geschieht durch die beidseitig ange¬ ordneten multifunktionalen Kontaktfedern 42. Bei der Montage der Vorrichtung werden nach Einsetzen des Saugblocks 17 in das Gehäuse 29 und nachfolgendem Auflegen der Sensorplatte 25 auf den Saugblock 17 diese metallenen Kontaktfedern 42 in entspre¬ chende Einführungsöffnungen 43 des Gehäuses 29 gedrückt. Die Kontaktfedern 42 weisen Rastnasen 44 auf, die beim Einführen in das Gehäuse 29 in eine Ausnehmung 45 sicher einrasten. Dadurch wird gewährleistet, daß die drei am einen Ende der Kontaktfe¬ dern 42 ausgebildeten Federzungen 46 federnd auf der Sensor¬ platte 25 zur Auflage kommen. Im Beispiel drücken jeweils die beiden äußeren Federzungen 46 auf den Träger der Sensorplatte 25 und garantieren eine spaltenfreie Auflage der Sensorplatte 25 auf dem Saugblock 17. Die jeweils mittlere Fedεrzunge 46 liegt im Bereich der Kontaktierungsfenster 27, drückt dabei di¬ rekt auf die jeweilige Kontaktfläche der Elektrodenkammstruktur 18,19 und stellt damit den elektrischen Kontakt her. Das je¬ weils andere Ende der Kontaktfedern 42 bildet die Anschlußelek- trode 13 bzw. 14. Über einen als Flachstekker 47 für genormte Steckhülsen ausgeführten Anschluß wird die elektrische Verbin¬ dung von der Elektrodenkammstruktur zur hier nicht gezeigten elektronischen Auswerteschaltung hergestellt.The mechanical assignment of the sensor plate 25 to the suction block 17, the side of which provided with the conductor tracks 18, 19 faces the suction block 17, is effected by the multifunctional contact springs 42 arranged on both sides. When the device is installed, the suction block 17 is inserted in the housing 29 and subsequent placement of the sensor plate 25 on the suction block 17, these metal contact springs 42 are pressed into corresponding insertion openings 43 of the housing 29. The contact springs 42 have latching lugs 44 which securely snap into a recess 45 when inserted into the housing 29. This ensures that the three spring tongues 46 formed at one end of the contact springs 42 come to rest resiliently on the sensor plate 25. In the example, the two outer spring tongues 46 each press on the support of the sensor plate 25 and guarantee a gap-free support of the sensor plate 25 on the suction block 17. The respective middle spring tongue 46 lies in the area of the contacting window 27, presses directly on the respective contact surface of the electrode comb structure 18, 19 and thus makes the electrical contact. The respective other end of the contact springs 42 forms the connection electrode 13 or 14. The electrical connection from the electrode comb structure to the electronic evaluation circuit, not shown here, is established via a connection designed as a flat plug 47 for standardized plug sleeves.
Wie beschrieben, wird die auf die Leiterbahnen 18,19 gespritzte Tinte kapillarisch in den Saugblock 17 gezogen. Die Saugfähig¬ keit des Saugblocks 17 hängt von seinem Saugvolumen und seinem Material, von der Tinte und von der Häufigkeit des Spritztests ab. Um das Saugvolumen zu erhöhen und die Zeitdauer für das Ab- saugen zu verkürzen, kann im Gehäuse der Vorrichtung eine Öff¬ nung 48 für eine zusätzliche Tintenentsorgung vorgesehen wer¬ den, welche mit einem Saugmaterial höherer Porosität als die des Saugblocks 17 gefüllt wird.As described, the ink sprayed onto the conductor tracks 18, 19 is drawn capillary into the suction block 17. The absorbency of the suction block 17 depends on its suction volume and its material, on the ink and on the frequency of the spray test. In order to increase the suction volume and shorten the time for suction, an opening 48 can be provided in the housing of the device for additional ink disposal, which is filled with a suction material of higher porosity than that of the suction block 17.
Die Auswertung des Auftreffens von Tintentröpfchen, die mit einer plötzlichen Widerstandsreduzierung im Verlauf der Lei¬ terbahnen des Elektrodenkamms verbunden ist, erfolgt in einer Schaltungsanordnung (20 in FIG 1), die mit jedem Auftreffen eines oder mehrerer Tintentrδpfchen das Sensorsignal SM abgibt.The impact of ink droplets, which is associated with a sudden reduction in resistance in the course of the conductor tracks of the electrode comb, is evaluated in a circuit arrangement (20 in FIG. 1) which emits the sensor signal SM each time one or more ink droplets strike.
