EP0389481B1 - Process and arrangement for automatic performance checking of printing ink devices - Google Patents

Process and arrangement for automatic performance checking of printing ink devices Download PDF

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EP0389481B1
EP0389481B1 EP88907627A EP88907627A EP0389481B1 EP 0389481 B1 EP0389481 B1 EP 0389481B1 EP 88907627 A EP88907627 A EP 88907627A EP 88907627 A EP88907627 A EP 88907627A EP 0389481 B1 EP0389481 B1 EP 0389481B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ink
arrangement
comb
conductor paths
nozzle surface
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP88907627A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0389481A1 (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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Filing date
Publication date
Priority claimed from DE19873732395 external-priority patent/DE3732395A1/en
Priority claimed from DE19873732396 external-priority patent/DE3732396A1/en
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Application granted granted Critical
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/165Preventing or detecting of nozzle clogging, e.g. cleaning, capping or moistening for nozzles
    • B41J2/16579Detection means therefor, e.g. for nozzle clogging

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for determining the functionality of an ink printing device according to the preamble of patent claim 1.
  • ink printing devices that is subject to the functional monitoring of the user is the problem of print image 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 of 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 printed image.
  • DE-A-36 34 034 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 the first electrode of which can be brought into a position in which it meets the outlet nozzles opposite of the ink print head at a predetermined distance. The change in resistance between the first electrode and another electrode is detected when conductive ink ejected from the ink print head reaches the first electrode.
  • DE-A-32 44 112 describes an arrangement for checking nozzle outlet openings on ink writing heads for clogging or contamination in ink writing devices.
  • an ink device for monitoring the droplet ejection is arranged in the range of movement of the ink print head, with a light receiver and a light transmitter. After cleaning the ink print head, a nozzle test is carried out by spraying, the presence of an ink meniscus being checked at the nozzle outlet openings. If the reflection intensity of the meniscus deviates from a comparison intensity, a control signal is generated. This control signal either triggers a flushing of the write head or an optical or acoustic warning signal.
  • 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 band is provided, which rests on the nozzle surface.
  • the object of the invention is to provide an arrangement of the type mentioned at the beginning, with which an automatic operational security of the ink printing device is possible.
  • 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 then, depending on the result of the spray test, either the printing operation is released or the ink printing device is put into a fault state after one or more unsuccessful cleaning procedures. H. further printing 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 inexpensive and inexpensive and relieves the user of the printing device from its own possibly imprecise controls, since the ink printing device checks itself at defined times.
  • the necessary components are inexpensive and easy to manufacture, and the function test procedure that controls the process can be saved 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.
  • 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 rotating endless belt 107 made of elastic material, e.g. 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.
  • a rotating endless belt 107 made of elastic material, e.g. 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 wiping lips 109 are arranged on the endless belt 107. These wiper lips have an approximately triangular cross section, the angle at the front edge may differ from the angle at the rear edge, so that they can form oblique triangular lips. It is essential that the triangular wiper lips are attached to the endless belt 107 in such a way or are designed as a bulge of the endless belt that they cannot flip over
  • 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 slip 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 positioning this protective hood in front of the nozzle openings in the area of the protective hood, a kind of small climate is established that prevents drying and contamination of the nozzle surface during breaks 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.
  • the ink When flushing, the ink is passed through the ink print head 1 with the aid of a hose pump arranged in the printer carriage 100 113 pressed.
  • 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 are arranged on the drive shaft 115 of the motor 106.
  • This locking mechanism which is dependent on the direction of rotation, is 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 freewheel 117 is designed as a freewheel freewheeling in the clockwise direction of the drive shaft 115 and has toothing 119 on its outside which cooperate 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 associated therewith, and an ink supply part 7. This is connected via an ink feed 8 to an ink reservoir, not shown here.
  • 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 which run in 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, whose tongue-shaped conductor tracks 18,19 lie next to each other 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 meets this condition when it hits the surface of the ink droplet sensor, that is to say it brings about a marked 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 absorbed by the upper porous sub-layer 15, transported downward 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 specific applications by selecting the porosity (or pore size) and / or the number or the thickness S1, S2 of the partial layers.
  • the porosity P1 and P2 of the two layers 15 and 16 is different. It is advantageous if the porosity of the individual layers increases with increasing distance from the electrode comb (P2> P1).
  • Increasing porosity means decreasing pore size and thus increasing capillarity of the layers. This ensures that a liquid transport preferably takes place 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 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 the two Produces 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, which cause capillary suction of the ink liquid, accordingly.
  • the structures of the electrode comb arrangement are bifilar arranged conductor tracks designed, which has 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.
  • the embodiment specified here offers the possibility of providing a second pair of connecting electrodes 23 and 24 in addition to the connecting electrodes 13 and 14 which lead to the outside and by means of 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 in the measurement pauses, that is to say when no ink droplets are detected. It is thus possible to use the conductor tracks 181 and 191 for heating and thus for evaporating the ink droplets during the measurement pauses with the aid of a current source (not shown here) which can be connected to the connections 13 and 14. This has the advantage that in addition to the capillary action of the suction block, there is also liquid removal by evaporation.
  • a circuit arrangement is provided for evaluating 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, with each impact of an ink droplet emits the sensor signal SM.
  • An 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 to the connection electrodes 13 and 14 of the electrode comb at this point.
  • the tap between the resistors 30, 31 of the voltage divider is connected to the inputs of a comparator 32.
  • 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 depending on 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, i.e. the voltage divider circuit is connected between a positive voltage source and ground.
  • this can lead to 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 precipitates out of the solvent, which leads to solidification, which means that capillary suction is no longer possible.
  • this problem is solved in that the ink droplet sensor is operated 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 demodulator 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 made of Ti, Cu.
  • a photoresist layer is applied to both sides of this. Subsequently, the pattern of the electrode comb structure desired later 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.
  • FIG. 9 in a top view
  • FIG. 10 in a sectional view
  • a housing 29 the suction block 17, the sensor plate 25 and contact springs 42 arranged on both sides
  • Non-conductive plastic injection-molded part housing 29 serves to accommodate these parts and is in turn fastened in the printer chassis 41 with the aid of the locking 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 only to certain requirements 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, whose side provided with the conductor tracks 18, 19 faces the suction block 17, is done by the multifunctional contact springs 42 arranged on both sides.
  • the suction block 17 is inserted into 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 resiliently rest 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 middle spring tongue 46 in each case 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 connector 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 an 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 with each impact of one or more ink droplets.
  • 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, in the case of multi-row, a correspondingly wider spray window 28 is required. It is also possible to orient the spatially separated 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 allows for less overall widening of the printer chassis.
  • 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. Furthermore, the evaluation circuit 20 described in connection with the ink droplet sensor 11, a display DS and a time control arrangement TS are connected to the central control.
  • 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 by 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. 14, in which the free-spike region 111 faces the nozzle plate.
  • the ink head nozzles can be rinsed by means of the hose pump 113, and this can also be used as a "STANDBY" position designated position can be used to spray the nozzles freely.
  • the resulting amount of ink 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 wiping process can be repeated by means of the wiping lips 109 of the endless belt 107 by rotating the motor shaft 115 clockwise again.
  • 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.

