DE19731959A1 - Tintenfülleinrichtung für einen Tintendruckkopf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Tintenfülleinrichtung für ei­ nen Tintendruckkopf und einen mit dieser befüllbaren Tin­ tendruckkopf gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Tintendruckköpfe haben einen begrenzten Tintenvorrat, der meist für den Abdruck von ca. 1-4 Millionen Druckzeichen ausreicht. Bei Tintendruckern, die Tag und Nacht, an Wo­ chenenden und auch in Ferienzeiten verfügbar sein müssen, wie z. B. solche in Telefaxgeräten, sowie in Einsatzfällen mit einer hohen Dauerbelastung wie etwa bei Kassendruc­ kern, reicht der im Tintendruckkopf gespeicherte Tinten­ vorrat nicht aus.

In der JP-A-90 29 991 ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, einen Tintendruckkopf im in einen Tintendrucker eingebauten Zustand nachzufüllen. Dazu ist der Tinten­ druckkopf mit Füllstandsmeldern ausgestattet, die dessen minimal und maximal zulässigen Tintenfüllstand melden. Bei Unterschreiten des Minimal-Füllstandes wird der Tin­ tendruckkopf mit seiner Zuführöffnung unter eine Tinten­ nachfülleinrichtung transportiert, wo mit Hilfe eines Elektromagneten eine mit einem höhergelegenen Tintenre­ servoir verbundene Düse in die Zuführöffnung abgesenkt und nach Erreichen des Maximal-Füllstandes von dieser ab­ gehoben wird.

Mit dieser Anordnung wird sichergestellt, daß der Tinten­ druckkopf immer druckbereit ist. Andererseits wird die in den Tintendruckkopf übergeleitete Tintenmenge mit elek­ trisch gesteuerten Mitteln und abhängig nur von einem Füllstandsmelder bestimmt. Fällt während eines Füllvor­ ganges die Spannungsversorgung aus oder versagt der Füll­ standsmelder, so kann der Tintenfluß aus dem Tintenreser­ voir nicht unterbrochen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Tintenfüllein­ richtung für einen Tintendruckkopf und einen mit dieser befüllbaren Tintendruckkopf anzugeben, bei der jeweils nur eine bestimmte Tintenmenge zur Überführung in den Tintendruckkopf bereitgestellt wird.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Abgabeöffnung an einem volumenveränderlichen Hohlkörper angebracht ist, der bei Volumenvergrößerung Tinte aus einem Tintenreser­ voir entnimmt und bei Volumenverkleinerung Tinte durch die Abgabeöffnung abgibt.

Der Hohlkörper ist vorzugsweise so dimensioniert, daß er jeweils nur die Tintenmenge einer Tintenkammerfüllung aufnimmt. Bei Verkleinerung seines Volumens wird eine Verbindungsleitung zwischen dem Hohlkörper und dem Tin­ tenreservoir verschlossen, so daß keine Tinte aus letzterem in den Hohlkörper oder aus diesem zurück in das Tin­ tenreservoir fließen kann. Zugleich wird die Abgabeöff­ nung geöffnet, so daß Tinte aus dem Hohlkörper nun durch die Zuführöffnung und damit in die Tintenkammer des Tin­ tendruckkopfes gelangen kann. Bei einer anschließenden Volumenvergrößerung entsteht in dem Hohlkörper ein Unter­ druck, wodurch die Abgabeöffnung verschlossen und die Verbindung zwischen dem Hohlkörper und dem Tintenreser­ voir geöffnet wird. Dadurch wird der Hohlkörper wieder mit Tinte gefüllt.

Die erfindungsgemäße Anordnung hat den Vorteil, daß nur ein wohldosiertes Tintenvolumen zum Tintendruckkopf gelangen kann. Die Anordnung hat hinsichtlich des Tinten­ flusses während jedes Betriebszustandes des Tintendruc­ kers einen eigensicheren Betriebszustand: Nur wenn der Hohlkörper im Sinne einer Volumenverkleinerung beeinflußt wird, ist die Abgabeöffnung geöffnet. Bei konstantem Vo­ lumen oder einer Volumenvergrößerung des Hohlkörpers ist die Abgabeöffnung sicher verschlossen, so daß keine Tinte ausfließen kann.

