WO1991000807A1 - Process and device for monitoring the ejection of droplets from the output nozzles of an ink printing head - Google Patents

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WO1991000807A1
WO1991000807A1 PCT/EP1990/000659 EP9000659W WO9100807A1 WO 1991000807 A1 WO1991000807 A1 WO 1991000807A1 EP 9000659 W EP9000659 W EP 9000659W WO 9100807 A1 WO9100807 A1 WO 9100807A1
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WO
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ink
sensor
ink droplets
droplets
arrangement according
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Application number
PCT/EP1990/000659
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German (de)
French (fr)
Inventor
Ernst Goepel
Andreas Kappel
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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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
    • B41J2/07Ink jet characterised by jet control
    • B41J2/125Sensors, e.g. deflection sensors

Definitions

  • the invention relates to a method and an arrangement for monitoring the droplet ejection from outlet nozzles of an ink print head according to the features of claims 1 and 7.
  • Known methods for displaying characters or graphic patterns with ink printing devices are based on the fact that individual droplets are ejected in a controlled manner from outlet nozzles of an ink printing head. Such arrangements are referred to as so-called drop-on-demand (DOD) arrangements.
  • DOD drop-on-demand
  • characters or graphic patterns in the form of a large number of individual points are thus built up in a grid pattern on the record carrier.
  • the quality of the recordings made in this way, the so-called writing quality essentially depends on the number of droplets by which a sign is formed.
  • each outlet nozzle has its own drive element, for example in the form of an electrically controllable piezo element or a heating element (bubble jet principle) assigned.
  • these drive elements together with the ink channel and an ink supply system, must exhibit a behavior that is co-ordinated.
  • ink printing devices that are subject to the functional monitoring of the user is 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 in the case of multi-nozzle ink heads of high print resolution, since the failure of one or more nozzles of the ink print head initially only results in a slight deterioration in the print image.
  • an ink droplet detector which comprises a plurality of electrodes, at least the first electrode of which can be brought into a position in which it can Exit nozzles of the ink print head is opposite at a predetermined distance.
  • the ⁇ 'change of resistance between the first electrode and another electrode is detected, when ejected from the ink jet head, the conductive ink first electrode reached.
  • Another measure known from DE-37 32 395 A1 is to provide an ink droplet sensor for monitoring the droplet ejection from individual outlet nozzles of an ink-writing head, the surface of which faces the outlet nozzles is designed as an electrode comb with comb-like structured conductor tracks, which is formed on at least one of a non-conductive porous layer existing suction block are applied.
  • the resistance between adjacent conductor tracks changes when one or more droplets strike.
  • An evaluation circuit connected to the conductor tracks monitors the change in resistance and emits a sensor signal corresponding to this change in resistance.
  • the amount of liquid applied with the impact of one or more droplets is discharged capillary via the porous layer of the suction block.
  • the object of the invention is to provide measures for monitoring the droplet discharge, with which the function of a high-resolution ink print head with a plurality of outlet nozzles can be checked automatically and in a simple manner and which enable a safe and reliable evaluation of the measurement results thus obtained.
  • the reliability of ink printing devices can be Grip of the printer user can be increased by the function of the ink print head being checked by the sensor before and cyclically during the printing operation and, if necessary, if a failure of one or more nozzles with the sensor is detected, measures to restore the so-called service station Functionality of the ink print head can be initiated.
  • the thermal energy carried by the ejected ink droplets is used to prove the functionality of the individual outlet nozzles.
  • the ink droplets and the detector are at different temperature levels.
  • ink printing devices this is already given to a certain extent by the fact that ink printing units are heated to temperatures which are generally above room temperature by heating devices which are already present, so that the requirements for the use of the sensor arrangement according to the invention are met in a simple manner without additional means.
  • This sensor principle can be used particularly advantageously in the case of ink printing devices which work with thermal converters, so-called bubble jet ink printing heads, since a considerable part of the electrical energy supplied is carried as heat by the ejected ink droplets. This eliminates the need for any measure to produce the required temperature difference between the detector and the ink droplets.
  • Optimal operational reliability and print quality are guaranteed by the automatic checking of the ink printing device before the start of the printing operation and by the automatic control procedure during the printing operation.
  • the entire arrangement is inexpensive and inexpensive to manufacture and relieves the user of the printing device from its own, possibly imprecise controls, since the ink printing device controls itself at defined times.
  • the necessary components for the sensor arrangement are simple and easy to manufacture. If the thermal energy of the ejected ink droplets is detected by heat conduction, conventional and therefore inexpensive components such as PTC thermistor, thermistor or semiconductor components such as silicon sensors can be used as sensor elements. Infrared detectors, such as pyroelectric lithium tantalum (LiTa03), lithium niobate (LiNb0 3 ) or polyvinylidene fluoride (PVDF) detectors, are particularly suitable as receiving elements for the thermal radiation emitted by the ink droplets, which are sufficient for the evaluation ⁇ give high output signal.
  • a heat transmission film made of simple plastic can advantageously be connected between the nozzle plate of the ink print head and the sensor sensitive to heat radiation, since this enables a structure with relatively small dimensions to be realized.
  • the thermal radiation of the ink droplets is used directly, for example when the fly by the active sensor surface is detected, it is advantageous to arrange a collecting device for the ink droplets after the sensor, from which the collected ink liquid e.g. is aspirated capillary. This makes it easy to dispose of this waste ink.
  • a simple evaluation device for the sensor signals generated by the ink droplet sensor that can be produced with little effort contains only two active components in the form of operational amplifiers convert and digitize the sensor signal so that a signal is available at the output of the evaluation device which can be used in a simple manner as a criterion for deactivating the ink printing device.
  • the thermal energy carried by the ink droplets includes also depends on the size of the ink droplets, it is also possible, in addition to the general statement as to whether a nozzle ejects ink droplets, also to obtain information as to whether a nozzle ejects ink droplets of small or large mass. It is only necessary for this, not only the presence of a sensor signal, but also to evaluate the magnitude of the sensor signal.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment for the indirect use of the thermal energy carried by the ink droplets
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment for the direct use of the thermal radiation emitted by the ink droplets
  • FIG. 3 shows a possible circuit arrangement of the evaluation electronics for the signals and generated by the ink droplet sensor
  • FIG. 4 waveforms when heat radiation caused by one or more ink droplets strikes the sensor.
  • a spray module 1 of an ink writing device shown only schematically in a side view in FIG. 1, contains an ink print head 2 with a nozzle plate 16, at which a plurality of outlet nozzles 13 end.
  • the energy for ejecting the ink droplets 3 is determined by thermal Generates energy (bubble jet technology).
  • the spray module 1 is adjusted and locked on guide elements, not shown here, of a so-called printer block of the ink printing device with the aid of the locking elements 14, 15, which are only indicated in the drawing.
  • several such spray modules 1 can be arranged in a row perpendicular to the drawing plane, the ink print heads of which are then connected to different ink reservoirs containing the desired printing inks.
  • a heat-sensitive ink droplet sensor 6 is arranged such that it is used indirectly to detect the thermal energy carried by the ink droplets 3.