Abstract

To ensure fully automatic performance checking, a printing ink device has a cleaning and rinsing device (105) and an ink drop sensor (11). When a fully automatic self-check procedure is called before the actual printing operation or after printing for a specified period of time, the printing ink head is cleaned and rinsed in a rest position and its performance is then checked in a spray test by an ink drop sensor (11). If the results of the spray test are satisfactory, the printing operation can be resumed. If the results of two consecutive spray test are unsatisfactory, the printing device is placed in a breakdown position and the printing operation is brought to a halt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Feststellung der Funktionsfähigkeit einer Tintendruckeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to an arrangement for determining the functionality of an ink printing device according to the preamble of patent claim 1.

Tintendruckeinrichtungen, die mit Mehrdüsentintenköpfen arbeiten, sind empfindlich gegenüber Umfeld- bzw. Umwelteinflüssen. Zu diesen evtl. Betriebsstörungen verursachenden Einflüssen gehören:

  • Gas- bzw. Lufteinschlüsse in der Tinte;
  • Ein- oder Antrocknen bzw. starke Änderung der Viskosität der Tinte;
  • Verschmutzung des Düsenbereiches der Tintenköpfe durch Fremdkörperpartikel, z. B. Papierstaub; und
  • bei Tintendruckeinrichtungen, die mit Unterdruck arbeiten, die Zerstörung des konkaven Tintenmeniskus am Düsenende, z.B. durch Erschütterung des Druckers beim Transport.
Ink printing devices that work with multi-nozzle ink heads are sensitive to environmental influences. These influences that may cause malfunctions include:
  • Gas or air pockets in the ink;
  • Drying or drying or a strong change in the viscosity of the ink;
  • Contamination of the nozzle area of the ink heads by foreign body particles, e.g. B. paper dust; and
  • in the case of ink printing devices which work with negative pressure, the destruction of the concave ink meniscus at the end of the nozzle, for example due to vibration of the printer during transport.

Die Beseitigung aller dieser Betriebsstörungen erfordert die unterschiedlichsten Mittel, die vom Druckeranwender beim Auftreten einer Betriebsstörung angewendet werden müssen.The elimination of all of these malfunctions requires a wide variety of means that must be used by the printer user when a malfunction occurs.

Ein weiteres Problem bei Tintendruckeinrichtungen, die der Funktionsüberwachung des Anwenders unterliegt, ist das Problem der Druckbildakzeptanz. Der Anwender von Tintendruckeinrichtungen muß rechtzeitig erkennen, ob das erzeugte Schriftbild gestört ist oder nicht. Dies ist insbesondere bei Mehrdüsentintenköpfen hoher Druckauflösung schwierig, da z. B. der Ausfall einer oder mehrerer Düsen des Tintendruckkopfes sich zunächst nur in einer geringfügigen Verschlechterung des Druckbildes auswirkt.Another problem with ink printing devices that is subject to the functional monitoring of the user is the problem of print image 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 of 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 printed image.

Im allgemeinen wird die ordnungsgemäße Funktion des Schreibkopfes vom Anwender selbst durch eine visuelle Prüfung spezieller Druckmuster geprüft. Das ist nicht einfach und erfordert wegen der relativ kleinen Tröpfchendurchmesser, die in der Größenordnung von etwa 60 µm liegen, eine sehr anstrengende Beobachtung, wozu häufig eine Lupe erforderlich ist. Insbesondere, wenn der Ausfall relativ weit voneinander beabstandete Austrittsdüsen 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. It is not easy and requires Because of the relatively small droplet diameter, which is on the order of about 60 µm, a very strenuous observation, which often requires a magnifying glass. The human eye is particularly overwhelmed when the failure affects outlet nozzles that are spaced relatively far apart. 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 Wiederinbetriebnahme 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 recommissioning 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 Tintentröpfchensensor 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 Widerstandes zwischen der ersten Elektrode und einer weiteren Elektrode wird festgestellt, wenn von dem Tintendruckkopf ausgestoßene leitende Tinte die erste Elektrode 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 the first electrode of which can be brought into a position in which it meets the outlet nozzles opposite of the ink print head at a predetermined distance. The change in resistance between the first electrode and another electrode is detected when conductive ink ejected from the ink print head reaches the first electrode.

In der DE-A-32 44 112 wird eine Anordnung zum Überprüfen von Düsenaustrittsöffnungen an Tintenschreibköpfen auf Verstopfung oder Verschmutzung in Tintenschreibwerken beschrieben. Hierzu ist im Bewegungsbereich des Tintendruckkopfes eine Tintenvorrichtung zur Überwachung des Tröpfchenausstoßes angeordnet mit einem Lichtempfänger und einem Lichtsender. Nach der Reinigung des Tintendruckkopfes wird mittels Spritzen ein Düsentest durchgeführt, wobei man an den Düsenaustrittsöffnungen das Vorhandensein eines Tintenmeniskus überprüft. Bei abweichender Reflexionsintensität des Meniskus von einer Vergleichsintensität wird ein Steuersignal erzeugt. Dieses Steuersignal löst entweder eine Durchspülung des Schreibkopfes oder ein optisches oder akustisches Warnsignal aus.DE-A-32 44 112 describes an arrangement for checking nozzle outlet openings on ink writing heads for clogging or contamination in ink writing devices. For this purpose, an ink device for monitoring the droplet ejection is arranged in the range of movement of the ink print head, with a light receiver and a light transmitter. After cleaning the ink print head, a nozzle test is carried out by spraying, the presence of an ink meniscus being checked at the nozzle outlet openings. If the reflection intensity of the meniscus deviates from a comparison intensity, a control signal is generated. This control signal either triggers a flushing of the write head or an optical or acoustic warning signal.