Die Höhe des Spritzfensters 28 ist dem vertikalen Abstand der äußeren Düsen des Tintenschreibkopfs angepaßt. Die Breite des Spritzfensters 28 richtet sich nach der horizontalen Ausdehnung des Düsenaustrittsbereiches des Tintenschreibkopfes. Bei einer einreihigen Düsenanordnung wird ein nur schmales, bei mehr¬ reihigen ein entsprechend breiteres Spritzfenster 28 benötigt. Es ist auch möglich, die örtlich getrennten Düsenreihen zeit¬ lich nacheinander zum Spritzfenster 28 zu orientieren. Das ist vorteilhafter, da auch der Spritztest der einzelnen Düsen nur zeitlich nach-und nicht nebeneinander erfolgt und ein schmales Spritzfenster 28 eine schmale Bauform der Vorrichtung und damit eine geringere Gesamtverbreiterung des Druckerchassis ermög¬ licht.The height of the splash window 28 is adapted to the vertical distance of the outer nozzles of the ink writing head. The width of the spray window 28 depends on the horizontal extension of the nozzle exit area of the ink writing head. In the case of a single-row nozzle arrangement, only a narrow, and in the case of multi-row, a correspondingly wider spray window 28 is required. It is also possible to orient the spatially separate nozzle rows one after the other towards the spray window 28. This is more advantageous since the spray test of the individual nozzles only takes place sequentially and not next to one another and a narrow spray window 28 is a narrow design of the device and thus a smaller overall widening of the printer chassis enables.
Angesteuert wird die in der FIG 11 dargestellte Anordnung zur automatischen Betriebssicherstellung des Tintendruckers über die mikroprozessorgesteuerte Zentralsteuerung ZS der Druckein¬ richtung. Sie steuert über eine in üblicher Weise ausgestalte¬ te, mikroprozessorgesteuerte Antriebssteuerung AS, den Schritt¬ motor 101 für den Druckerwagenantrieb 100 und den Motor 106 zum Antrieb der Reinigung- und Spülstation. Weiterhin ist mit der Zentralsteuerung verbunden die im Zusammenhang mit dem Tinten¬ tröpfchensensor 11 beschriebene Auswerteschaltung 20, ein Dis¬ play DS und eine Zeitsteuerungsanordnung TS. Diese Zeitsteue¬ rungsanordnung TS ist in üblicherweise aufgebaut und erfaßt die Druckzeit der Tintendruckeinrichtung bzw. ermöglicht es, frei wählbare Zeitspannen einzugeben, nach deren Ablauf eine Funk¬ tionstestprozedur die im Speicherbereich der Zentralsteuerung ZS gespeichert ist, aufgerufen wird. Die Zentralsteuerung ZS der Druckeinrichtung steht über eine Schnittstelle IF mit dem Datenausgang, z.B. eines Terminals in Verbindung.The arrangement shown in FIG. 11 for automatic operational security of the ink printer is controlled via the microprocessor-controlled central control ZS of the printing device. It controls via a microprocessor-controlled drive control AS designed in the usual way, the stepper motor 101 for the printer carriage drive 100 and the motor 106 for driving the cleaning and rinsing station. Also connected to the central controller is the evaluation circuit 20 described in connection with the ink droplet sensor 11, a display DS and a time control arrangement TS. This time control arrangement TS is constructed in a conventional manner and detects the printing time of the ink printing device or makes it possible to enter freely selectable time periods after which a function test procedure which is stored in the memory area of the central control system ZS is called. The central control ZS of the printing device is connected to the data output via an interface IF, e.g. of a terminal in connection.
Die Anordnung zur vollautomatischen Betriebssicherstellung der Tintendruckeinrichtung funktioniert nun wie folgt.The arrangement for fully automatic operational security of the ink printing device now works as follows.