  • a relatively thin carrier film 5 is provided in the trajectory of the ink droplets 3 ejected from the outlet nozzles 13 between the nozzle plate 16 and the ink droplet sensor 6, and the ink droplets 3 impinge on the side facing the nozzle plate 16.
  • the carrier film 5 acting as a heat transmission element can be realized as a thin film made of conventional plastic and emits the thermal energy of the sprayed-on ink droplets 3 from its rear side facing the ink droplet sensor 6 as heat radiation 11 onto an active sensor surface 7 of the sensor 6 .
  • the senor 6 contains an infrared detector 8 which emits a sensor signal i corresponding to the heat radiation 11 received.
  • An evaluation device 10 is connected downstream of the sensor 6 and, depending on the presence of the sensor signal i, either releases the ink printing device for printing operation or sets it in a fault state.
  • the ink liquid 4 which has accumulated on the carrier film 5 during the function test becomes capillary, removed by mechanical transport of the carrier film by a winding / unwinding device or by a wiping mechanism, not shown here. The waste ink thus discharged can then be disposed of in a manner known per se.
  • the thermal radiation 11 emitted by the ejected ink droplets is used directly for function monitoring of the ink print head.
  • the upper half of FIG. 2 shows this sensor arrangement in a side view, the lower half in a top view.
  • the ink droplet sensor 6, the construction of which corresponds to the construction of the sensor explained with reference to FIG. 1, is arranged outside the trajectory of the ink droplets 3 in such a way that its active sensor surface 7 lies at a short distance parallel to the trajectory of the ink droplets 3 .
  • the heat radiation 11 is detected when the ink droplets 3 fly past the active sensor surface 7.
  • the ink droplet sensor 6 has a collar-like protruding edge 17 of the active sensor surface 7, which considerably reduces possible interference from the sensor environment and generates a sensor signal i with an evaluable amplitude.
  • an evaluation device 10 is connected downstream, analogous to the arrangement in FIG.
  • FIG. 3 shows a possible circuit arrangement for utilizing the sensox signals i generated by the ink droplet sensor 6.
  • the evaluation device 10 contains two active electrical components, namely the operational amplifiers 0P1 and 0P2.
  • the two outputs of the sensor 6 are led to the inputs of the first operational amplifier 0P1, the inverting input of the operational amplifier 1 being connected to its output via an ohmic resistor Rp.
  • the connections for the supply voltage of the operational amplifier 0P1 are omitted for reasons of clarity.
  • the output of the operational amplifier 0P1 is connected via a resistor R once to the non-inverting input and once to the inverting input of the second operational amplifier 0P2.
  • a capacitor C is connected to the inverting input, the other connection of which is at reference potential, for example 0 V.
  • a resistor R v is connected between the non-inverting input of the operational amplifier 0P2 and the positive operating voltage + U B of the operational amplifier 0P2. -U ß the negative writing tive operating voltage of the operational amplifier 0P2 is be ⁇ distinguished.
  • An output signal U fi can be tapped at the output A of the operational amplifier 0P2, which can be used to activate a fault display or to switch off the ink pressure device.
  • the signal U output by the operational amplifier 0P1 is digitized in the operational amplifier 0P2, which operates as a comparator, with the aid of the integrating element, consisting of the resistor R and the capacitor C, which forms an average.
  • the resistor R "serves to generate the necessary level shift when digitizing U on the comparator.
  • FIG. 4 shows basic signal profiles as they can occur within the evaluation device 10 when the thermal radiation caused by one or more ink droplets 3 strikes the sensor 6.
  • the measures described can also be used for all other ink printing devices in which the droplet is ejected, for example, by electrical control of individual piezo elements. Due to the requirement of a uniform and reproducible droplet ejection, it is necessary to keep the temperature of the ink liquid at a constant value. It is therefore a customary measure to heat ink printing units and thus the ink liquid by means of various types of heating devices to temperatures which are generally above the room temperature. As a result, the requirements for the functional transmission according to the invention are also given.

Abstract

A heat sensitive ink droplet sensor (6) which uses the thermal energy carried by the ejected ink droplets (3) as a criterium for the functioning capacity of each output nozzle (3) monitors the ejection of droplets from the individual output nozzles (3) of a high resolution ink printing head. The thermal energy is detected by means of thermal conductivity or the heat radiation (11) emitted by the ink droplets.

Description

Verfahren und Anordnung zur Überwachung des Tröpfchenaus¬ stoßes aus Austrittsdüsen eines TintendruckkopfesMethod and arrangement for monitoring the droplet ejection from outlet nozzles of an ink print head
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Überwachung des Tröpfchenausstoßes aus Austrittsdüsen eines Tintendruckkopfes gemäß den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 7.The invention relates to a method and an arrangement for monitoring the droplet ejection from outlet nozzles of an ink print head according to the features of claims 1 and 7.
Bekannte Verfahren zur Darstellung von Zeichen oder von grafischen Mustern mit Tintendruckdruckeinrichtungen beruhen darauf, daß einzelne Tröpfchen in gesteuerter Weise aus Austrittsdüsen eines Tintendruckkopfes ausgestoßen werden. Man bezeichnet derartige Anordnungen als sog. Drop-on-Demand (DOD)-Anordnungen. Aufgrund einer Relativbewegung zwischen einem Aufzeichnungsträger und dem Tintendruckkopf werden so¬ mit Zeichen oder grafische Muster in Form einer Vielzahl von Einzelpunkten rasterförmig auf dem Aufzeichnungsträger aufge- baut. Man spricht deshalb von einer sog. Matrixdarstellung bzw. von einem Matrixdruckverfahren. Die Güte von auf diese Weise gebildeten Aufzeichnungen, die sog. Schriftqualität, hängt wesentlich von der Anzahl der Tröpfchen ab, durch die ein Zeichen gebildet wird. Das hat zu Tintendruckköpfen mit einer größeren Anzahl von Austrittsöffnungen oder Düsen ge¬ führt, die .zum Beispiel in einer oder mehreren Reihen ange¬ ordnet sind. Damit ist erreichbar, daß auf dem Aufzeichnungs¬ träger die einzelnen aufgebrachten Tröpfchen so nahe beiein¬ ander liegen, daß es sie sich überlappen und sowohl in senk- rechter als auch in waagerechter Richtung optisch durch¬ gehend geschlossen erscheinende Linien bilden. In einem DOD-Syste ist jeder Austrittsdüse ein eigenes Antriebsele¬ ment, z.B. in Form eines elektrisch ansteuerbaren Piezo- ele entes oder eines Heizelementes (Bubble-Jet-Prinzip) zugeordnet. Diese Antriebselemente müssen für einen fehler¬ freien Betrieb zusammen mit dem Tintenkanal und einem Tintenzufuhrsystem ein in sich abgestimmtes Verhalten auf¬ weisen. Zieht man noch in Betracht, daß jedes dieser Einzel- Systeme mit einer Tropfenfolgefrequenz bis etwa 4 kHz arbeite eine Tintendruckeinrichtung während einer Dauer von Jahren nahezu ständig im Einsatz sein muß und eine Austrittsdüse einen Durchmesser aufweist, der kleiner als 100 μm ist, so erkennt man die Bedeutung einer Überwachung auf die volle Funktionsfähigkeit einer solchen Einrichtung. Insbesondere äußere Einflüsse, wie etwa Staub, kleinste Papierabreibungen, eingetrocknete Tinte in den Austrittsdüsen oder Gas- bzw. Lufteinschlüsse im Tintenkanal können bereits zum Ausfall einer Austrittsdüse und somit zur Reduzierung der Schrift- qualität führen. Es ist deshalb ein besonderes Anliegen, solche Störungen im Betrieb rechtzeitig zu erkennen, um darauf unmittelbar reagieren zu können.Known methods for displaying characters or graphic patterns with ink printing devices are based on the fact that individual droplets are ejected in a controlled manner from outlet nozzles of an ink printing head. Such arrangements are referred to as so-called drop-on-demand (DOD) arrangements. Because of a relative movement between a record carrier and the ink print head, characters or graphic patterns in the form of a large number of individual points are thus built up in a grid pattern on the record carrier. One therefore speaks of a so-called matrix representation or a matrix printing process. The quality of the recordings made in this way, the so-called writing quality, essentially depends on the number of droplets by which a sign is formed. This has led to ink printheads with a larger number of outlet openings or nozzles, which are arranged, for example, in one or more rows. It can thus be achieved that the individual droplets applied are so close to one another on the recording medium that they overlap and form lines which appear to be optically continuous in both the vertical and horizontal directions. In a DOD system, each outlet nozzle has its own drive element, for example in the form of an electrically controllable piezo element or a heating element (bubble jet principle) assigned. For an error-free operation, these drive elements, together with the ink channel and an ink supply system, must exhibit a behavior that is co-ordinated. If one also considers that each of these individual systems with a drop repetition frequency of up to approximately 4 kHz, an ink printing device must be in use almost continuously for a period of years and that an outlet nozzle has a diameter that is smaller than 100 μm, as can be seen the importance of monitoring the full functionality of such a facility. External influences in particular, such as dust, very small paper rubbings, dried ink in the outlet nozzles or gas or air inclusions in the ink channel can already lead to the failure of an outlet nozzle and thus to a reduction in the font quality. It is therefore particularly important to recognize such malfunctions in operation in good time so that we can react immediately.