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 austretende Tinte an der Düsenfläche die Schmutzpartikel wegzuschwemmen.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 dirt particles on the nozzle surface due to the emerging ink.

Andere bekannte Reinigungsvorrichtungen (DE-A-32 07 072) verwenden 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 nozzle surface.

Es wird weiterhin in der DE-A-29 19 727 eine Vorrichtung zum Verschließen der Düsenfläche an einem Tintenschreibkopf beschrieben, bei der ein motorisch angetriebenes, elastisches Endlosband vorgesehen ist, das an der Düsenfläche anliegt.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 band is provided, which rests on the nozzle surface.

Zum Durchspülen des Tintendruckkopfes ist es aus der EP-A-0 212 503 bekannt, eine Schlauchpumpe zu verwenden, die im Druckerwagen angeordnet ist.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, eine Anordnung der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit der eine automatische Betriebssicherstellung der Tintendruckeinrichtung möglich ist.The object of the invention is to provide an arrangement of the type mentioned at the beginning, with which an automatic operational security of the ink printing device is possible.

Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs genannten Art gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst.This object is achieved in an arrangement of the type mentioned at the outset according to the characterizing part of patent claim 1.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

Gemäß der Erfindung wird automatisch bei Aufruf einer Funktionstestprozedur zunächst der Tintenkopf im Bereich seiner Düsenfläche gereinigt und durchgespült. Nach Ablauf der Reinigungsprozedur wird dann jede Düse des Tintendruckkopfes einem Spritztest unterzogen, und dann wird abhängig vom Ergebnis des Spritztestes entweder 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 Störungszustand 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 then, depending on the result of the spray test, either the printing operation is released or the ink printing device is put into a fault state after one or more unsuccessful cleaning procedures. H. further printing is prevented or the fault status is shown on a display.

Durch diese automatische Betriebssicherstellung der Tintendruckeinrichtung vor Aufnahme des Druckbetriebes oder automatische 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 ungenauen Kontrollen, da die Tintendruckeinrichtung sich zu definierten 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 inexpensive and inexpensive and relieves the user of the printing device from its own possibly imprecise controls, since the ink printing device checks itself at defined times.

Die notwendigen Bauelemente sind aufwandsarm und einfach herzustellen, wobei die den Ablauf steuernde Funktionstestprozedur im Rahmen der mikroprozessorgesteuerten Zentralsteuerung gespeichert werden kann.The necessary components are inexpensive and easy to manufacture, and the function test procedure that controls the process can be saved 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 dargestellt und werden im folgenden beispielsweise näher beschrieben. Es zeigen

  • FIG 1 eine Prinzipdarstellung eines Tintentröpfchensensors,
  • FIG 2 und FIG 3 ein Ausführungsbeispiel für den als Tintentröpfchensensor vorgesehenen Elektrodenkamm,
  • FIG 4 ein zweites Ausführungsbeispiel für den Elektrodenkamm,
  • FIG 5, FIG 6 und FIG 7 jeweils Beispiele für eine Auswerteschaltung,
  • FIG 8 ein Ausführungsbeispiel für den Aufbau und die Herstellung einer Sensorplatte,
  • FIG 9 und 10 ein Ausführungsbeispiel für den praktischen Einsatz der Sensoranordnung,
  • FIG 11 eine schematische Darstellung einer Anordnung zur automatischen Betriebssicherstellung,
  • FIG 12 eine Schnittdarstellung der Anordnung gemäß FIG 11 entlang der Schnittlinie I-XII,
  • FIG 13 eine Schnittdarstellung einer Anordnung gemäß FIG 11 entlang der Schnittlinie II-XIII in Ruheposition und
  • FIG 14 eine Darstellung einer Anordnung entsprechend der FIG 13 in Spülposition.
Embodiments of the invention are shown in the drawings and are described in more detail below, for example. Show it
  • 1 shows a schematic diagram of an ink droplet sensor,
  • 2 and 3 show an exemplary embodiment of the electrode comb provided as an ink droplet sensor,
  • 4 shows a second exemplary embodiment for the electrode comb,
  • 5, 6 and 7 each show examples of an evaluation circuit,
  • 8 shows an exemplary embodiment for the construction and manufacture of a sensor plate,
  • 9 and 10 show an exemplary embodiment for the practical use of the sensor arrangement,
  • 11 shows a schematic illustration of an arrangement for automatic operational security,
  • 12 shows a sectional illustration of the arrangement according to FIG. 11 along the section line I-XII,
  • 13 shows a sectional illustration of an arrangement according to FIG. 11 along the section line II-XIII in the rest position and
  • 14 shows an arrangement corresponding to FIG 13 in the rinsing position.

In einer hier nur schematisch in der FIG 11 dargestellten Tintendruckeinrichtung 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 Betriebssicherstellung des Tintendruckers erforderlichen Komponenten angeordnet. Diese sind im wesentlichen eine Reinigungs- und Spülstation 105 und ein daneben angeordneter Tintentröpfchensensor 11.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. On 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 Reinigungs- und Spülstation besteht aus einem über einen Elektromotor 106 mit zugeordnetem Getriebe angetriebenen umlaufenden Endlosband 107 aus elastischem Material, z.B. Gummi oder Elastomer, 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 näherungsweise dreieckigen Querschnitt, wobei der Winkel an der Vorderkante vom Winkel an der Hinterkante verschieden sein kann, so daß sie schrägliegende dreieckige Lippen bilden können. Wesentlich ist dabei, daß die dreiecksförmigen Wischlippen derart auf dem Endlosband 107 befestigt 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 rotating endless belt 107 made of elastic material, e.g. 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. On the endless belt 107, two wedge-shaped wiping lips 109 are arranged. These wiper lips have an approximately triangular cross section, the angle at the front edge may differ from the angle at the rear edge, so that they can form oblique triangular lips. It is essential that the triangular wiper lips are attached to 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 derartigen Abstand dicht vor der Düsenfläche 2 angeordnet, so daß die Wischlippen 109 beim Reinigungsvorgang sicher die Düsenfläche überstreifen können. Die Elastizität und Nachgiebigkeit zum Erzeugen der zum Abstreifen notwendigen Andruckkraft erfolgt dabei im wesentlichen durch die Durchbiegung dieses Bandes.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 slip 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.