Der Tintendruckkopf 1 befindet sich vor dem Drucken in Ruhepo¬ sition (Schnittstelle I-I) FIG 11, FIG 13 am linken äußeren Rand des Druckbereiches und die Schlauchpumpe 113 ist mit dem Motor 106 über den Freilauf 117 gekoppelt. Die Düsenfläche 2 des Tintendruckkopfes 1 ist über die Lippen 109 und 110 ver- schlössen. Durch Drehung der Motorwelle 115 im Uhrzeigersinn wird mittels der oberen Lippe der Wischlippen 109 die Düsen¬ austrittsfläche des Tintenkopfes 1 gewischt bzw. gesäubert und das Endlosband 107 in die Position gemäß FIG 14 gebracht, in der der Freispitzbereich 111 der Düsenplatte gegenübersteht. In dieser Position ist durch Drehung der Motorwelle 115 entgegen dem Uhrzeigersinn das Spülen der Tintenkopfdüsen mittels der Schlauchpumpe 113 möglich, außerdem kann diese auch als "STANDBV'-Position bezeichnete Positon zum Freispritzen der Düsen benutzt werden. Die dabei anfallende Tintenmenge tropft vom Tintenkopf 1 bzw. vom Endlosband 107 auf den Auffangbehäl- ter 112 und wird auf diese Weise entsorgt. Nach einem Spülvor¬ gang kann durch erneute Drehung der Motorwelle 115 im Uhrzei¬ gersinn der Wischvorgang mittels der Wischlippen 109 des End¬ losbandes 107 wiederholt werden.The ink print head 1 is in the rest position (interface II) FIG 11, FIG 13 at the left outer edge of the printing area before printing and the hose pump 113 is coupled to the motor 106 via the freewheel 117. The nozzle surface 2 of the ink print head 1 is closed via the lips 109 and 110. By rotating the motor shaft 115 in a clockwise direction, the nozzle exit surface of the ink head 1 is wiped or cleaned by means of the upper lip of the wiper lips 109 and the endless belt 107 is brought into the position according to FIG. In this position, by rotating the motor shaft 115 counterclockwise, the ink head nozzles can be rinsed by means of the hose pump 113, and this can also be used as a "Position designated as STANDBV 'position can be used to free-spray the nozzles. The amount of ink produced drips from the ink head 1 or from the endless belt 107 onto the collecting container 112 and is disposed of in this way. After a rinsing process, the Motor shaft 115 in the clockwise direction, the wiping process can be repeated by means of the wiping lips 109 of the endless belt 107.
Wagenantriebsgesteuert wird der Tintendruckkopf 1 danach über eine Distanz 130 (FIG 11) in eine Spritzkontrollposition (in der FIG 11 mit unterbrochenen Linien dargestellt) gefahren, wo die einzelnen Düsen sequentiell auf ihre Funktionsfähigkeit geprüft werden.The inkjet print head 1 is then driven by the carriage drive over a distance 130 (FIG. 11) into a spray control position (shown in broken lines in FIG. 11), where the individual nozzles are sequentially checked for their functionality.
Abhängig vom Ergebnis der Auswertung in der Zentralsteuerung ZS wird danach entweder mit dem Druckbetrieb auf das rechts von der Position II-XIII befindliche Druckpapier begonnen oder aber es wird bei Nichtakzeptanz des Spritztestes eine erneute Spül¬ bzw. Wischprozedur in der STANDBY-Position durchgeführt und danach in der Kontrollposition erneut getestet. Erst nach einer frei festlegbaren Zahl von Wiederholzyklen mit negativen Spritztestergebnis geht der Tintendrucker in den Störungszu¬ stand über. Dieser Störungszustand des Druckers wird über das Display DS angezeigt und der Druckerbetrieb unterbrochen.Depending on the result of the evaluation in the central control ZS, printing operation is then either started on the printing paper to the right of position II-XIII or, if the spray test is not accepted, a new rinsing or wiping procedure is carried out in the STANDBY position and then tested again in the control position. Only after a freely definable number of repeat cycles with a negative spray test result does the ink printer go into the fault state. This fault condition of the printer is shown on the display DS and the printer operation is interrupted.
Im normalen Betriebsfall bei positivem Spritztestergebnis wird der Tintendruckkopf 1 drucken.In normal operation with a positive spray test result, ink print head 1 will print.