Ein weiteres Problem bei Tintendruckeinrichtungen, die der Funktionsüberwachung des Anwenders unterliegen, ist die Druckbildakzeptanz. Der Anwender von Tintendruckeinrich- tungen muß rechtzeitig erkennen, ob das erzeugte Schrift¬ bild gestört ist oder nicht. Dies ist insbesondere bei Mehr¬ düsen-Tintenköpfen hoher Druckauflösung schwierig, da 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 are subject to the functional monitoring of the user is 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 in the case of multi-nozzle ink heads of high print resolution, since the failure of one or more nozzles of the ink print head initially only results in a slight deterioration in the print image.
Im allgemeinen wird die ordnungsgemäße Funktion des Druck- kopfes 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 noch eine Lupe er- forderlich ist. Insbesondere wenn der Ausfall zwei relativ weit voneinander beabstandete Austrittsdüsen betrifft, ist das menschliche Auge überfordert. Insgesamt ist also 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 samples. This is not easy and, because of the relatively small droplet diameters, which are of the order of about 60 μm, requires a very strenuous observation, which often requires a magnifying glass. Especially when the failure is two relative As far as the outlet nozzles are concerned, the human eye is overwhelmed. Overall, such a review is unsatisfactory.
Es sind deshalb verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, mit denen man die Funktionsfähigkeit von Tintendruckköpfen überprüfen kann. Sie beruhen auf der Ausnutzung verschiede¬ ner physikalischer Effekte, wie z.B. Widerstandsmessung, Messung von elektrischen Ladungen oder Kapazitäten.Various methods have therefore been proposed with which the functionality of ink print heads can be checked. They are based on the use of various physical effects, e.g. Resistance measurement, measurement of electrical charges or capacities.
Aus der DE-33 10 365 AI ist es bekannt, Betriebsstörungen der genannten Art mit einem Tintentröpfchensensor festzu¬ stellen. Dabei ist eine Fangelektrode für die aus den Düsen ausgestoßenen Tintentröpfchen vorgesehen und die Tinten- tröpfchen werden bei ihrer Bewegung zu dieser Fangelektrode elektrisch aufgeladen. Beim Auftreffen der aufgeladenen Tin¬ tentröpfchen auf der Fangelektrode wird ein elektrisches Signal gebildet, das als Meß- und Meldesignal für Störungen ausgewertet werden kann. Dieses bekannte Verfahren erfordert besondere Ladeelektroden, an denen zur Aufladung der Tinten¬ tröpfchen eine relativ hohe Spannung (bis zu 300 V) angelegt werden muß. Daraus resultiert nicht nur ein zusätzlicher konstruktiver Aufwand, sondern es müssen wegen der hohen Spannungen auch Schutzmaßnahmen gegen eine Berührung mit den spannungsführenden Teilen vorgesehen werden.From DE-33 10 365 AI it is known to detect malfunctions of the type mentioned with an ink droplet sensor. In this case, a collecting electrode is provided for the ink droplets ejected from the nozzles, and the ink droplets are electrically charged when they move to this collecting electrode. When the charged ink droplets strike the catch electrode, an electrical signal is formed which can be evaluated as a measuring and signaling signal for faults. This known method requires special charging electrodes, to which a relatively high voltage (up to 300 V) must be applied in order to charge the ink droplets. This not only results in additional design effort, but because of the high voltages, protective measures must also be taken to prevent contact with the live parts.
Um Betriebsstörungen durch Ausfall einzelner Düsen fest¬ stellen zu können, ist es aus der DE-36 34 034 AI bekannt, einen Tintentröpfchendetektor 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 gegenüber¬ liegt. Die Ä'nderung des Widerstandes zwischen der ersten Elektrode und einer weiteren Elektrode wird festgestellt, wenn vom Tintendruckkopf ausgestoßene leitende Tinte die erste Elektrode erreicht.In order to be able to detect malfunctions due to the failure of individual nozzles, it is known from DE-36 34 034 AI to use an ink droplet detector which comprises a plurality of electrodes, at least the first electrode of which can be brought into a position in which it can Exit nozzles of the ink print head is opposite at a predetermined distance. The Ä 'change of resistance between the first electrode and another electrode is detected, when ejected from the ink jet head, the conductive ink first electrode reached.