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 Positionierung dieser Schutzhaube vor den Düsenöffnungen im Bereich der Schutzhaube eine Art Kleinklima einstellt, daß ein Eintrocknen und Verschmutzen der Düsenfläche in Schreibpausen verhindert.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 positioning this protective hood in front of the nozzle openings in the area of the protective hood, a kind of small climate is established that prevents drying and contamination of the nozzle surface during breaks in writing.

Bei Tintendruckköpfen entsteht bei längeren Schreibpausen die Gefahr, daß die Tinte im Bereich der Düsenöffnungen eindickt. Deshalb ist es notwendig, um ein sofortiges Druckbild nach Wiederaufnahme des Druckbetriebs zu erreichen, diese eingedickte Tinte oder evtl. auch verschmutzte Tinte aus den Düsenöffnungen zu entfernen. Zu diesem Zweck ist es üblich, die Düsen in der Reinigungsstation freizuspritzen.With ink printheads, there is a risk that the ink will thicken in the area of the nozzle openings during longer pauses in writing. Therefore, to achieve an immediate print image after resuming printing, it is necessary 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 Bereich 111 vorgesehen, der zum Freispritzen als Auffangfläche für die Tintentröpfchen 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 Schlauchpumpe 113 gedrückt. Diese Schlauchpumpe kann dabei entsprechend der EP-A-0 212 503 ausgebildet sein.When flushing, the ink is passed through the ink print head 1 with the aid of a hose pump arranged in the printer carriage 100 113 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 drehrichtungsabhängiges erstes 116 und zweites Gesperre 117 angeordnet. Diese drehrichtungsabhängigen Gesperre sind als Freiläufe ausgebildet, 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 zweite Freilauf 117 ist als ein im Uhrzeigersinn der Antriebswelle 115 freilaufender Freilauf ausgebildet und weist an seiner Außenseite Verzahnungen 119 auf, die mit einer entsprechenden Verzahnung 120 der Schlauchpumpe 113 zusammenwirken.A 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 are arranged on the drive shaft 115 of the motor 106. This locking mechanism, which is dependent on the direction of rotation, is 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 freewheel 117 is designed as a freewheel freewheeling in the clockwise direction of the drive shaft 115 and has toothing 119 on its outside which cooperate 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 zugeordneten Antriebselementen 6 sowie ein Tintenversorgungsteil 7. Dieses ist über eine Tintenzuführung 8 mit einem hier nicht dargestellten Tintenvorratsbehälter verbunden. Durch individuelle Ansteuerung der Antriebselemente 6 wird aus der zugeordneten Düse 3 ein einzelnes Tintentröpfchen 9 ausgestoßen. Die Düsen 3 in der Schnittdarstellung nach FIG 1 können auch mehrfach 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 zumindest im Bereich des Auftreffpunktes der Tintentröpfchen eine Vielzahl von im Austrittsbereich dar Tintentröpfchen parallel verlaufenden Leiterbahnen 18 und 19 auf. Die Vorrichtung zur Abführung der durch das Auftreffen von Tintentröpfchen zugeführten Flüssigkeit besteht aus nichtleitendem porösen Material; sie kann einschichtig oder vorzugsweise aus mehreren Teilschichten aufgebaut sein. Die Anschlußelektroden 13 und 14 sind mit einer Auswerteschaltung 20 verbunden, die, worauf später näher eingegangen wird, abhängig vom Auftreffen eines oder mehrerer Tintentröpfchen auf den Elektrodenkamm 12 ein entsprechendes 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 associated therewith, and an ink supply part 7. This is connected via an ink feed 8 to an ink reservoir, not shown here. By individually controlling 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 which run in 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 Ausführungsbeispiel für den Elektrodenkamm 12 des Tintentröpfchensensors in Aufsicht (FIG 2) und in einer Schnittdarstellung (FIG 3) zeigen. Im Beispiel ist der Elektrodenkamm durch zwei Kammteile 121 und 122 gebildet, deren zungenförmige Leiterbahnen 18,19 im Bereich der Auftreffpunkte für die Tintentröpfchen 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, whose tongue-shaped conductor tracks 18,19 lie next to each other 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 S1 und S2. Auf die oberste Teilschicht 15 ist eine isolierende Schicht in Form einer oberseitig goldbeschichteten Isolierfolie 21 auflaminiert, die anschließend entsprechend 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 verlaufen im Abstand B zueinander. Damit ist ein Teilungsverhältnis T=A+B

Figure imgb0001
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 erkennt man, daß ein Tintentropfen 9 beim Auftreffen auf die Oberfläche des Tintentröpfchensensors diese Bedingung erfüllt, also zwischen zwei benachbarten Leiterbahnen eine deutliche Widerstandsreduzierung herbeiführt, die an den Anschlußelektroden 13 und 14 durch die Auswerteschaltung ausgewertet werden kann. Nach dem Auftreffen des Tintentröpfchens 9 wird die Flüssigkeitsmenge zunächst von der oberen porösen Teilschicht 15 aufgenommen, 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 kann durch die Wahl der Porosität (bzw. Porenweite) und/oder der Anzahl bzw. der Dicke S1, S2 der Teilschichten auf bestimmte Einsatzfälle eingestellt werden. Für das in FIG 3 dargestellte Ausführungsbeispiel haben sich folgende Dimensionierungen als besonders vorteilhaft erwiesen:
   A=B=40 µm
   H (Goldelektrode)=1 µm
   L=50 µm
   S1=5 mm
   S2=1,5 mm
Die Porosität P1 und P2 der beiden Schichten 15 und 16 ist unterschiedlich. Es ist vorteilhaft, wenn die Porosität der einzelnen Schichten mit zunehmendem Abstand vom Elektrodenkamm zunimmt ( P2 > P1). Zunehmende Porosität bedeutet abnehmende Porenweite und damit zunehmende Kapillarität der Schichten. Dadurch wird gewährleistet, daß ein Flüssigkeitstransport bevorzugt 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 Einzeltröpfchen sicher detektiert werden kann. Als Materialien für die einzelnen Teilschichten 15 und 16 mit unterschiedlichen Porositäten eignet sich vorzugsweise Duran-Filterglas für die obere Teilschicht 15 und sog. Millipore-Filterpapier für die untere Teilschicht 16. Die Porenweiten der oberen porösen Teilschicht 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.3 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 is a division ratio T = A + B
Figure imgb0001
fixed. 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 meets this condition when it hits the surface of the ink droplet sensor, that is to say it brings about a marked 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 absorbed by the upper porous sub-layer 15, transported downward 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 specific applications by selecting the porosity (or pore size) and / or the number or the thickness S1, S2 of the partial layers. For the shown in FIG 3 In the exemplary embodiment, the following dimensions have proven to be particularly advantageous:
A = B = 40 µm
H (gold electrode) = 1 µm
L = 50 µm
S1 = 5 mm
S2 = 1.5 mm
The porosity P1 and P2 of the two layers 15 and 16 is different. It is advantageous if the porosity of the individual layers increases with increasing distance from the electrode comb (P2> P1). Increasing porosity means decreasing pore size and thus increasing capillarity of the layers. This ensures that a liquid transport preferably takes place 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 Tintentröpfchens mit vorgegebener elektrischer Leitfähigkeit auf einer derartigen Kammstruktur verändert sich sprunghaft der elektrische Widerstand zwischen den Leiterbahnen der beiden Kammteile. Durch das Entfernen des Tintentröpfchens durch kapillarisches Absaugen der Flüssigkeit in das Innere der beiden Schichten nimmt der zwischen den galvanisch nicht miteinander verbundenen Kammteilen 121 und 122 meßbare Widerstand zeitlich wieder zu, so daß nach einer von der Porosität P1, P2 der Teilschichten 15 und 16 und von den Eigenschaften der Tinte abhängigen Absaugzeit ein erneuter, z.B. aus einer anderen Düse des Schreibkopfes ausgestoßener Tintentropfen in der gleichen Weise detektiert werden kann. Mit den im vorhergehenden angegebenen Dimensionierungswerten ist es möglich , 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 suddenly. By removing the ink droplet by capillary suction of the liquid into the interior of the two layers, the resistance that can be measured between the comb parts 121 and 122, which are not galvanically connected, increases again in time, so that after one of the Porosity P1, P2 of the sub-layers 15 and 16 and, depending on the properties of the ink, a new suction time, for example a new ink drop 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 approximately 20 ms.

