DE3446182C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät mit einem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einem derartigen, bspw. aus der DE-OS 31 19 892 und der DE-OS 33 13 112 bekannten Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät hat ein Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf eine mit Ausstoßöffnungen versehene Tintenkammer, die über eine elastische Leitung mit einem Saugmechanismus verbindbar ist. Mit diesem Saugmechanismus läßt sich mit der Tinte in die Tintenkammer gelangte Luft aus der Tintenkammer abpumpen und der Tintenpegel in der Tintenkammer beeinflussen. Die Tintenkammer ist mit einer Entlüftungsöffnung versehen, über die beim Entgasen von Tinte entstehendes überschüssiges Gas entweichen kann. In der Entlüftungsöffnung kann ein Filter vorgesehen sein, über den ein Entweichen des Gases nur möglich ist, wenn der Filter nicht mit Tinte benetzt ist.

Beim Betrieb eines derartigen Aufzeichnungsgeräts hat es sich gezeigt, daß die Bewegungen des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfs auf die sich im Inneren der Tintenkammer befindliche Tinte übertragen werden, so daß der Tintenpegel nicht auf einem konstanten Niveau gehalten werden kann, sondern ins "Schwappen" gerät. Diese "Schwappbewegung" kann dazu führen, daß Tinte oder Luft unbeabsichtigt durch die Entlüftungsöffnung austritt, was zu einer Verschmutzung des Tintenstrahl-Aufzeichnungsgeräts oder zu einer ungewollten Beeinflussung der Luftschicht über der Tinte in der Tintenkammer und damit zu einer Beeinflussung des Tintenpegels führen kann.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf derart weiterzubilden, daß die Luftschicht im Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf auf einem konstanten Niveau gehalten werden kann, wobei unkontrollierten Druckschwankungen durch Austreten von Tinte oder Gas während des Druckvorgangs vorgebeugt werden soll.

Diese Aufgabe ist anmeldungsgemäß durch den Patentanspruch 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf ist die Entlüftungsöffnung über ein Ventil verschließbar, das durch einen Unterdruck betätigbar ist, der über die Entlüftungsöffnung an die Tintenkammer angelegt wird. Auf diese Weise wird zuverlässig verhindert, daß unbeabsichtigt Tinte oder Gas durch die Entlüftungsöffnung aus der Tintenkammer entweicht und somit der Tintenpegel innerhalb der Tintenkammer beeinflußt wird. Der maximale Tintenpegel ist durch die Lage der Entlüftungsöffnung in der Tintenkammer festgelegt.

Die Weitering gemäß den Unteransprüchen 2 und 3 ermöglicht einen besonders einfachen Aufbau des Tintenstrahl- Aufzeichnungsgeräts, wobei der Ausstoßöffnung und der Entlüftungsöffnung des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf ein gemeinsamer Kappenmechanismus zugeordnet ist. Auf diese Weise läßt sich über den gemeinsamen Kappenmechanismus sowohl Luft über die Entlüftungsöffnung als auch Tinte über die Ausstoßöffnung absaugen.

Die Weiterbildung gemäß Unteranspruch 3 ermöglicht die wahlweise Absaugung aus der Ausstoßöffnung und/oder der Entlüftungsöffnung.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes;

Fig. 2 eine vergrößerte Teildarstellung eines Ventilmechanismus zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Tintenstrahl- Aufzeichnungskopfs mit einer angeschlossenen Absaugeinrichtung;

Fig. 4 ein Zeitablaufdiagramm für die Betätigung des Ventilmechanismus;

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform des Ventilmechanismus mit einem Filter;

Fig. 6 einen Filter zur Verwendung in einem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5;

Fig. 7 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfs;

Fig. 8 eine Vorderansicht des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfs aus Fig. 7;

Fig. 9 eine Darstellung des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfs aus Fig. 8 mit angeschlossener Absaugeinrichtung;

Fig. 10 eine Vorderansicht einer Kappe einer Absaugeinrichtung;

Fig. 11 eine Darstellung eines Schaltventils der Absaugeinrichtung; und

Fig. 12 ein Zeitablaufdiagramm der Betätigung des Schaltventils aus Fig. 11.