Eine weitere, aus der DE-37 32 395 AI bekannte Maßnahme be¬ steht darin, zur Überwachung des Tröpfchenausstoßes aus einzelnen Austrittsdüsen eines Tintenschreibkopfes einen Tintentröpfchensensor vorzusehen, dessen den Austrittsdüsen zugewandte Oberfläche als Elektrodenkamm mit kammartig strukturierten Leiterbahnen ausgebildet ist, die auf einem aus mindestens einer nichtleitenden porösen Schicht bestehen- den Saugblock aufgebracht sind. Abhängig vom Teilungsmaß der Kammstruktur verändert sich der Widerstand zwischen benach¬ barten Leiterbahnen beim Auftreffen eines oder mehrerer Tröpfchen. Eine mit den Leiterbahnen verbundene Auswerte¬ schaltung überwacht die Widerstandsänderung und gibt ein dieser Widerstandsänderung entsprechendes Sensorsignal ab. Die mit dem Auftreffen eines oder mehrerer Tröpfchen aufge¬ brachte Flüssigkeitsmenge wird über die poröse Schicht des Saugblockes kapillarisch abgeführt.Another measure known from DE-37 32 395 A1 is to provide an ink droplet sensor for monitoring the droplet ejection from individual outlet nozzles of an ink-writing head, the surface of which faces the outlet nozzles is designed as an electrode comb with comb-like structured conductor tracks, which is formed on at least one of a non-conductive porous layer existing suction block are applied. Depending on the pitch of the comb structure, the resistance between adjacent conductor tracks changes when one or more droplets strike. An evaluation circuit connected to the conductor tracks monitors the change in resistance and emits a sensor signal corresponding to this change in resistance. The amount of liquid applied with the impact of one or more droplets is discharged capillary via the porous layer of the suction block.
Aufgabe der Erfindung ist es, Maßnahmen zur Überwachung des Trδpfchenausstoßes anzugeben, mit denen die Funktion eines hochauflösenden Tintendruckkopfes mit einer Vielzahl von Austrittsdüsen automatisch und auf einfache Weise überprüft werden kann und die eine sichere und zuverlässige Auswertung der so erhaltenen Meßergebnisse ermöglichen.The object of the invention is to provide measures for monitoring the droplet discharge, with which the function of a high-resolution ink print head with a plurality of outlet nozzles can be checked automatically and in a simple manner and which enable a safe and reliable evaluation of the measurement results thus obtained.
Diese Aufgabe wird gemäß den in den Patentansprüchen 1 und 7 angegebenen Mitteln gelöst. Weitere Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.This object is achieved in accordance with the means specified in claims 1 and 7. Further refinements and advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims.
Mit einem wärmesensitiven Tintentropfensensor ist es auf einfache Weise möglich, automatisch die Funktionsfähigkeit von Multidüsen-Tintendruckköpfen festzustellen. Dadurch kann die Zuverlässigkeit von Tintendruckeinrichtungen ohne Ein- greifen des Druckeranwenders erhöht werden, indem durch den Sensor vor und zyklisch während des Druckbetriebes die Funktion des Tintendruckkopfes überprüft wird und im Be¬ darfsfalle, wenn ein Ausfall einer oder mehrerer Düsen mit dem Sensor festgestellt wird, in einer sog. Servicestation Maßnahmen zur Wiederherstellung der Funktionsfähigkeit des Tintendruckkopfes initiiert werden können.With a heat-sensitive ink drop sensor, it is easily possible to automatically determine the functionality of multi-nozzle ink printheads. As a result, the reliability of ink printing devices can be Grip of the printer user can be increased by the function of the ink print head being checked by the sensor before and cyclically during the printing operation and, if necessary, if a failure of one or more nozzles with the sensor is detected, measures to restore the so-called service station Functionality of the ink print head can be initiated.
Gemäß der Erfindung wird die von den ausgestoßenen Tinten- tröpfchen mitgeführte Wärmeenergie zum Nachweis für die Funktionsfähigkeit der einzelnen Austrittsdüsen herange¬ zogen. Als Voraussetzung für ein solches wärmesensitives Sensorprinzip ist es notwendig, daß die Tintentröpfchen und der Detektor auf verschiedenen Temperaturniveaus liegen. Dies ist bei Tintendruckeinrichtungen bis zu einem gewissen Grad schon dadurch gegeben, daß Tintendruckwerke durch be¬ reits vorhandene Heizungseinrichtungen auf im allgemeinen oberhalb der Raumtemperatur liegenden Temperaturen erwärmt werden, womit auf einfache Weise ohne zusätzliche Mittel die Voraussetzungen für die Anwendung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung gegeben sind.According to the invention, the thermal energy carried by the ejected ink droplets is used to prove the functionality of the individual outlet nozzles. As a prerequisite for such a heat-sensitive sensor principle, it is necessary that the ink droplets and the detector are at different temperature levels. In the case of ink printing devices, this is already given to a certain extent by the fact that ink printing units are heated to temperatures which are generally above room temperature by heating devices which are already present, so that the requirements for the use of the sensor arrangement according to the invention are met in a simple manner without additional means.
Besonders vorteilhaft läßt sich dieses Sensorprinzip bei mit Thermalwandlern arbeitenden Tintendruckeinrichtungen, sog. Bubble-Jet-Tintendruckköpfen einsetzen, da hierbei ein erheblicher .Teil der zugeführten elektrischen Energie als Wärme von den ausgestoßenen Tintentröpfchen mitgeführt wird. Damit erübrigt sich jegliche Maßnahme, um den erforderlichen Temperaturunterschied zwischen Detektor und Tintentröpfchen herzustellen.This sensor principle can be used particularly advantageously in the case of ink printing devices which work with thermal converters, so-called bubble jet ink printing heads, since a considerable part of the electrical energy supplied is carried as heat by the ejected ink droplets. This eliminates the need for any measure to produce the required temperature difference between the detector and the ink droplets.
Durch die automatische Überprüfung der Tintendruckeinrich- tung vor Aufnahme des Druckbetriebes und durch die automa¬ tische Kontrollprozedur während des Druckbetriebes wird eine optimale Betriebssicherheit und Druckqualität gewährleistet. Die gesamte Anordnung ist kosten- und aufwandsarm herstell¬ bar und entlastet den Anwender der Druckeinrichtung von eigenen, möglicherweise ungenauen Kontrollen, da die Tinten- druckeinrictitung sich zu definierten Zeiten selbst kontrolliert.Optimal operational reliability and print quality are guaranteed by the automatic checking of the ink printing device before the start of the printing operation and by the automatic control procedure during the printing operation. The entire arrangement is inexpensive and inexpensive to manufacture and relieves the user of the printing device from its own, possibly imprecise controls, since the ink printing device controls itself at defined times.
Die notwendigen Bauelemente für die Sensoranordnung sind aufwandsarm und einfach herstellbar. Wird die Wärmeenergie der ausgestoßenen Tintentröpfchen durch Wärmeleitung detektiert, so können als Sensorelemente herkömmliche und daher kostengünstige Bauelemente wie Kaltleiter-, Heißleiter¬ oder Halbleiterbauelemente, wie z.B. Siliziumsensoren, ver¬ wendet werden. Als Empfangselemente für die von den Tinten¬ tröpfchen emittierten Wärmestrahlung eignen sich besonders Infrarot-Detektoren, wie z.B. pyroelektrische Lithiu tanta- lat (LiTa03), Lithiumniobat (LiNb03) oder Polyvinyliden- fluorid (PVDF)-Detektoren, die ein für die Auswertung genü¬ gend hohes Ausgangssignal abgeben. Vorteilhaft kann eine aus einfachem Kunststoff hergestellte Wärmetransmissionsfolie zwischen der Düsenplatte des Tintendruckkopfes und dem auf Wärmestrahlung empfindlichen Sensor geschaltet werden, da sich dadurch ein Aufbau mit relativ geringen Abmessungen realisieren läßt.The necessary components for the sensor arrangement are simple and easy to manufacture. If the thermal energy of the ejected ink droplets is detected by heat conduction, conventional and therefore inexpensive components such as PTC thermistor, thermistor or semiconductor components such as silicon sensors can be used as sensor elements. Infrared detectors, such as pyroelectric lithium tantalum (LiTa03), lithium niobate (LiNb0 3 ) or polyvinylidene fluoride (PVDF) detectors, are particularly suitable as receiving elements for the thermal radiation emitted by the ink droplets, which are sufficient for the evaluation ¬ give high output signal. A heat transmission film made of simple plastic can advantageously be connected between the nozzle plate of the ink print head and the sensor sensitive to heat radiation, since this enables a structure with relatively small dimensions to be realized.