Mit der im vorhergehenden beschriebenen Anordnung, bei der zwischen dem Teilungsverhältnis T und dem Durchmesser D eines Tintentröpfchens die Beziehung T ≦ D besteht, ist bereits das Auftreffen eines einzelnen Tröpfchens sicher meßbar. Es liegt im Rahmen der Erfindung, ein Teilungsverhältnis T vorzusehen, das größer ist als der Durchmesser D eines Einzeltröpfchens (T > D). Damit ist es möglich, das Eintreffen mehrerer kurz nacheinander, aus einer Düse des Schreibkopfs ausgestoßener Einzeltröpfchen sicher zu erkennen. Treffen nämlich die einzelnen Tintentröpfchen innerhalb einer Zeitdauer auf dem Elektrodenkamm auf, noch bevor die mit einem vorher eingetroffenen Tintentröpfchen aufgebrachte Flüssigkeit abgesaugt wurde, so vergrößert sich mit jedem neu auftreffenden Tintentröpfchen die Flüssigkeitsmenge zwischen zwei benachbarten 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 Widerstandsänderung hervorgerufen wird. Es liegt im Rahmen der Erfindung, für diesen Fall auch die Porosität der einzelnen Schichten, die ein kapillarisches Absaugen der Tintenflüssigkeit 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 T ≦ D exists between the division ratio T and the diameter D of an ink droplet, the impact of a single droplet can already be measured reliably. It is within the scope of the invention to provide a division ratio T which is greater than the diameter D of a single droplet (T> D). This makes it possible to reliably detect the arrival of a plurality of individual droplets ejected in quick succession from a nozzle of the writing head. 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 the two Produces 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, which cause capillary suction of the ink liquid, accordingly. 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 Tintentröpfchensensors sind die Strukturen der Elektrodenkammanordnung als bifilar angeordnete Leiterbahnen ausgestaltet, wodurch sich der Vorteil ergibt, daß die Leiterbahnen der Kammstruktur elektrisch 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 bifilar arranged conductor tracks designed, which has 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. Dessen 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 verbunden werden können. Für die Dauer eines Meßvorganges, also für die Dauer, während der das Auftreffen von Tintentröpfchen detektiert wird, sind die Anschlußelektroden 23 und 24 nicht miteinander 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 dargestellten Schalter, der in den Meßpausen betätigt wird, also dann, wenn keine Tintentröpfchen detektiert werden, können die Anschlüsse 23 und 24 nun miteinander verbunden werden. Damit besteht die Möglichkeit, mit Hilfe einer hier nicht dargestellten, an die Anschlüsse 13 und 14 anschaltbaren Stromquelle in den Meßpausen die Leiterbahnen 181 und 191 zum Aufheizen und damit zum Verdampfen der Tintentröpfchen zu benutzen. Damit ist der Vorteil verbunden, daß zusätzlich zur kapillarischen Wirkung 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 offers the possibility of providing a second pair of connecting electrodes 23 and 24 in addition to the connecting electrodes 13 and 14 which lead to the outside and by means of 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 in the measurement pauses, that is to say when no ink droplets are detected. It is thus possible to use the conductor tracks 181 and 191 for heating and thus for evaporating the ink droplets during the measurement pauses with the aid of a current source (not shown here) which can be connected to the connections 13 and 14. 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 einer plötzlichen Widerstandsreduzierung im Verlauf der Leiterbahnen des Elektrodenkamms verbunden ist, wird eine Schaltungsanordnung vorgesehen, die mit jedem Auftreffen eines Tintentröpfchens das Sensorsignal SM abgibt. Ein Ausführungsbeispiel dafür zeigt FIG 5. Die dort gezeigte Schaltung besteht im wesentlichen aus einem Spannungsteiler, der aus einem Festwiderstand 30 und dem veränderlichen Meßwiderstand 31 besteht. Dieser repräsentiert den jeweils aktuellen Widerstandswert zwischen 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 Widerstand 39 unmittelbar dem einen Eingang und über ein Integrierglied 35,36 als Mittelwert Umm dem anderen Eingang des Komparators 32 zugeführt wird. Ein weiterer Widerstand 34 dient zur Erzeugung einer Vorspannung an dem einen der beiden Komparatoreingänge, welche den zur Funktion des Komparators 32 notwendigen Störspannungsabstand herstellt. Eine dem Komparator 32 nachgeschaltete bistabile Schaltung 37 bildet aus dem Ausgangssignal des Komparators 32 das Sensorsignal SM für eine nachfolgende, hier nicht mehr dargestellte Druckersteuerung. Die Wirkungsweise der Schaltung ist folgende. Trifft aufgrund eines durch die Druckersteuerung im Schreibkopf angeregten Ausstoßes eines Tintentröpfchens ein Tintentröpfchen auf dem Elektrodenkamm 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 Ausgang des Komparators 32 eine kurzzeitige Pegeländerung von 1 auf 0 auf. Dieser Übergang wird in der bistabilen Schaltung 37 zwischengespeichert und von der Druckersteuerung weiterverarbeitet. Nach einer Tröpfchenerkennung wird die bistabile Schaltung 37 über ihren Reset-Eingang mit dem Resetsignal R zurückgesetzt und der Sensor somit für das Auftreffen und die Bewertung eines nächsten Tintentröpfchens aus einer anderen Düse des Schreibkopfes aktiviert.A circuit arrangement is provided for evaluating 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, with each impact of an ink droplet emits the sensor signal SM. An 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 to the connection electrodes 13 and 14 of the electrode comb at this point. 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 is established at the tap point of the voltage divider circuit 30.31 is fed as a respective instantaneous value via a resistor 39 directly to one input and via an integrating element 35.36 as a mean value Umm to the other input of the comparator 32. 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 strikes 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 evaluation of a next ink droplet from another nozzle of the write head.