Der in Fig. 1 gezeigte Tintenstrahlaufzeichnungskopf, im folgenden Aufzeichungskopf genannt, besitzt eine Ausstoßöffnung oder Düse 1A mit einer Vielzahl von Düsenöffnungen und ein Entlüftungsloch 1B sowie einen Ventilmechanismus mit einem Ventilsitz 1C in der Nähe der Grenzfläche zwischen der Tinte 6 und der Luftschicht 7. Ferner ist der Ventilmechanismus mit einem Ventil 10 vorgesehen, dessen Ventilkörper normalerweise durch Federkraft mit dem Ventilsitz 1C in Kontakt gehalten wird. Der Ventilkörper besteht aus einem elastischen Material. Wenn Luft über eine Entlüftungsöffnung 1D, die mit einer Luftabsaugverbindung an der Außenseite des Aufzeichnungskopfes 1 in Wirkverbindung steht, abgesaugt wird, wird das Ventil 10 durch einen Druckunterschied gegenüber der Luftschicht 7, die sich auf atmosphärischem Druck befindet, geöffnet und der Ventilkörper vom Ventilsitz 1C wegbewegt.

Fig. 2 zeigt eine anderen Ausführungsform des Ventils 10. Ein Flansch eines Ventilschaftes 11 ist über eine Feder 12 gegen den Ventilsitz 1C vorgespannt, und das Ventil 10 wird aufgrund eines Druckunterschiedes zwischen einem Entlüftungsabschnitt 11A und der Luftschicht 7, die sich auf atmosphärischem Druck befindet, geöffnet. Dies wird über den Absaugvorgang durch die Entlüftungsöffnung 1D erreicht, so daß die Tinte der Tintenkammer zugeführt werden kann.

Der Flansch des Ventilschaftes 11 oder der Ventilsitz 1C können mittels einer Gummibeschichtung abgedichtet werden.

Wenn sich die im Aufzeichnungskopf 1 befindliche Luftschicht 7 im Volumen ändert, wird, wie in Fig. 3 gezeigt, eine Kappe 16 in Richtung des Pfeiles bewegt, um die Düse 1A abzudichten, und ein Kappenmechanismus 13 wird mit der Entlüftungsöffnung 1D in Anlagekontakt gebracht. Der Kappenmechanismus 13 wird an ein Absaugrohr 14, eine Absaugeinrichtung 15 und einen Tintenabzugsspeicher (nicht gezeigt) angeschlossen. Wenn bei der Ausführungsform der Fig. 3 ein Unterdruck angelegt wird, wird Tinte über das an einen Haupttank (nicht gezeigt) angeschlossenes Tintenzuführrohr 4 angesaugt, so daß die überschüssige Luft aus dem Aufzeichnungskopf 1 abgesaugt und der Tintenpegel erhöht wird. Die Öffnungskraft für das Ventil 10 ist in Abhängigkeit vom anlegbaren Unterdruck vorbestimmt.

Der zeitliche Ablauf für das Abdecken der Düse 1A mit der Kappe 10 und das Absaugen der Luft aus der Tintenkammer ist in Fig. 4 dargestellt. Fig. 4a zeigt den zeitlichen Ablauf für das Anbringen der Kappe 10, während Fig. 4b den zeitlichen Ablauf für den Luftabsaugvorgang durch die Absaugeinrichtung 15 darstellt. Die Düse 1A wird mittels der Kappe 10 abgedichtet. Nach dem Schließen der Düse 1A wird die Luft abgesaugt, indem man den von der Absaugeinrichtung 15 erzeugten Unterdruck auf das Ventil 10 einwirken läßt (Luftabsaugung- EIN). Wie in Fig. 4 gezeigt, wird die Luft nur dann abgesaugt, wenn die Düse 1A durch die Kappe 16 abgedeckt ist, so daß die Einführung von Luft über die Düse 1A verhindert wird.

Die Luft kann abgesaugt werden, wenn die Absaugeinrichtung 15 angeschlossen ist. Wie in Fig. 5 gezeigt, ist ein Filter 17 am Luftabsaugabschnitt vorgesehen. Wenn der Tintenpegel ansteigt und ein Niveau erreicht, so daß die Tinte durch das Entlüftungsloch 1D abgesaugt werden kann, steigt der Strömungsbahnwiderstand im Filter 17 an, während der Strömungsbahnwiderstand der Düse 1A relativ dazu absinkt, so daß die Tinte in der Düse 1A in ausreichender Weise abgesaugt wird. Bei dem Filter 17 kann es sich um ein poröses Filter mit einem Lochdurchmesser von weniger als 100 µm handeln, beispielsweise um ein Membranfilter oder ein Keramikfilter. Der Filter 17 besitzt die Eigenschaft, daß er gegenüber Tinte einen Strömungswiderstand aufweist, der 100mal so hoch ist wie der gegenüber Luft, so daß er der Tinte einen hohen Strömungswiderstand entgegensetzt, wenn diese durch den Filter 17 strömt.