Wird die Wärmestrahlung der Tintentröpfchen direkt genutzt, also beispielsweise beim Vorbeiflug an der aktiven Sensor¬ oberfläche detektiert, so ist es vorteilhaft, nach dem Sensor eine Auffangvorrichtung für die Tintentröpfchen an¬ zuordnen, von der die angesammelte Tintenflüssigkeit z.B. kapillarisch abgesaugt wird. Dadurch läßt sich auf einfache Weise eine Entsorgung dieser Verlusttinte realisieren.If the thermal radiation of the ink droplets is used directly, for example when the fly by the active sensor surface is detected, it is advantageous to arrange a collecting device for the ink droplets after the sensor, from which the collected ink liquid e.g. is aspirated capillary. This makes it easy to dispose of this waste ink.
Eine einfache und aufwandsarm herstellbare Auswerteeinrich¬ tung für die vom Tintentröpfchensensor generierten Sensor- Signale enthält neben wenigen passiven Bauelementen nur zwei aktive Bauelemente in Form von Operationsverstärkern, die das Sensorsignal umwandeln und digitalisieren, so daß am Ausgang der Auswerteeinrichtung ein Signal zur Verfügung steht, das auf einfache Weise als Kriterium für die De¬ aktivierung der Tintendruckeinrichtung benutzt werden kann.In addition to a few passive components, a simple evaluation device for the sensor signals generated by the ink droplet sensor that can be produced with little effort contains only two active components in the form of operational amplifiers convert and digitize the sensor signal so that a signal is available at the output of the evaluation device which can be used in a simple manner as a criterion for deactivating the ink printing device.
Da die von den Tintentröpfchen mitgeführte Wärmeenergie u.a. auch von der Größe der Tintentröpfchen abhängt, ist es auch möglich, neben der generellen Aussage, ob eine Düse Tinten¬ tröpfchen ausstößt, auch Aussagen darüber zu erhalten, ob eine Düse Tintentröpfchen kleiner oder großer Masse ausstößt, Hierzu ist es lediglich notwendig, nicht nur das Vorhanden¬ sein eines Sensorsignals, sondern auch den Betrag des Sen¬ sorsignals auszuwerten.Since the thermal energy carried by the ink droplets includes also depends on the size of the ink droplets, it is also possible, in addition to the general statement as to whether a nozzle ejects ink droplets, also to obtain information as to whether a nozzle ejects ink droplets of small or large mass. It is only necessary for this, not only the presence of a sensor signal, but also to evaluate the magnitude of the sensor signal.
Die Erfindung wird im folgenden anhand zweier Ausführungs¬ beispiele erläutert, wozu auf die Darstellungen verwiesen wird.The invention is explained below using two exemplary embodiments, for which reference is made to the illustrations.
Dort zeigen Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel für die indirekte Nutzung der von den Tintentröpfchen mitgeführten Wärme¬ energie,1 shows a first exemplary embodiment for the indirect use of the thermal energy carried by the ink droplets,
Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel für die direkte Nutzung der von den Tintentröpfchen emittierten Wärme¬ strahlung, Figur 3 eine mögliche Schaltungsanordnung der Auswerte¬ elektronik .für die vom Tintentröpfchensensor generierten Signale und2 shows a second exemplary embodiment for the direct use of the thermal radiation emitted by the ink droplets, FIG. 3 shows a possible circuit arrangement of the evaluation electronics for the signals and generated by the ink droplet sensor
Figur 4 Signalverläufe beim Auftreffen von durch ein oder mehrere Tintentröpfchen verursachte Wärmestrahlung auf den Sensor.FIG. 4 waveforms when heat radiation caused by one or more ink droplets strikes the sensor.
Ein in der Figur 1 nur schematisch in Seitenansicht darge¬ stelltes Spritzmodul 1 einer Tintenschreibeinrichtung ent¬ hält einen Tintendruckkopf 2 mit einer Düsenplatte 16, an der eine Vielzahl von Austrittsdüsen 13 enden. Die Energie für den Ausstoß der Tintentröpfchen 3 wird durch thermische Energie erzeugt (Bubble-Jet-Technologie). Das Spritzmodul 1 wird auf hier nicht dargestellten Führungselementen eines sog. Druckerbockes der Tintendruckeinrichtung mit Hilfe der nur andeutungsweise gezeigten Rastelemente 14,15 justiert und verrastet. Insbesondere können für Farbdruck mehrere solcher Spritzmodule 1 in einer Reihe senkrecht zur Zeichen¬ ebene angeordnet sein, deren Tintendruckköpfe dann mit un¬ terschiedlichen, die gewünschten Druckfarben enthaltenen Tintenvorratsbehältern verbunden sind.A spray module 1 of an ink writing device, shown only schematically in a side view in FIG. 1, contains an ink print head 2 with a nozzle plate 16, at which a plurality of outlet nozzles 13 end. The energy for ejecting the ink droplets 3 is determined by thermal Generates energy (bubble jet technology). The spray module 1 is adjusted and locked on guide elements, not shown here, of a so-called printer block of the ink printing device with the aid of the locking elements 14, 15, which are only indicated in the drawing. In particular, for color printing, several such spray modules 1 can be arranged in a row perpendicular to the drawing plane, the ink print heads of which are then connected to different ink reservoirs containing the desired printing inks.