Mittels der bei eingeschaltetem Drucker mitlaufenden Zeitsteue¬ rung TS ist es möglich, nach einer frei wählbaren Zeitspanne Freispritz- und Spritzkontrollzyklen in den Druckbetrieb einzu¬ fügen, um die Funktionsfähigkeit des Tintenkopfes auf allen Düsen zu überprüfen. Bei negativem Ergebnis wird wie beschrie¬ ben verfahren. BezugszeichenlisteBy means of the time control TS running with the printer switched on, it is possible to insert free-spray and spray-control cycles into the printing operation after a freely selectable period of time in order to check the functionality of the ink head on all nozzles. If the result is negative, the procedure is as described. Reference list
45 = Ausnehmung 45 = recess
46 = Federzungen46 = spring tongues
47 = Flachstecker47 = flat connector
48 = Entsorgungsöffnung A = Breite Leiterbahn B = Abstand Leiterbahn48 = disposal opening A = width of conductor track B = distance of conductor track
D = Durchmesser TintentrδpfchenD = diameter of ink droplets
L = Höhe, Kammteile und LeiterbahnenL = height, comb parts and conductor tracks
P1,P2 = Porosität der TeilschichtenP1, P2 = porosity of the partial layers
R = ReseteingangR = reset input
S1,S2 = DickeS1, S2 = thickness
SM = SensorsignalSM = sensor signal
T = Teilungsverhältnis t = ZeitT = division ratio t = time
Um = Spannungswert , momentanerUm = voltage value, more current
Umm = Spannungswert , zeitlich gemitteltUmm = voltage value, averaged over time
100 = Druckerwagen100 = printer carriage
101 = Schrittmotor101 = stepper motor
102 = Führungsstangen102 = guide rods
103 = Zahnriemen103 = timing belt
105 = Reinigungs- und Spülstation 11 = Tintentröpfchensensor105 = cleaning and rinsing station 11 = ink droplet sensor
106 = Elektromotor106 = electric motor
107 = Endlosband107 = endless belt
108 = Rollen 09 = Wischlippen 10 = Dichtlippen 11 = Freispritzbereich 12 = Auffangbehälter 13 = Schlauchpumpe 15 = Antriebswelle 16 = erstes drehrichtungsabhängiges Gesperre108 = rollers 09 = wiper lips 10 = sealing lips 11 = free spray area 12 = collecting container 13 = peristaltic pump 15 = drive shaft 16 = first locking mechanism depending on the direction of rotation
(Kupplung) 17 = zweites drehrichtungsabhängiges Ge¬ sperre (Kupplung) 18 = Riemen 119 = Verzahnung (Koppelungsstück)(Clutch) 17 = second direction-dependent lock (clutch) 18 = belt 119 = toothing (coupling piece)
120 = Verzahnung Schlauchpumpe120 = toothing peristaltic pump
(Koppelungsstück)(Coupling piece)
ZS = Zentralsteuerung der DruckeinrichtungZS = central control of the printing device
AS = Antriebssteuerung der DruckeinrichtungAS = drive control of the printing device
DS = DisplayDS = display
TS = ZeitsteuerungsanordnungTS = timing arrangement
IF = SchnittstelleIF = interface
130 = Distanz (Bewegungsbereich) zwischen130 = distance (range of motion) between
Standby-Position und Spritzkontroll- Position Standby position and spray control position

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zur Feststellung der Funktionsfähigkeit einer Tin¬ tendruckeinrichtung mit einem einen Tintendruckkopf (1) tragen- den Schreibwagen (100) mit folgenden Merkmalen: a) bei Aufruf einer Funktionstestprozedur wird automatisch zu¬ nächst der Tintendruckkopf (1) im Bereich seiner Düsenfläche (2) im Rahmen einer Reinigungsprozedur gereinigt und/oder der Tintendruckkopf (1) durchgespült, b) nach Ablauf der Reinigungsprozedur wird dann jede Düse des Tintendruckkopfes (1) einem Spritztest unterzogen, c) abhängig vom Ergebnis des Spritztestes wird der Druckbetrieb freigegeben oder nach mindestens einer erneuten Reinigungs¬ prozedur und nachfolgendem Spritztest mit negativem Ergebnis die Tintendruckeinrichtung in einen Störungszustand versetzt.1. A method for determining the functionality of an ink printing device with a writing carriage (100) carrying an ink printing head (1) with the following features: a) when a function test procedure is called, the ink printing head (1) is automatically first in the area of its nozzle surface ( 2) cleaned as part of a cleaning procedure and / or the ink print head (1) rinsed, b) after the cleaning procedure has been completed, each nozzle of the ink print head (1) is subjected to a spray test, c) depending on the result of the spray test, the printing operation is released or after at least a renewed cleaning procedure and subsequent spray test with a negative result puts the ink printing device in a fault state.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß erst nach einer frei festlegbaren Zahl von Wiederholzyklen mit negativem Spritztestergebnis die Tin- tendruckeinrichtung in den Störungszustand versetzt wird.2. The method according to claim 1, so that the ink printing device is put into the fault state only after a freely definable number of repetition cycles with a negative spray test result.