Der in Fig. 6 gezeigte Filter 17, ist aus elastischem Material gefertigt.

Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgebildeten Aufzeichnungskopfs 1. Das Luftabsaugventil 10 befindet sich an der Grenzfläche zwischen der Tinte 6 und der Luftschicht 7. Der Ventilkörper des Ventils 10 liegt normalerweise am Ventilsitz 1C an. Wenn ein Unterdruck an die Entlüftungsöffnung 1D angelegt wird, bewegt sich der Ventilkörper vom Ventilsitz 1C weg, so daß die Entlüftungsöffnung 1D mit der Luftschicht 7 in Verbindung steht. Die Düse 1A ist im unteren Abschnitt der Tintenkammer 6 angeordnet.

Fig. 8 zeigt eine Vorderansicht des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf 1 aus Fig. 7.

Fig. 9 zeigt den Zustand, in dem der Aufzeichnungskopf 1 der Fig. 7 durch eine Kappe 18 abgedichtet ist, wobei die Kappe 18 sowohl die Düse 1A als auch die Entlüftungsöffnung 1D überdeckt und somit die Tinte und die Luft über die Düse 1A bzw. die Entlüftungsöffnung 1D absaugbar sind.

Wie in Fig. 10 gezeigt ist, umfaßt die Kappe 18 ein hohles elastisches Luftabsaugelement 18A sowie ein elastisches Düsenelement 18B. Hieran sind ein Luftabsaugrohr 19, 19A, 19B und ein Düsenabsaugrohr 21 angeschlossen, die mit der Absaugeinrichtung 22 in Verbindungen stehen. Ein Schaltventil 20 ist an den Mittelabschnitt des Luftabsaugrohres 19 angeschlossen.

Wie in Fig. 11 gezeigt ist, sind ein Kern 23A und ein elastischer Ventilkörper 23B in einem Ventilgehäuse eines Solenoids 23 bewegbar, wobei das Luftabsaugrohr normalerweise durch das über eine Feder 24 vorgespannten Ventilkörper verschlossen ist. Nur wenn das Solenoid 23 erregt wird, stehen die Absaugeinrichtung 22 und das elastische Luftabsaugelement 18A miteinander in Verbindung.

Der Grund dafür, das Schaltventil 20 vorzusehen, ist darin zu sehen, daß der Strömungswiderstand in den Leitungen 19A und 19B geringer gehalten werden soll als der Strömungswiderstand der Düse 1A, so daß die Luft in der Tintenkammer durch Unterdruck rasch abgesaugt werden kann. Wenn die Luft und die Tinte über die Absaugeinrichtung 22 gleichzeitig abgesaugt werden würde, würde der Tintenpegel absinken und ab einem vorbestimmten Niveau Luft in die Düse 1A eingeführt werden, was zu Störungen in der Tintenabgabefunktion führen kann.

Um sicherzustellen, daß nur eine vorbestimmte Tintenmenge von der Düse 1A abgesaugt wird, wird die Kappe 18 in Richtung des Pfeiles in Fig. 9 in einem in Fig. 12 gezeigten zeitlichen Ablauf bewegt. Um die Düse 1A und die Entlüftungsöffnung 1D abzudichten, wird das Schaltventil 20 in die EIN-Stellung geschaltet, um das Luftabsaugrohr 19 anzuschließen, und es wird die Absaugeinrichtung 22 betätigt, so daß Tinte und Luft aus dem Aufzeichnungskopf abgesaugt wird.

Fig. 12a zeigt den zeitlichen Ablauf der Betätigung des Schaltventils 20, Fig. 12b den zeitlichen Ablauf der Betätigung der Absaugeinrichtung 22 und Fig. 12c den zeitlichen Ablauf der Betätigung der Kappe 18. Da das Luftabsaugrohr 19 einen sehr niedrigen Strömungswiderstand aufweist, wird es nach einer relativ kurzen Zeitspanne geschlossen, jedoch ist der Strömungswiderstand des Düsensystems so ausgebildet, daß über einen langen Zeitraum ein Absaugvorgang durchgeführt werden kann, um in der Düse 1A befindliche Luftblasen zu entfernen. Die Verbindung zwischen der Absaugeinrichtung 22 und der Düse 1A kann Abhängigkeit von der Konstruktion der Unterdruckquelle in wiederholter Weise hergestellt und unterbrochen werden, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 17 gezeigt. Schließlich wird die Kappe 18 geöffnet, um den Aufzeichnungskopf 1 zur Durchführung eines Druckvorganges betriebsbereit zu machen.