In einem Abstand 12 gegenüber der Düsenplatte 16 ist ein wärmesensitiver Tintentröpfchensensor 6 derart angeordnet, daß er indirekt zur Erfassung der von den Tintentröpfchen 3 mitgeführten Wärmeenergie benutzt wird. Hierzu ist in der Flugbahn der aus den Austrittsdüsen 13 ausgestoßenen Tinten¬ tröpfchen 3 zwischen der Düsenplatte 16 und dem Tinten¬ tröpfchensensor 6 eine relativ dünne Trägerfolie 5 vorge¬ sehen, auf deren der Düsenplatte 16 zugewandten Seite die Tintentröpfchen 3 auftreffen. Die als Wärmetransmissionsele- ment wirkende Trägerfolie 5 kann dabei als eine dünne, aus herkömmlichem Kunststoff hergestellte Folie realisiert sein und gibt die Wärmeenergie der aufgespritzten Tintentröpfchen 3 von seiner dem Tintentröpfchensensor 6 zugewandten Rück¬ seite als Wärmestrahlung 11 auf eine aktive Sensoroberfläche 7 des Sensors 6 ab. Als Wärmestrahlungsempfänger enthält der Sensor 6 einen Infrarot-Detektor 8, der ein der empfangenen Wärmestrahlung 11 entsprechendes Sensorsignal i abgibt. Dem Sensor 6 ist eine Auswerteeinrichtung 10 nachgeschaltet, die in Abhängigkeit des Vorhandenseins des Sensorsignales i die Tintendruckeinrichtung entweder zum Druckbetrieb freigibt ode in einen Störungszustand versetzt. Um eine störungsfreie De- tektion der Wärmeenergien der ausgestoßenen Tintentröpfchen 3 auch über die gesamte Lebensdauer des Tintendruckkopfes 2 zu gewährleisten, wird die während des Funktionstestes auf der Trägerfolie 5 angesammelte Tintenflüssigkeit 4 kapillarisch, durch mechanischen Transport der Trägerfolie durch eine Auf-/Abspulvorrichtung oder durch einen hier nicht näher gezeigten Wischmechanismus abgeführt. Die so abgeführte Verlusttinte kann dann in an sich bekannter Weise entsorgt werden.At a distance 12 from the nozzle plate 16, a heat-sensitive ink droplet sensor 6 is arranged such that it is used indirectly to detect the thermal energy carried by the ink droplets 3. For this purpose, a relatively thin carrier film 5 is provided in the trajectory of the ink droplets 3 ejected from the outlet nozzles 13 between the nozzle plate 16 and the ink droplet sensor 6, and the ink droplets 3 impinge on the side facing the nozzle plate 16. The carrier film 5 acting as a heat transmission element can be realized as a thin film made of conventional plastic and emits the thermal energy of the sprayed-on ink droplets 3 from its rear side facing the ink droplet sensor 6 as heat radiation 11 onto an active sensor surface 7 of the sensor 6 . As a heat radiation receiver, the sensor 6 contains an infrared detector 8 which emits a sensor signal i corresponding to the heat radiation 11 received. An evaluation device 10 is connected downstream of the sensor 6 and, depending on the presence of the sensor signal i, either releases the ink printing device for printing operation or sets it in a fault state. In order to ensure trouble-free detection of the thermal energies of the ejected ink droplets 3 also over the entire service life of the ink print head 2, the ink liquid 4 which has accumulated on the carrier film 5 during the function test becomes capillary, removed by mechanical transport of the carrier film by a winding / unwinding device or by a wiping mechanism, not shown here. The waste ink thus discharged can then be disposed of in a manner known per se.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der Sensoranordnung gemäß Figur 2 wird die von den ausgestoßenen Tintentröpfchen emittierte Wärmestrahlung 11 unmittelbar zur Funktionsüber- wachung des Tintendruckkopfes herangezogen.In a second exemplary embodiment of the sensor arrangement according to FIG. 2, the thermal radiation 11 emitted by the ejected ink droplets is used directly for function monitoring of the ink print head.
Die obere Hälfte der Figur 2 zeigt diese Sensoranordnung in Seitenansicht, die untere Hälfte in Draufsicht. Der Tinten¬ tröpfchensensor 6, dessen Aufbau dem Aufbau des anhand der Figur 1 erläuterten Sensors entspricht, ist dabei außer¬ halb der Flugbahn der Tintentröpfchen 3 derart angeordnet, daß seine aktive Sensoroberfläche 7 in einem geringen Ab¬ stand parallel zur Flugbahn der Tintentröpfchen 3 liegt. Damit wird beim Vorbeiflug der Tintentröpfchen 3 an der aktiven Sensoroberfläche 7 die Wärmestrahlung 11 erfaßt.The upper half of FIG. 2 shows this sensor arrangement in a side view, the lower half in a top view. The ink droplet sensor 6, the construction of which corresponds to the construction of the sensor explained with reference to FIG. 1, is arranged outside the trajectory of the ink droplets 3 in such a way that its active sensor surface 7 lies at a short distance parallel to the trajectory of the ink droplets 3 . Thus, the heat radiation 11 is detected when the ink droplets 3 fly past the active sensor surface 7.
Der Tintentröpfchensensor 6 weist eine kragenartig abstehen¬ de Umrandung 17 der aktiven Sensoroberfläche 7 auf, wodurch mögliche Störeinflüsse der Sensorumgebung erheblich redu¬ ziert und ein Sensorsignal i mit auswertbarer Amlitude generiert werden. Zur Auswertung des Sensorsignals i ist analog der Anordnung der Figur 1 eine Auswerteeinrichtung 10 nachgeschaltet.The ink droplet sensor 6 has a collar-like protruding edge 17 of the active sensor surface 7, which considerably reduces possible interference from the sensor environment and generates a sensor signal i with an evaluable amplitude. To evaluate the sensor signal i, an evaluation device 10 is connected downstream, analogous to the arrangement in FIG.
In Ausstoßrichtung der Tintentröpfchen 3 gesehen nach dem Tintentröpfchensensor 6 ist in der Flugbahn der Tinten- tröpfchen 3 eine Auffangeinrichtung 9 für die während der Funktionsüberprüfung emittierten Tröpfchen 3 vorgesehen. Die dabei aufgebrachte Tintenflüssigkeit 4 wird ebenfalls wie die Tintenflüssigkeit an der Trägerfolie 5 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zum Beispiel kapillarisch abgesaugt und entsorgt. In Figur 3 ist eine mögliche Schaltungsanordnung zur Aus¬ nutzung der von dem Tintentröpfchensensor 6 generierten Sensoxsignale i gezeigt. Die Auswerteeinrichtung 10 ent- hält neben passiven Bauelementen zwei aktive elektrische Bauelemente, nämlich die Operationsverstärker 0P1 und 0P2.Seen in the ejection direction of the ink droplets 3 after the ink droplet sensor 6, a trap 9 is provided in the trajectory of the ink droplets 3 for the droplets 3 emitted during the function check. The ink liquid 4 applied in this case, like the ink liquid on the carrier film 5 according to the first exemplary embodiment, is, for example, suctioned off and disposed of. FIG. 3 shows a possible circuit arrangement for utilizing the sensox signals i generated by the ink droplet sensor 6. In addition to passive components, the evaluation device 10 contains two active electrical components, namely the operational amplifiers 0P1 and 0P2.