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 bestimmten Zeitdauer, die abhängig von vorgegebenen Parametern, wie Druckeraufbau, Flugzeit der Tröpfchen, Tintenzusammensetzung usw. einstellbar ist, keine sprunghafte Widerstandsänderung statt, so erkennt die Drukkersteuerung, daß die angeregte Düse nicht arbeitet.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 depending on 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 Tintenflüssigkeit vor allem dann führen, wenn zur Bewertung von Tintentröpfchen mehrere, kurz nacheinander eintreffende Tintentröpfchen notwendig sind. Um eine meßbare Widerstandsreduzierung herbeizuführen, ist die Tintenflüssigkeit in diesem Fall für eine Zeitdauer von t ≧ 100 ms einem Stromdurchfluß ausgesetzt, was elektrolytische Änderungen verursachen kann. So kann z.B. der Farbstoff aus dem Lösungsmittel ausfällen, was zu einer Verfestigung führt, wodurch ein kapillarisches Absaugen nicht mehr möglich ist.The circuit arrangement described works with direct current, i.e. the voltage divider circuit is connected between a positive voltage source and ground. When using certain ink liquids, this can lead to 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 precipitates out of the solvent, which leads to solidification, which means that capillary suction is no longer possible.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird dieses Problem dadurch 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 in that the ink droplet sensor is operated with AC voltage. An exemplary embodiment of this is shown in FIG. 6.

Auch die dort gezeigte Auswerteschaltung weist die Spannungsteilerschaltung, bestehend aus dem Festwiderstand 30 und einem den aktuellen Widerstandswert zwischen den Leiterbahnen repräsentierenden Widerstand 31 auf. Die Spannungsteilerschaltung 30,31 ist hier jedoch an einen Wechselspannungsgenerator 38 angeschlossen. Außerdem ist zwischen dem Teilerpunkt der Spannungsteilerschaltung 30,31 und dem Komparator 32 ein Demodulator 33 geschaltet, der in der in FIG 7 gewählten Schaltungsausführung 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 Widerstand 39 direkt und dem anderen Eingang über das Integrierglied 35,36 als zeitlicher Mittelwert zugeführt. Der Vergleich im Komparator 32, die Umsteuerung der bistabilen Schaltung 37 sowie die Abgabe des Sensorsignals SM in der nicht dargestellten Druckersteuerung geschieht dann, wie anhand von FIG 5 beschrieben.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 demodulator 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 Ausführung für die Auswerteschaltung nach FIG 6 zeigt FIG 7.7 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 dargestellten Beispiel zugrunde. Zur Herstellung der Sensorplatte 25 wird eine elektrisch isolierende Trägerplatte 26 mit einer Metallschicht versehen. Vorzugsweise geschieht das durch Bedampfen 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. 2. 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 made of Ti, Cu.

Hierauf wird beidseitig eine Fotolackschicht aufgebracht. Anschließend 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 desired later 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 Bezugnahme auf FIG 9 und FIG 10 beschrieben.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.

Das in FIG 9 (in Aufsicht) und FIG 10 (in einer Schnittdarstellung) 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 nichtleitendes Kunststoff-Spritzteil ausgeführte Gehäuse 29 dient zur Aufnahme dieser Teile und wird seinerseits mit Hilfe der zum Gehäuse gehörenden Rastzungen 40 im Druckerchassis 41 befestigt. An die Oberflächenbeschaffenheit des aus elektrisch nichtleitendem, offenporösen Material, wie beispielsweise Saugkeramik, Filterglas oder Schaumstoff bestehenden Saugblocks 17 werden lediglich bezüglich der dem Tintenschreibkopf 1 zugewandten Seite bestimmte Anforderungen gestellt. Die Ebenheit dieser Fläche soll in der Größenordnung der Porenweite des porösen 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 Kontaktierungsfenster 27 auf.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 Non-conductive plastic injection-molded part housing 29 serves to accommodate these parts and is in turn fastened in the printer chassis 41 with the aid of the locking 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 only to certain requirements 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 Saugblock 17 zugewandt ist, geschieht durch die beidseitig angeordneten 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 entsprechende 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 Kontaktfedern 42 ausgebildeten Federzungen 46 federnd auf der Sensorplatte 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 Federzunge 46 liegt im Bereich der Kontaktierungsfenster 27, drückt dabei direkt auf die jeweilige Kontaktfläche der Elektrodenkammstruktur 18,19 und stellt damit den elektrischen Kontakt her. Das jeweils andere Ende der Kontaktfedern 42 bildet die Anschlußelektrode 13 bzw. 14. Über einen als Flachstekker 47 für genormte Steckhülsen ausgeführten Anschluß wird die elektrische Verbindung von der Elektrodenkammstruktur zur hier nicht gezeigten elektronischen Auswerteschaltung hergestellt.The mechanical assignment of the sensor plate 25 to the suction block 17, whose side provided with the conductor tracks 18, 19 faces the suction block 17, is done by the multifunctional contact springs 42 arranged on both sides. When the device is installed, the suction block 17 is inserted into 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 resiliently rest 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 middle spring tongue 46 in each case 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 connector 47 for standardized plug sleeves.