Die Verbindung der Absaugeinrichtung 22 mit dem Tintenabsaugrohr 19 und der Kappe 18 ist nicht auf die in Fig. 9 gezeigte Ausführungsform beschränkt, sondern es können auch Schaltventile im Luftabsaugrohr und dem Düsenabsaugrohr vorgesehen sein, so daß der Luftabsaugvorgang und der Düsenabsaugvorgang wahlweise durchgeführt werden können.

Erfindungsgemäß sind der Ventilmechanismus und die Entlüftungsöffnung die mittels Unterdruck geöffnet werden, im Bereich der Luftschicht in der Tintenkammer vorgesehen, und die Dichtungskappe für die Düse ist so angeordnet, daß der Luftabsaugvorgang zwangsläufig durchgeführt wird. Eine Luftschicht mit konstantem Volumen läßt sich sicherstellen, indem die Entlüftungsöffnung und die Düse auf einem vorbestimmten Niveau angeordnet werden. Wenn der Kappenmechanismus auch zur Abdeckung der Düse vorgesehen ist, wird der Tintenabsaugvorgang von der Düse beim Ansteigen des Tintenniveaus sichergestellt, indem der Filter an der Luftabsaug-Entlüftungsöffnung vorgesehen wird. Auf diese Weise wird die Einführung von Staubpartikeln von der Außenseite des Aufzeichnungskopfes vermieden und die Reinigungszyklen des Tintenstrahlaufzeichnungskopfs konstant gehalten.

Der Ventilmechnismus, der durch Unterdruck geöffnet wird, ist im Bereich der Luftschicht der Tintenkammer des Aufzeichnungskopfes vorgesehen, so daß die Luftabsaugung durch die Kappe zusammen mit der Düse sichergestellt wird. Fehler in bezug auf das Abgabevermögen infolge von in der Düse vorhandenen Luftblasen werden vermieden, indem das Luftabsaugrohr durch das Schaltventil abgesperrt wird, so daß eine ausreichende Menge an Tinte von der Düse abgesaugt werden kann.

Die vom Luftabsaugrohr abgesaugte Tinte wird durch Unterdruck zur Absaugeinrichtung bewegt, so daß eine Verunreinigung durch die abgesaugte Tinte verhindert wird.

Claims (4)

1. Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät mit einem Tintenstrahl- Aufzeichnungskopf, mit zumindest einer Ausstoßöffnung für Tinte und einer mit einer Tintenversorgung verbindbaren Tintenkammer, in der überhalb des Tintenspiegels eine Luftschicht ausgebildet ist und die im Bereich der Luftschicht eine Entlüftungsöffnung hat, die über einen Kappenmechanismus mit einer Absaugeinrichtung verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungsöffnung (1D) sich an der Grenzfläche zwischen maximalen Tintenpegel und Luftschicht befindet und ihr ein Ventilmechanismus (10) zugeordnet ist, der durch einen Unterdruck in seine Öffnungsstellung bringbar ist, so daß zur Konstanthaltung der Luftschicht (7) Luft und/oder Tinte absaugbar ist.

2. Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausstoßöffnung (1A) und die Entlüftungsöffnung (1D) an der gleichen Außenfläche des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfs (1) ausgebildet und gemeinsam durch den Kappenmechanismus (13, 18) abdeckbar sind, der getrennte Absaugleitungen (19A, 19B; 21) für die Entlüftungsöffnung (1D) und für die Ausstoßöffnung (1A) hat, die jeweils getrennt voneinander mit der Absaugeinrichtung (15, 22) verbindbar sind.

3. Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der die Absaugeinrichtung (15, 22) mit dem Ventilmechanismus (10) verbindenen Absaugleitung (19A, 19B) ein weiteres Schaltventil (20) vorgesehen ist, mit dem die Verbindung zur Absaugeinrichtung (15, 22) derart steuerbar ist, daß entweder die Ausstoßöffnung (1A) und/oder die Entlüftungsöffnung (1D) mit der Absaugeinrichtung (15, 22) verbindbar sind.

4. Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Entlüftungsöffnung (1D) ein Filter (17) angeordnet ist.