Die beiden Ausgänge des Sensors 6 sind auf die Eingänge des ersten Operationsverstärkers 0P1 geführt, wobei der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 1 über einen ohmschen Widerstand Rp mit dessen Ausgang verbunden ist. Die Anschlüsse für die Versorgungsspannung des Operations¬ verstärkers 0P1 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit weg¬ gelassen. Der Operationsverstärker 0P1 wandelt das vom Sensor 6 generierte Sensorsignal i in eine Spannung U um, so daß am Ausgang des Operationsverstärkers 0P1 eine Spannung U =i • Rp zur Weiterverarbeitung anliegt. Der Ausgang des Operationsverstärkers 0P1 ist über je einen Widerstand R einmal mit dem nichtinvertierenden Eingang und einmal mit dem invertierenden Eingang des zweiten Operations- Verstärkers 0P2 verbunden. Weiterhin ist an den invertieren¬ den Eingang ein Kondensator C angeschlossen, dessen anderer Anschluß auf Bezugspotential z.B. 0 V liegt. Zwischen dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 0P2 und der positiven Betriebsspannung +UB des Operationsverstärkers 0P2 ist ein Widerstand Rv geschaltet. Mit -Uß ist die nega¬ tive Betriebsspannung des Operationsverstärkers 0P2 be¬ zeichnet. Am Ausgang A des Operationsverstärkers 0P2 ist ein Ausgangssignal Ufi abgreifbar, das zur Aktivierung einer Störungsanzeige oder zum Abschalten der Tintendruckeinrich- tung herangezogen werden kann. Das vom Operationsverstärker 0P1 abgegebene Signal U wird im als Komparator arbeitenden Operationsverstärker 0P2 mit Hilfe des einen Mittelwert bil- denden Integriergliedes, bestehend aus dem Widerstand R und dem Kondensator C, digitalisiert. Der Widerstand R„ dient dabei zur Erzeugung der notwendigen Pegelverschiebung bei der Digitalisierung von U am Komparator. In Figur 4 sind prinzipielle Signalverläufe dargestellt, wie sie innerhalb der Auswerteeinrichtung 10 auftreten können, wenn die durch einen oder mehrere Tintentröpfchen 3 hervor¬ gerufene Wärmestrahlung auf den am Sensor 6 auftrifft. Es sind dies im einzelnen die zeitlichen Verläufe der Spannung U = i Rp am Ausgang des Operationsverstärkers 0P1, die der Spannung U entsprechende momentane Spannung U am nichtinvertierenden Eingang des als Komparator arbeitenden Operationsverstärkers 0P2, die den Mittelwert von U bildende Spannung U am invertierenden Eingang des Operationsver¬ stärkers 0P2 sowie das Ausgangssignal Uß der Auswerteeinrich¬ tung 10.The two outputs of the sensor 6 are led to the inputs of the first operational amplifier 0P1, the inverting input of the operational amplifier 1 being connected to its output via an ohmic resistor Rp. The connections for the supply voltage of the operational amplifier 0P1 are omitted for reasons of clarity. The operational amplifier 0P1 converts the sensor signal i generated by the sensor 6 into a voltage U, so that a voltage U = i • Rp is present at the output of the operational amplifier 0P1 for further processing. The output of the operational amplifier 0P1 is connected via a resistor R once to the non-inverting input and once to the inverting input of the second operational amplifier 0P2. Furthermore, a capacitor C is connected to the inverting input, the other connection of which is at reference potential, for example 0 V. A resistor R v is connected between the non-inverting input of the operational amplifier 0P2 and the positive operating voltage + U B of the operational amplifier 0P2. -U ß the negative writing tive operating voltage of the operational amplifier 0P2 is be¬ distinguished. An output signal U fi can be tapped at the output A of the operational amplifier 0P2, which can be used to activate a fault display or to switch off the ink pressure device. The signal U output by the operational amplifier 0P1 is digitized in the operational amplifier 0P2, which operates as a comparator, with the aid of the integrating element, consisting of the resistor R and the capacitor C, which forms an average. The resistor R "serves to generate the necessary level shift when digitizing U on the comparator. FIG. 4 shows basic signal profiles as they can occur within the evaluation device 10 when the thermal radiation caused by one or more ink droplets 3 strikes the sensor 6. These are in detail the time profiles of the voltage U = i Rp at the output of the operational amplifier 0P1, the instantaneous voltage U corresponding to the voltage U at the non-inverting input of the operational amplifier 0P2 operating as a comparator, the voltage U forming the mean value of U at the inverting input of the operational amplifier 0P2 and the output signal U ß of the evaluation device 10.
Die vorstehenden Ausführungen bezogen sich auf Tintendruck- einrichtungen, deren Tintendruckköpfe mit Thermalwandlern ausgestattet sind, also mit sog. Bubble-Jet-Tintendruck- köpfen. Bei diesen Tintendruckeinrichtungen ist die Voraus¬ setzung für das beschriebene wärmesensitive Sensorprinzip, nämlich daß die ausgestoßenen Tintentröpfchenn und der Detektor (Sensor) unterschiedliche Temperaturen aufweisen, im besonderen Maße erfüllt, da hierbei ein erheblicher Teil (ca. 30%) der den Wandlerelementen zugeführteπ elektrischen Energie als Wärme von den ausgestoßenen Tintentröpfchen mit¬ geführt werden.The above statements related to ink printing devices whose ink printing heads are equipped with thermal converters, that is to say with so-called bubble jet ink printing heads. In the case of these ink printing devices, the prerequisite for the heat-sensitive sensor principle described, namely that the ejected ink droplets and the detector (sensor) have different temperatures, is met to a particular degree, since in this case a considerable part (approx. 30%) of the electrical supply to the transducer elements Energy as heat is carried along by the ejected ink droplets.
Die beschriebenen Maßnahmen sind aber gleichwohl auch für alle anderen Tintendruckeinrichtungen anwendbar, bei denen der Tröpfchenausstoß beispielsweise durch elektrisches An¬ steuern von einzelnen Piezoelementen erfolgt. Aufgrund der Forderung eines gleichmäßigen und reproduzierbaren Tröpf¬ chenausstoßes ist es notwendig, die Temperatur der Tinten¬ flüssigkeit auf einen konstanten Wert zu halten. Es ist des¬ halb eine übliche Maßnahme, Tintendruckwerke und damit die Tintenflüssigkeit durch Heizungseinrichtungen der ver- schiedensten Art auf im allgemeinen oberhalb der Raumtempe¬ ratur liegende Temperaturen zu erwärmen. Dadurch sind eben¬ falls die Voraussetzungen für die erfindungsgemäße Funktions übertragung gegeben. However, the measures described can also be used for all other ink printing devices in which the droplet is ejected, for example, by electrical control of individual piezo elements. Due to the requirement of a uniform and reproducible droplet ejection, it is necessary to keep the temperature of the ink liquid at a constant value. It is therefore a customary measure to heat ink printing units and thus the ink liquid by means of various types of heating devices to temperatures which are generally above the room temperature. As a result, the requirements for the functional transmission according to the invention are also given.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zur Überwachung des Tropfchenausstoßes aus Austrittsdüsen (13) eines Tintendruckkopfes (2) in einer Tintenschreibeinrichtung mit einem, den Ausstoß der Tinten¬ tröpfchen (3) feststellenden Tintentropfensensor, bei dem jede Austrittsdüse (13) des Tintendruckkopfes (2) einem Spritztest unterzogen wird mit folgenden Merkmalen:1. A method for monitoring the droplet ejection from outlet nozzles (13) of an ink print head (2) in an ink writing device with an ink droplet sensor, which determines the output of the ink droplets (3), in which each outlet nozzle (13) of the ink print head (2) is subjected to a spray test comes with the following features:
- die von den ausgestoßenen Tintentröpfchen (3) mitgeführte Wärmeenergie wird zum Nachweis für die Funktionsfähigkeit der einzelnen Austrittsdüsen (13) herangezogen,- The thermal energy carried by the ejected ink droplets (3) is used to demonstrate the functionality of the individual outlet nozzles (13),
- in Abhängigkeit von den festgestellten Wärmeenergien der einzelnen Tintentröpfchen (3) werden Sensorsignale (i ) generiert, - diese Sensorsignale (i ) werden einer Auswerteeinrichtung (10) zugeführt, die in Abhängigkeit von den Sensorsignalen (i ) die Tintenschreibeinrichtung entweder zum Druckbetrieb freigibt oder in einen Störungszustand versetzt.- Sensor signals (i) are generated as a function of the thermal energies of the individual ink droplets (3), - These sensor signals (i) are fed to an evaluation device (10) which, depending on the sensor signals (i), either releases the ink writing device for printing or put in a fault state.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die mitgeführte Wärme¬ energie der ausgestoßenen Tintentröpfchen (3) mittels Wärmeleitung auf den Tintentropfensensor (6) übertragen wird.2. The method according to claim 1, so that the entrained thermal energy of the ejected ink droplets (3) is transferred to the ink drop sensor (6) by means of heat conduction.