3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß nach einer vorgebbaren Druckzeit (TS) automatisch eine Funktionstestprozedur aufgerufen wird.3. The method of claim 1, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t that a function test procedure is automatically called after a predetermined print time (TS).
4. Anordnung zur Feststellung der Funktionsfähigkeit einer Tin¬ tendruckeinrichtung mit einem einen Tintendruckkopf (1) tragen¬ den Schreibwagen (100) mit folgenden Merkmalen: a) im Bewegungsbereich des Tintendruckkopfes (1) ist eine Vor¬ richtung zum Reinigen und Verschließen des Tintendruckkopfes (105) und eine Vorrichtung zur Überwachung des Trδpfchens- ausstoßes (11) angeordnet, b) die Vorrichtung zum Reinigen und Verschließen des Tinten- druckkopfes (105) weist eine Reinigungseinrichtung mit Ab¬ streiflippen (109) auf, die motorisch angetrieben die Düsen- fläche (2) des Tintendruckkopfes (1) überstreichen, weiter¬ hin eine Verschlußeinrichtung (109, 110), die die Düsenflä¬ che (2) bedarfsweise abdeckt und c) die Vorrichtung zur Überwachung des Tröpfchenausstoßes (11) weist einen das Auftreffen von Tintentröpfchen bewertenden Tintentröpfchensensor auf.4. Arrangement for determining the functionality of an inkjet printing device with a writing carriage (100) carrying an inkjet print head (1) with the following features: a) in the range of motion of the inkjet print head (1) is a device for cleaning and closing the inkjet print head ( 105) and a device for monitoring droplet ejection (11), b) the device for cleaning and closing the ink print head (105) has a cleaning device with wiping lips (109), which drives the nozzles by means of a motor. Paint over surface (2) of the ink print head (1), furthermore a closure device (109, 110), which covers the nozzle surface (2) as required, and c) the device for monitoring the droplet ejection (11) detects the impact of ink droplets evaluating ink droplet sensor.
5. Anordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n - z e i c h n e t , daß die Vorrichtung zum Reinigen und Ver- schließen (105) des Tintendruckkopfes (1) und die Vorrichtung zur Überwachung des Trδpfchenausstoßes (11) außerhalb des Druckbereiches an dessen Rand angeordnet sind.5. Arrangement according to claim 1, so that the device for cleaning and closing (105) the ink print head (1) and the device for monitoring droplet ejection (11) are arranged outside the printing area on the edge thereof.
6. Anordnung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n - z e i c h n e t , daß die Vorrichtung zum Reinigen und Ver¬ schließen der Düsenfläche (105) ein an der Düsenfläche (2) entlang geführtes, motorisch angetriebenes elastisches Endlos¬ band (107) aufweist, wobei das Endlosband (107) im Abstand vor der Düsenfläche (2) geführt ist und Abstreiflippen (109) mit einem keilförmigen Querschnitt aufweist, die verdrehsicher der¬ art auf dem Endlosband (109) angeordnet sind, daß sie im Be¬ trieb des Endlosbandes (107) zumindest mit ihrer Vorderkante die Düsenfläche überstreichen.6. Arrangement according to claim 4, characterized in that the device for cleaning and closing the nozzle surface (105) has a motor-driven elastic endless belt (107) guided along the nozzle surface (2), the endless belt ( 107) is guided at a distance in front of the nozzle surface (2) and has wiper lips (109) with a wedge-shaped cross section, which are arranged on the endless belt (109) in such a way that they cannot rotate, so that they operate at least with the endless belt (107) paint over the front of the nozzle surface.