Bei einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist der Tintendruckkopf in Druckzeilenrichtung zwischen Seiten­ wänden des Druckergestells verschieblich, die Zuführöff­ nung an einer Seitenwand des Tintendruckkopfes angeordnet und die Abgabeöffnung an der Innenseite einer Seitenwand des Druckergestells in koaxialer Ausrichtung zu der Zu­ führöffnung angeordnet. Die Zuführöffnung ist dabei durch Verschieben des Tintendruckkopfes in Druckzeilenrichtung gegen die Abgabeöffnung mit dieser flüssigkeitsdicht ver­ bindbar. Dies hat den Vorteil, daß der Antrieb, der ohne­ hin für die Verschiebung des Tintendruckkopfes entlang der Druckzeile während des Druckens benötigt wird, zum Andocken des Tintendruckkopfes an die Abgabeöffnung be­ nutzt werden kann.

Der volumenveränderliche Hohlkörper kann wahlweise als kompressibler Ballon aus elastischem Kunststoff, als Fal­ tenbalg oder auch als eine Kolben-/Zylinderanordnung aus­ gebildet sein. Dabei kann die Volumenveränderung des Hohlkörpers durch Verstellung eines Elektromagneten, ei­ nes Servomotors oder eines Schrittmotors erfolgen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Hohlkörper auf der Innenseite der Seitenwand des Druckergestells angeordnet, und die Volumenverkleinerung erfolgt durch eine weitere Verschiebung des Tintendruck­ kopfes gegen die Seitenwand über den Punkt der Verbindung der Zuführöffnung des Tintendruckkopfes mit der Abgabe­ öffnung hinaus. Eine Volumenvergrößerung erfolgt durch Verschieben des Tintendruckkopfes in entgegengesetzter Richtung. Damit kann der für die Druckkopfverschiebung entlang der Druckzeile benötigte Antrieb, vorzugsweise ein Schrittmotor, im Sinnen einer Dreifachnutzung auch für die Volumenbeeinflussung des Hohlkörpers benutzt wer­ den. Es sind also keinerlei zusätzliche Antriebselemente erforderlich.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die von der Tintenfülleinrichtung an den Tintendruckkopf abgegebene Tintenmenge durch die Größe der Verstellung oder der weiteren Verschiebung bestimmt. Dadurch können auch teilweise leergeschriebene Tintendruckköpfe mit der nötigen Tintenmenge befüllt werden, und eine Verwendung von Tintendruckköpfen mit unterschiedlichem Fassungsver­ mögen wird ohne Änderung der Anordnung möglich. Der Hohl­ körper wird dann nur teilweise entleert. Seine Befüllung erfolgt dann bei seiner Volumenvergrößerung auch nur ent­ sprechend der entnommenen Teilmenge.

Entsprechend einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist der Zeitpunkt und/oder die Tintenmenge einer Tinten­ füllung abhängig von einer vorgebbaren Anzahl seit dem Einsetzen des Tintendruckkopfes in den Tintendrucker und danach der seit der letzten Tintenfüllung gedruckter Druckpunkte oder Druckzeichen steuerbar. Da die von den Druckdüsen des Tintendruckkopfes ausgestoßenen Tinten­ tröpfchen ein bekanntes Volumen haben, kann aus der Zahl der beim Drucken jeweils angesteuerten Düsen der Tinten­ verbrauch errechnet werden. Ähnliches gilt für die Zahl gedruckter Schriftzeichen, wenn für diese der durch­ schnittliche Tintenverbrauch bekannt ist. Eine Nachfüllung des Tintendruckkopfes mit einer dem errechneten Ver­ brauch entsprechenden Tintenmenge wird damit leicht möglich. Auch der Zeitpunkt einer Nachfüllung läßt sich auf diese Weise bestimmen.