3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die mitgeführte Wärme¬ energie über die von den Tintentröpfchen (3) emittierte Wärmestrahlung (11) detektiert wird.3. The method of claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the entrained thermal energy is detected via the thermal radiation (11) emitted by the ink droplets (3).
4. Verfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Wärmestrahlung (11) mittelbar von dem Tintentropfensensor (6) detektiert wird, 4. The method according to claim 3, characterized in that the heat radiation (11) is indirectly detected by the ink drop sensor (6),
5. Verfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Wärmestrahlung (11) unmittelbar von dem Tintentropfensensor (6) detektiert wird.5. The method of claim 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the heat radiation (11) is detected directly by the ink drop sensor (6).
6. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Funktionsfähigkeit der einzelnen Austrittsdüsen (13) vor jedem Druckbeginn und/oder zyklisch in vorgebbaren zeitlichen Abständen während des Druckbetriebes durchgeführt wird.6. The method of claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the operability of the individual outlet nozzles (13) before each start of printing and / or cyclically at predetermined time intervals during printing is carried out.
7. Anordnung zur Überwachung des Tröpfchenausstoßes aus Austrittsdüsen (13) eines Tintendruckkopfes (2) in einer Tintenschreibeinrichtung mit einem im Bewegungsbereich des Tintendruckkopfes (2) in einem Abstand (12) vor den Aus¬ trittsdüsen (13) angeordneten, den Ausstoß der Tinten¬ tröpfchen feststellenden wärmesensitiven Tintentropfen¬ sensor (6), dem eine Auswerteeinrichtung (10) nachgeschaltet ist, die ein vom Tintentropfensensor (6) generiertes Signal (i ) auswertet.7. Arrangement for monitoring the droplet ejection from outlet nozzles (13) of an ink print head (2) in an ink writing device with a in the movement area of the ink print head (2) at a distance (12) in front of the outlet nozzles (13), the ejection of the inks droplet-detecting heat-sensitive ink drop sensor (6), which is followed by an evaluation device (10) which evaluates a signal (i) generated by the ink drop sensor (6).
8. Anordnung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Tintentropfensensor (6 als ein auf Wärmestrahlung (11) ansprechender Sensortyp realisiert ist.8. Arrangement according to claim 7, so that the ink drop sensor (6) is implemented as a sensor type responsive to thermal radiation (11).
9. Anordnung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in der Flugbahn der Tinten tröpfchen (3) zwischen den Austrittsdüsen (13) und einer aktiven Sensoroberfläche (7) des Tintentropfensensors (6) eine Trägerfolie (5) vorgesehen ist, auf deren eine Seite die Tintentröpfchen (3) auftreffen und von deren gegenüber¬ liegenden Rückseite ein Teil der Wärmeenergie der auf die Trägerfolie (5) aufgebrachten Tintentröpfchen (4) durch Wärm Strahlung (11) auf die aktive Sensoroberfläche (7) übertra¬ gen wird. 9. Arrangement according to claim 8, characterized in that in the trajectory of the ink droplets (3) between the outlet nozzles (13) and an active sensor surface (7) of the ink drop sensor (6), a carrier film (5) is provided, on one side of which Impact ink droplets (3) and a portion of the thermal energy of the ink droplets (4) applied to the carrier film (5) is transferred from the opposite rear side to the active sensor surface (7) by heat radiation (11).
1 10. Anordnung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Tintentropfensensor (6) derart angeordnet ist, daß dessen aktive Sensoroberfläche (7) außerhalb der Flugbahn der Tintentröpfchen (3) liegt, so daß 5 die Wärmestrahlung (11) der ausgestoßenen Tintentröpfchen (3) beim Vorbeiflug der aktiven Sensoroberfläche (7) detek¬ tiert wird. 1 10. Arrangement according to claim 8, characterized in that the ink drop sensor (6) is arranged such that its active sensor surface (7) is outside the trajectory of the ink droplets (3), so that 5 the heat radiation (11) of the ejected ink droplets (3rd ) is detected when the active sensor surface (7) flies by.
11. Anordnung nach Anspruch 7, d a d u r c h11. The arrangement according to claim 7, d a d u r c h
10 g e k e n n z e i c h n e t , daß der Tintentropfensensor (6) als ein auf Wärmeleitung ansprechender Sensortyp realisiert ist.10 g e k e n n e i c h n e t that the ink drop sensor (6) is realized as a sensor type responsive to heat conduction.
12. Anordnung nach Anspruch 10, d a d u r c h12. The arrangement according to claim 10, d a d u r c h
15 g e k e n n z e i c h n e t , daß in der Flugbahn der15 g e k e n n e i c h n e t that in the trajectory of the
Tintentröpfchen (3) nach dem Tintentropfensensor (6) eine Auffangvorrichtung (9) für die ausgestoßenen Tintentröpfchen (3) vorgesehen ist.Ink droplets (3) after the ink drop sensor (6) a collecting device (9) for the ejected ink droplets (3) is provided.
20 13. Anordnung nach Anspruch 8 oder 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die auf die Trägerfolie (5) und/oder auf die Auffangvorrichtung (9) gespritzte Tintenflüssigkeit (4) kapillarisch abgeführt wird.20 13. Arrangement according to claim 8 or 12, d a d u r c h g e k e n e z e c h n t that the ink liquid (4) sprayed onto the carrier film (5) and / or onto the collecting device (9) is discharged capillary.
f 25 14. Anordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n, z e i c h n e t , daß die Auswerteeinrichtung (10) Schaltmittel (0P1,0P2,R, RV,C) enthält, welche das vom Tintentropfensensor (6) generierte Signal (i ) in eine die- sem Signal (i ) proportionale Spannung (U ) umwandeln und 30 digitalis eren, so daß an einem Ausgang (A) der Auswerte¬ einrichtung (10) ein Ausgangssignal (U-) bereitsteht, das als Kriterium für die Deaktivierung der Tintendruckein¬ richtung h-εrangezogen wird.f 25 14. Arrangement according to claim 1, characterized in that the evaluation device (10) contains switching means (0P1,0P2, R, R V , C) which convert the signal (i) generated by the ink drop sensor (6) into a convert this signal (i) into proportional voltage (U) and digitize it 30 so that an output signal (U-) is available at an output (A) of the evaluation device (10), which serves as a criterion for deactivating the ink printing device h -εr is used.
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