7. Anordnung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß das Endlosband (107) einen von Ab¬ streiflippen freien Bereich (111) aufweist, der bedarfsweise als Auffangschild für die Tintentrδpfchen zum Freispritzen der Düsen vor die Düsenfläche (2) bringbar ist.7. Arrangement according to claim 6, so that the endless belt (107) has an area (111) free of wiping lips which, if necessary, can be brought in front of the nozzle surface (2) as a catch plate for the ink droplets for spraying the nozzles freely.
8. Anordnung nach Anspruch 7, a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß das Endlosband (2) einen vertieften Be¬ reich (109, 110) aufweist, der zum Schutz vor Eintrocknung in der Art einer Schutzhaube vor die Düsenfläche bringbar ist und der so ausgebildet ist, daß sich in dem vertieften Bereich ein das Austrocknen der Düse hemmendes Kleinklima bildet. 8. Arrangement according to claim 7, adurchgekenn ¬ characterized in that the endless belt (2) has a recessed Be¬ area (109, 110) which can be brought to protect against drying in the manner of a protective hood in front of the nozzle surface and which is designed that a microclimate which prevents the nozzle from drying out is formed in the recessed area.
9. Anordnung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß ein gemeinsamer stationärer Motor (106) sowohl für den Antrieb der Reinigungseinrichtung (105) als auch für den Antrieb einer Tintenpumpe (113) vorgesehen ist, mit er- sten und zweiten richtungsabhängigen Gesperren (116, 117), die derart mit dem Motor (106) und der Reinigungseinrichtung (105) bzw. der Tintenpumpe (113) gekoppelt sind, daß in einer ersten Drehrichtung des Motors (106) die Tintenpumpe (113) und in ei¬ ner zweiten Drehrichtung die Reinigungseinrichtung (105) ange- trieben werden.9. Arrangement according to claim 4, characterized in that a common stationary motor (106) is provided both for driving the cleaning device (105) and for driving an ink pump (113), with first and second direction-dependent locking mechanisms ( 116, 117), which are coupled to the motor (106) and the cleaning device (105) or the ink pump (113) such that the ink pump (113) in a first direction of rotation of the motor (106) and in a second Direction of rotation of the cleaning device (105).
10. Anordnung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß die Tintenpumpe (113) auf dem Drucker¬ wagen (100) angeordnet ist und eine Koppeleinrichtung (120) aufweist, die bei Positionierung des Druckwagens (100) in eine Reinigungsposition die Tintenpumpe (105) mit dem Motor (106) koppelt.10. The arrangement according to claim 9, characterized in that the ink pump (113) is arranged on the printer carriage (100) and has a coupling device (120) which, when the printing carriage (100) is positioned in a cleaning position, the ink pump (105 ) couples to the motor (106).
11. Anordnung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n - z e i c h n e t , daß die Vorrichtung zur Überwachung des11. The arrangement according to claim 4, d a d u r c h g e k e n n - z e i c h n e t that the device for monitoring the
Tröpfchenausstoßes eine Sensorplatte (12, 25) mit in einem be¬ stimmten Teilungsverhältnis (T) angeordneten, kammαrtig struk¬ turierten Leiterbahnen aufweist, wobei eine Auswerteschaltung (20) die zwischen mindestens zwei benachbarten Leiterbahnen auftretende Widerstandsänderung erfaßt und bewertet und daß die während einer überwachungs- oder Meßperiode aufgebrachte Tin¬ tenflüssigkeit kapillarisch von der Sensorplatte (12, 25) abge¬ führt wird.Droplet ejection, a sensor plate (12, 25) which is arranged in a be¬ agreed division ratio (T), comb-α rtig balancing pre-structured conductor tracks, wherein an evaluation circuit (20) detects the occurring between at least two adjacent conductor paths resistance change and evaluated and that during of a monitoring or measuring period applied ink liquid is removed capillary from the sensor plate (12, 25).
12. Anordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß die in einem Abstand (10) vor den Aus¬ trittsdüsen (3) angeordnete Sensorplatte (12, 25) an ihrer den Austrittsöffnungen (3) zugewandten Oberfläche als Elektroden¬ kamm ausgebildet ist, dessen die Kammstruktur bildende Leiter- bahnen (18, 19; 181, 191) ein durch die Breite (A) und den Ab¬ stand (B) der Leiterbahnen (18, 19; 181, 191) bestimmtes Tei¬ lungsverhältnis (T) aufweisen, daß anschließend an die Sensor- platte (12, 25) ein durch mindestens eine elektrisch nicht leitende poröse Schicht gebildeter Saugblock (17) zum Abführen von Flüssigkeit vorgesehen ist, daß die mit den Leiterbahnen (18, 19; 181, 191) der Sensorplatte (12, 25) elektrisch ver- bundene Auswerteschaltung (20), die sich beim Auftreffen min¬ destens eines Tröpfchens auf die Oberfläche des Elektroden¬ kammes der Sensorplatte (12, 25) einstellende Widerstandsän¬ derung zwischen mindestens zwei benachbarten Leiterbahnen (18, 19; 181, 191) bewertet und ein Sensorsignal (SM) abgibt.12. The arrangement according to claim 1, characterized in that the sensor plate (12, 25) arranged at a distance (10) in front of the outlet nozzles (3) is designed as an electrode comb on its surface facing the outlet openings (3), the conductor tracks (18, 19; 181, 191) forming the comb structure have a division ratio (T) determined by the width (A) and the spacing (B) of the conductor tracks (18, 19; 181, 191) that subsequently to the sensor plate (12, 25) a suction block (17) formed by at least one electrically non-conductive porous layer for removing liquid is provided that the ver with the conductor tracks (18, 19; 181, 191) of the sensor plate (12, 25) electrically - Bound evaluation circuit (20), which evaluates and, when at least one droplet hits the surface of the electrode comb of the sensor plate (12, 25), changes in resistance between at least two adjacent conductor tracks (18, 19; 181, 191) emits a sensor signal (SM).
13. Anordnung nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß der Elektrodenkamm aus zwei Kammteilen (121, 122) besteht und jeder Kammteil (121, 122) eine Anschlu߬ elektrode (13, 14) aufweist, an die die Auswerteschaltung (20) angeschlossen ist und daß sich die Leiterbahnen (18) des einen Kammteiles (121) sowie die Leiterbahnen (19) des anderen Kamm¬ teiles (122) zungenförmig in den Auftreffbereich der Tröpfchen erstrecken und dort die Kammstruktur mit dem Teilungsverhältnis (T) bilden.13. The arrangement according to claim 12, characterized in that the electrode comb consists of two comb parts (121, 122) and each comb part (121, 122) has a connecting electrode (13, 14) to which the evaluation circuit (20) is connected and that the conductor tracks (18) of one comb part (121) and the conductor tracks (19) of the other comb part (122) extend in a tongue-like manner into the impact area of the droplets and form the comb structure with the division ratio (T) there.
14. Anordnung nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß der Elektrodenkamm durch bifilar ange¬ ordnete Leiterbahnen (181, 191) gebildet ist, die mäanderförmig verlaufen und im Auftreffbereich der Tröpfchen die Kammstruktur mit dem Teilungsverhältnis (T) bilden und daß an jeweils zwei Anschlüssen (13, 14) der bifilaren Leiterbahnen (181, 191) die Auswerteschaltung (20) anschaltbar ist und die beiden anderen Anschlüsse (23, 24) nicht miteinander verbunden sind.14. Arrangement according to claim 12, characterized in that the electrode comb is formed by bifilarly arranged conductor tracks (181, 191) which run in a meandering shape and form the comb structure with the division ratio (T) in the impact area of the droplets and that each have two Connections (13, 14) of the bifilar conductor tracks (181, 191), the evaluation circuit (20) can be switched on and the other two connections (23, 24) are not connected to one another.
15. Anordnung nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß an jeweils zwei Anschlüssen (13, 14) der bifilaren Leiterbahnen (181, 191) während der Meßpausen der Auswerteschaltung (20) eine Stromquelle anschaltbar ist und die beiden anderen Anschlüsse (23, 24) in diesem Fall miteinander verbunden sind. 15. The arrangement according to claim 14, characterized ¬ characterized in that at two connections (13, 14) of the bifilar conductor tracks (181, 191) during the measurement breaks of the evaluation circuit (20), a current source can be switched on and the other two connections (23, 24 ) are connected to each other in this case.
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