Um ein Durchspülen verstopfter Düsen zu ermöglichen, ist die Vakuumverkleinerung und -vergrößerung mehrfach unmit­ telbar nacheinander durchführbar. Dieser Vorgang kann durch einen speziellen Steuerbefehl an den Tintendrucker oder abhängig von der Betriebs zeit des Tintendruckkopfes durch die Druckersteuerung selbst automatisch ausgelöst werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen die

Fig. 1 bis 3 eine schematische Vorderansicht eines Tintendruckers während verschiedener Betriebszustände.

Fig. 1 zeigt einen allgemein mit 10 bezeichneten Tinten­ drucker in schematischer Vorderansicht. Ein Tintendruck­ kopf 12 ist zwischen einer linken Seitenwand 14 und einer rechten Seitenwand 16 eines Druckergestells auf einer Parallelführung 18 entlang einer Druckzeile in beiden Richtungen verschieblich geführt. Die Verschiebung des Tintendruckkopfes 12 erfolgt durch ein von einem Schritt­ motor 20 antreibbares Riemengetriebe 22. Der Tintendruc­ ker 10 hat einen Druckbereich P, der maximal von einem Aufzeichnungsträger eingenommen werden kann. In Fig. 1 links schließt sich an den Druckbereich P ein Tintenfüll­ bereich F an, in dem sich eine insgesamt mit 23 bezeich­ nete Tintenfülleinrichtung befindet.

Die Tintenfülleinrichtung 23 ist wie nachfolgend be­ schrieben aufgebaut: An der Innenseite der linken Seiten­ wand 14 ist ein Faltenbalg 24 befestigt. Dieser ist durch seine eigene Elastizität mit einer in Richtung seiner ma­ ximalen Längenausdehnung a wirkenden Rückstellkraft be­ aufschlagt. Der Faltenbalg 24 ist parallel zur Druckzeile in Pfeilrichtung A gegen seine Rückstellkraft zusammen­ drückbar. In den Faltenbalg 24 mündet eine Verbindungsleitung 26 ein, deren anderes Ende mit einem Tintenreser­ voir 28 verbunden ist. In die Verbindungsleitung 26 ist ein in seine Schließstellung federbelastetes erstes Ven­ til 30 eingebaut. Dieses öffnet, wenn der Druck in dem Faltenbalg 24 um einen vorgegebenen Wert niedriger als der Druck in dem Tintenreservoir 28 ist.

Auf die dem Tintendruckkopf 12 zugewandte Stirnfläche 32 des Faltenbalgs 24 ist senkrecht ein rohrförmiger Stutzen 34 aufgesetzt, der sich in einer düsenförmigen Abgabeöff­ nung 36 fortsetzt. In den Stutzen 34 ist ein in seine Schließstellung federbelastetes zweites Ventil 38 einge­ baut. Dieses öffnet, wenn der Druck in dem Faltenbalg 24 einen vorgegebenen Wert übersteigt. Die Abgabeöffnung 36 ist in koaxialer Ausrichtung zu einer Zuführöffnung 40 angeordnet, die in eine der Tintenfülleinrichtung 23 zu­ gewandte Seitenwand 42 des Tintendruckkopfes 12 einge­ bracht ist.

Die Zuführöffnung 40 ist durch Verschieben des Tinten­ druckkopfes 12 in Pfeilrichtung A gegen die Abgabeöffnung 36 mit dieser flüssigkeitsdicht verbindbar. In Fig. 2 ist dieser Betriebszustand des Tintendruckers 10 dargestellt, wobei der Faltenbalg 24 bereits um ein geringes maß ge­ genüber seiner maximalen Länge a zusammengedrückt ist. Die in dem Faltenbalg 24 befindliche Tinte steht damit unter einem so weit erhöhten Druck, daß das erste Ventil 30 geschlossen und das zweite Ventil 38 geöffnet ist. Wird der Tintendruckkopf 12 weiter in Richtung des Pfeils A bewegt, wird der Faltenbalg 24 in zunehmendem Maße zu­ sammengedrückt und die Tinte strömt durch die Abgabeöff­ nung 36 und die Zuführöffnung 40 in eine im Tintendruck­ kopf 12 befindliche Tintenkammer 44. Durch die Tintenab­ gabe vermindert sich der Druck in dem Faltenbalg 24 so weit, daß das zweite Ventil 38 schließt.