Wie beschrieben, wird die auf die Leiterbahnen 18,19 gespritzte Tinte kapillarisch in den Saugblock 17 gezogen. Die Saugfähigkeit 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 Absaugen zu verkürzen, kann im Gehäuse der Vorrichtung eine Öffnung 48 für eine zusätzliche Tintenentsorgung vorgesehen werden, 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 an 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 Leiterbahnen des Elektrodenkamms verbunden ist, erfolgt in einer Schaltungsanordnung (20 in FIG 1), die mit jedem Auftreffen eines oder mehrerer Tintentröpfchen 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 with each impact of one or more ink droplets.

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 mehrreihigen ein entsprechend breiteres Spritzfenster 28 benötigt. Es ist auch möglich, die örtlich getrennten Düsenreihen zeitlich 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 ermöglicht.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, in the case of multi-row, a correspondingly wider spray window 28 is required. It is also possible to orient the spatially separated 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 allows for less overall widening of the printer chassis.

Angesteuert wird die in der FIG 11 dargestellte Anordnung zur automatischen Betriebssicherstellung des Tintendruckers über die mikroprozessorgesteuerte Zentralsteuerung ZS der Druckeinrichtung. Sie steuert über eine in üblicher Weise ausgestaltete, mikroprozessorgesteuerte Antriebssteuerung AS, den Schrittmotor 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 Tintentröpfchensensor 11 beschriebene Auswerteschaltung 20, ein Display DS und eine Zeitsteuerungsanordnung TS. Diese Zeitsteuerungsanordnung TS ist in üblicherweise aufgebaut und erfaßt die Druckzeit der Tintendruckeinrichtung bzw. ermöglicht es, frei wählbare Zeitspannen einzugeben, nach deren Ablauf eine Funktionstestprozedur 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. Furthermore, the evaluation circuit 20 described in connection with the ink droplet sensor 11, a display DS and a time control arrangement TS are connected to the central control. 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 Ruheposition (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 verschlossen. Durch Drehung der Motorwelle 115 im Uhrzeigersinn wird mittels der oberen Lippe der Wischlippen 109 die Düsenaustrittsfläche 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 "STANDBY"-Position bezeichnete Positon zum Freispritzen der Düsen benutzt werden. Die dabei anfallende Tintenmenge tropft vom Tintenkopf 1 bzw. vom Endlosband 107 auf den Auffangbehälter 112 und wird auf diese Weise entsorgt. Nach einem Spülvorgang kann durch erneute Drehung der Motorwelle 115 im Uhrzeigersinn der Wischvorgang mittels der Wischlippen 109 des Endlosbandes 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 by 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. 14, in which the free-spike region 111 faces the nozzle plate. 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 "STANDBY" position designated position can be used to spray the nozzles freely. The resulting amount of ink 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 wiping process can be repeated by means of the wiping lips 109 of the endless belt 107 by rotating the motor shaft 115 clockwise again.

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 Störungszustand 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 Zeitsteuerung TS ist es möglich, nach einer frei wählbaren Zeitspanne Freispritz- und Spritzkontrollzyklen in den Druckbetrieb einzufügen, um die Funktionsfähigkeit des Tintenkopfes auf allen Düsen zu überprüfen. Bei negativem Ergebnis wird wie beschrieben verfahren.By means of the time control TS running with the printer switched on, it is possible to insert free spraying and spraying 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.

BezugszeichenlisteReference list

11
= Tintendruckkopf= Ink printhead
22nd
= Düsenplatte= Nozzle plate
33rd
= Austrittsdüsen= Outlet nozzles
44th
= Kopfteil= Headboard
55
= Tintenkanäle= Ink channels
66
= Antriebselemente= Drive elements
77
= Tintenversorgungsteil= Ink supply part
88th
= Tintenzuführung= Ink supply
99
= Tintentröpfchen= Ink droplets
1010th
= Abstand= Distance
12,2512.25
= Sensorplatte= Sensor plate
13,14,23,2413,14,23,24
= Anschlußelektroden= Connection electrodes
15,1615.16
= Teilschichten= Partial layers
1717th
= Saugblock= Suction block
18,19,181,19118,19,181,191
= Leiterbahnen= Conductor tracks
2020th
= Auswerteschaltung= Evaluation circuit
121,122,123,124121,122,123,124
= Kammteile= Comb parts
2121
= Isolierfolie= Insulating film
2626
= Trägerplatte= Carrier plate
2727
= Kontaktierungsfenster= Contact window
2828
= Spritzfenster= Splash window
2929
= Gehäuse= Housing
3030th
= Festwiderstand= Fixed resistance
3131
= Meßwiderstand= Measuring resistor
3232
= Komparator= Comparator
3333
= Demodulator= Demodulator
34,3934.39
= Widerstand= Resistance
35,3635.36
= Integrierglied= Integrator
3737
= bistabile Schaltung= bistable circuit
3838
= Wechselspannungsgenerator= AC voltage generator
4040
= Rastzungen= Locking tongues
4141
= Druckerchassis= Printer chassis
4242
= Kontaktelement, Kontaktfeder= Contact element, contact spring
4343
= Einführungsöffnung= Insertion opening
4444
= Rastnasen= Locking lugs
4545
= Ausnehmung= Recess
4646
= Federzungen= Spring tongues
4747
= Flachstecker= Flat connector
4848
= Entsorgungsöffnung= Disposal opening
AA
= Breite Leiterbahn= Wide conductor track
BB
= Abstand Leiterbahn= Distance conductor track
DD
= Durchmesser Tintentröpfchen= Diameter of ink droplets
LL
= Höhe, Kammteile und Leiterbahnen= Height, comb parts and conductor tracks
P1,P2P1, P2
= Porosität der Teilschichten= Porosity of the partial layers
RR
= Reseteingang= Reset input
S1,S2S1, S2
= Dicke= Thickness
SMSM
= Sensorsignal= Sensor signal
TT
= Teilungsverhältnis= Division ratio
tt
= Zeit= Time
UmAround
= Spannungswert, momentaner= Voltage value, current
UmmUmm
= Spannungswert, zeitlich gemittelt= Voltage value, averaged over time
100100
= Druckerwagen= Printer carriage
101101
= Schrittmotor= Stepper motor
102102
= Führungsstangen= Guide rods
103103
= Zahnriemen= Timing belt
105105
= Reinigungs- und Spülstation= Cleaning and rinsing station
1111
= Tintentröpfchensensor= Ink droplet sensor
106106
= Elektromotor= Electric motor
107107
= Endlosband= Endless belt
108108
= Rollen= Roles
109109
= Wischlippen= Wiping lips
110110
= Dichtlippen= Sealing lips
111111
= Freispritzbereich= Free spray area
112112
= Auffangbehälter= Collecting container
113113
= Schlauchpumpe= Peristaltic pump
115115
= Antriebswelle= Drive shaft
116116
= erstes drehrichtungsabhängiges Gesperre (Kupplung)= first direction-dependent locking mechanism (clutch)
117117
= zweites drehrichtungsabhängiges Gesperre (Kupplung)= second direction-dependent locking mechanism (clutch)
118118
= Riemen= Strap
119119
= Verzahnung (Koppelungsstück)= Toothing (coupling piece)
120120
= Verzahnung Schlauchpumpe (Koppelungsstück)= Toothing peristaltic pump (coupling piece)
ZSZS
= Zentralsteuerung der Druckeinrichtung= Central control of the printing device
ASAS
= Antriebssteuerung der Druckeinrichtung= Drive control of the printing device
DSDS
= Display= Display
TSTS
= Zeitsteuerungsanordnung= Timing arrangement
IFIF
= Schnittstelle= Interface
130130
= Distanz (Bewegungsbereich) zwischen Standby-Position und Spritzkontroll-Position= Distance (range of motion) between standby position and spray control position

Claims (12)

  1. An arrangement for ascertaining the functioning capacity of an ink-jet printer comprising a carriage which bears an ink-jet printing head (1) and a device (11) for monitoring the ejection of droplets which possesses an ink droplet sensor which evaluates the impact of ink droplets, characterised in that in the zone of movement of the ink-jet printing head (1) there is arranged a device (105) for cleaning and closing the ink-jet printing head with a cleaning device with wiper lips (109) which, driven by a motor, sweep over the nozzle surface (2) of the ink-jet printing head (1) and a closing device (109, 110) which covers the nozzle surface (2) when necessary.
  2. An arrangement as claimed in Claim 1, characterised in that the device (105) for cleaning and closing the ink-jet printing head (1) and the device (11) for monitoring the ejection of droplets are arranged outside of the printing zone at the periphery thereof.
  3. An arrangement as claimed in Claim 1, characterised in that the device (105) for cleaning and closing the nozzle surface comprises a motor-driven, resilient endless band (107) which is guided along the nozzle surface (2), where the endless band (107) is guided at a distance in front of the nozzle surface (2) and possesses wiper lips (109) of wedge-shaped cross-section which are arranged on the endless band (109) so as to be resistant to rotation in such manner that during the operation of the endless band (107) they sweep over the nozzle surface at least with their front edge.
  4. An arrangement as claimed in Claim 3, characterised in that the endless band (107) possesses a zone (111) which is free of wiper lips and which when required can be brought in front of the nozzle surface (2) as collector plate for the ink droplets for the free spraying through the nozzles.
  5. An arrangement as claimed in Claim 4, characterised in that the endless band (2) comprises a recessed zone (109, 110) which, as a protection against drying up, can be brought in front of the nozzle surface in the manner of a protective hood and which is designed in such manner that a micro-climate which inhibits the drying out of the nozzle forms in the recessed zone.
  6. An arrangement as claimed in Claim 1, characterised in that a common stationary motor (106) is provided both for the drive mechanism of the cleaning device (105) and for the drive mechanism of 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) and ink pump (113) in such manner that the ink pump (113) is driven in a first direction of rotation of the motor (106) and the cleaning device (105) is driven in a second direction of rotation.
  7. An arrangement as claimed in Claim 6, characterised in that the ink pump (113) is arranged on the printer carriage (100) and comprises a coupling device (120) which, when the printer carriage (100) is positioned in a cleaning position, couples the ink pump (105) to the motor (106).
  8. An arrangement as claimed in Claim 1, characterised in that the device for monitoring the droplet ejection comprises a sensor plate (12, 25) with conductor paths structured in a comb-like formation and arranged in a specified division ratio (T), where an analysis circuit (20) detects and evaluates the change in resistance occurring between at least two adjacent conductor paths and that the ink liquid applied during a monitoring or measuring period is discharged from the sensor plate (12, 25) by capillary action.
  9. An arrangement as claimed in Claim 1, characterised in that on its surface facing towards the outlet openings (3) the sensor plate (12, 25), which is arranged at a distance (10) in front of the outlet nozzles (3), has the form of an electrode comb, the conductor paths (18, 19; 181, 191) of which, which form the comb structure, possess a division ratio (T) governed by the breadth (A) of, and distance (B) between, the conductor paths (18, 19; 181, 191), that the sensor plate (12, 25) is adjoined by a suction block (17) which is formed by at least one, electrically non-conductive porous layer and which serves to discharge liquid, and that the analysis circuit (20) which is electrically connected to the conductor paths (18, 19; 181, 191) of the sensor plate (12, 25) evaluates the change in resistance between at least two adjacent conductor paths (18, 19; 181, 191) which occurs when at least one droplet strikes the surface of the electrode comb of the sensor plate (12, 25) and emits a sensor signal (SM).
  10. An arrangement as claimed in Claim 9, characterised in that the electrode comb consists of two comb members (121, 122) and each comb member (121, 122) comprises a terminal electrode (13, 14) to which the analysis circuit (20) is connected, and that the conductor paths (18) of the first comb member (121) and the conductor paths (19) of the other comb member (122) extend in the manner of tongues into the impact zone of the droplets where they form the comb structure with the division ratio (T).
  11. An arrangement as claimed in Claim 9, characterised in that the electrode comb is formed by conductor paths (181, 191) which are arranged in bifilar fashion and which extend in serpentine formation and in the impact zone of the droplets form the comb structure with the division ratio (T), and that the analysis circuit (20) can be connected to two respective terminals (13, 14) of the bifilar conductor paths (181, 191) and the two other terminals (23, 24) are not connected to one another.
  12. An arrangement as claimed in Claim 11, characterised in that during the measuring pauses of the analysis circuit (20) a current source can be connected to two respective terminals (13, 14) of the bifilar conductor paths (181, 191) and the two other terminals (23, 24) are connected to one another in this case.
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