Fig. 3 zeigt diesen Betriebszustand, wobei der Tinten­ druckkopf 12 bereits um ein geringes Maß entgegen der Richtung des Pfeils A von der linken Seitenwand 14 wegbe­ wegt worden ist. In diesem Moment beginnt sich der Fal­ tenbalg 24 wieder auszudehnen, so daß in ihm ein Unter­ druck entsteht. Dieser öffnet das erste Ventil 30, so daß Tinte aus dem Tintenreservoir 28 in den Faltenbalg 24 strömen kann. Dieser Betriebszustand ist in Fig. 1 darge­ stellt.

Claims (10)

1. Tintenfülleinrichtung für einen Tintendruckkopf und mit dieser befüllbarer Tintendruckkopf, wobei die Tintenfülleinrichtung ein Tintenreservoir sowie eine Abgabeöffnung und der Tintendruckkopf eine Tintenkam­ mer mit einer Zuführöffnung für Tinte aufweist und im in einen Tintendrucker eingebauten Zustand befüllbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgabeöffnung (36) an einem volumenveränder­ lichen Hohlkörper (24) angebracht ist, der bei Volu­ menvergrößerung Tinte aus einem Tintenreservoir (28) entnimmt und bei Volumenverkleinerung Tinte durch die Abgabeöffnung (36) abgibt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Tintendruckkopf (12) in Druckzeilenrichtung (A) zwischen Seitenwänden (14, 16) des Druckergestells verschieblich ist,
daß die Zuführöffnung (40) an einer Seitenwand (42) des Tintendruckkopfes (12) angeordnet ist,
daß die Abgabeöffnung (36) an der Innenseite einer Seitenwand (14) des Druckergestells in koaxialer Aus­ richtung zu der Zuführöffnung (40) angeordnet ist und
daß die Zuführöffnung (40) durch Verschieben des Tin­ tendruckkopfes (12) in Druckzeilenrichtung (A) gegen die Abgabeöffnung (36) mit dieser flüssigkeitsdicht verbindbar ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der volumenveränder­ liche Hohlkörper ein kompressibler Ballon aus elasti­ schem Kunststoff ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der volumenveränder­ liche Hohlkörper ein Faltenbalg (24) ist.

5. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der volumenveränder­ liche Hohlkörper eine Kolben-/Zylinderanordnung ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Volu­ menveränderung des Hohlkörpers (24) durch eine Ver­ stellbewegung eines Elektromagneten, eines Servomo­ tors oder eines Schrittmotors (20) erfolgt.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Hohl­ körper (24) auf der Innenseite der Seitenwand (14) des Druckergestells angeordnet ist und die Volumen­ verkleinerung durch eine weitere Verschiebung des Tintendruckkopfes (12) gegen die Seitenwand über den Punkt der Verbindung der Zuführöffnung (40) des Tin­ tendruckkopfes (12) mit der Abgabeöffnung (36) hinaus erfolgt und vice versa.

8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Tinten­ fülleinrichtung (23) an den Tintendruckkopf (12) ab­ gegebene Tintenmenge durch die Größe der Verstellung oder der weiteren Verschiebung bestimmt wird.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Zeitpunkt und/oder die Tintenmenge einer Tintenfüllung abhängig von ei­ ner vorgebbaren Anzahl seit dem Einsetzen des Tinten­ druckkopfes in den Tintendrucker und danach seit der letzten Tintenfüllung gedruckter Druckpunkte oder Druckzeichen steuerbar ist.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die Vaku­ umverkleinerung und -vergrößerung mehrfach unmittel­ bar nacheinander durchführbar ist.