DE3316226A1

DE3316226A1 - Method and device for removing ink from in front of the nozzle openings and air from the nozzle space of an ink jet printing head

Info

Publication number: DE3316226A1
Application number: DE19833316226
Authority: DE
Inventors: Olaf Dipl.-Ing. Kluge; Walter Dipl.-Ing. DDR 5230 Sömmerda Mandel
Original assignee: Robotron VEB
Current assignee: Robotron VEB
Priority date: 1982-07-19
Filing date: 1983-05-04
Publication date: 1984-01-26

Abstract

The invention relates to a method and a device for removing ink from in front of the nozzle openings and air from the nozzle space of an ink jet printing head. The object of the invention is to prevent, by simple means, the nozzle openings of an ink jet printing head from becoming contaminated and to prevent air bubbles collecting, in order to obtain a satisfactory print image, whilst it was also the object to fulfil these demands by utilising an ink circulation system, known per se. According to the invention, the object is achieved in that ink is fed through a line branch of the ink circulation system in the printing pauses, which branch contains an element which produces a partial vacuum, as a result of which ink which has collected in front of the nozzle openings can be drawn back into the ink jet printing head to such an extent that the nozzles become free of ink. In this process, the air which has collected in the ink jet printing head is also removed at the same time. The element which produces a partial vacuum is an injector pump. Below the nozzle openings, an additional suction opening is provided which opens into a separate chamber of the ink jet printing head. This chamber is connected to an injector pump by means of a line branch which contains a valve. <IMAGE>

Description

Verfahren und Einrichtung zum Entfernen von Tinte vor denMethod and device for removing ink before the

Düsenmündungen und Luft aus dem Düsenraum eines Tintenstrahldruckkopfes Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens für ein druckendes Gerät, das auf Tintenstrahlbasis arbeitet.Nozzle orifices and air from the nozzle chamber of an inkjet printhead the The invention relates to a method and a device for carrying out the method for a printing device that operates on an inkjet basis.

Es ist eine Vielzahl von Erfindungen bekannt, die zum Inhalt haben, daß ein viskoser feuchtigkeitsspendender Körper die Düsenflächen während der Druckpausen bedeckt, um ein Eintrocknen der Düsenöffnungen zu verhindern.A large number of inventions are known which have as their content that a viscous, moisturizing body covers the nozzle surfaces during breaks in printing covered to prevent the nozzle openings from drying out.

Hierfür sind gesonderte Mechanismen notwendig, damit der Körper die Düsenöffnungen bedecken kann. Ein Beispiel dazu ist in der DE-OS 2 702 663 aufgeführt.For this, special mechanisms are necessary so that the body can Can cover nozzle openings. An example of this is given in DE-OS 2,702,663.

Eine weitere Möglichkeit wird in der DE-OS 2 811 346 aufgezeigt. Hier wird ein Reinigungsbad an den Düsenöffnungen vorbeigeführt, das zur Anlage an der Düsenfläche am Tintenschreibkopf gelangt. Durch das Aufbauen eines elektrischen Feldes werden in der DE-OS 2 512 744 Staubpartikel aus dem Druckbereich entfernt. Durch das Aussenden des Tintenstrahles während kurzer Druckpausen soll es J wie es in der DE-OS 2 754 630 angegeben wird, ebenfalls möglich sein, das Austrocknen von Düsenöffnungen verhindern zu können. In anderen Erfindungen, wie zum Beispiel in der DE-OS 2 820 332 bzw, in der US-PS 3 891 121 wird eine Spülflüssigkeit bzw. ein Lösungsmittel während der Druckpausen in den Druckknopf gepumpt. Um Luftblasen aus dem Tintenkreislauf bzw, Druckkopf entfernen zu können, wurden ebenfalls Erfindungsvorschläge eingereicht.Another possibility is shown in DE-OS 2,811,346. here a cleaning bath is led past the nozzle openings, which is used to rest against the Nozzle surface on the ink head. By building an electrical Field are removed in DE-OS 2 512 744 dust particles from the printing area. By sending out the ink jet during short pauses in printing, J is said to be like it is stated in DE-OS 2 754 630, drying out may also be possible to be able to prevent nozzle openings. In other inventions, such as in DE-OS 2,820,332 and in US Pat. No. 3,891,121, a rinsing liquid or a solvent is pumped into the push button during printing breaks. Around air bubbles To be able to remove from the ink circuit or the print head were also proposed by the invention submitted.

So wird in der DE-OS 2 543 452 vorgeschlagen, das Tintenversorgungssystem mit der umgebenden Luft über einen Entlüftungskanal zu verbinden, um durch Kapillarwirkung die eingeschlossene Luft entfernen zu können. In der DE-OS 2 737 911 wird ein Blasensammler bekanntgemacht, der ein kapillarwirksames Filter enthält.For example, DE-OS 2 543 452 proposes the ink supply system to connect with the surrounding air via a ventilation duct by capillary action to be able to remove the trapped air. In DE-OS 2 737 911 a bubble collector announced, which contains a capillary-acting filter.

In weiteren Erfindungsbeschreibungen werden Heizelemente angegeben, die die Tinte erwärmen und so die in ihr aufgelöste Luft herausgetrieben wird. Aus den aufgeführten Beispielen ist ersichtlich, daß jeweils für die zu lösende Aufgabe spezielle bzw. zusätzliche Bauteile oder Materialien notwendig sind, Aus der DE-AS 2 828 998 ist zu entnehmen, daß in der Ruheposition des Druckers weiterhin Tinte aus dem Vorratsbehälter gefördert wird und über ein Ventil zurück in den Tintenbehälter gelangt, jedoch ohne diesen Tintenrücklauf auszunutzen.In further descriptions of the invention, heating elements are specified, which heat the ink and thus expel the dissolved air. the end the examples listed, it can be seen that each for the to be solved task special or additional components or materials are necessary, from DE-AS 2 828 998 it can be seen that when the printer is in the rest position, there is still ink is conveyed from the storage container and back into the ink container via a valve but without taking advantage of this ink return.

Die Erfindung hat das Ziel, das Verschmutzen von Düsenöffnungen eines Tintenstrahldruckkopfes und das Ansammeln von Luftblasen zu verhindern, um stets ein einwandfreies Druckbild zu erhalten.The invention has the aim of soiling nozzle openings of a Inkjet printhead and the accumulation of air bubbles to keep to get a perfect print image.

Die Erfindung hat die Aufgabe, durch das Ausnutzen eines an sich bekannten Tintenkreislaufsystems das Eintrocknen und Verschmutzen von Tinten und das Ansammeln von Luftblasen in der Tinte zu unterbinden.The invention has the object, by utilizing a known per se Ink cycle system, the drying and soiling of inks and the accumulation to prevent air bubbles in the ink.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in den Druckpausen die Ventile 4, 5 geöffnet und das Ventil 3 geschlossen sind. Die Pumpe saugt aus dem Tintenbehälter Tinte, die durch das Ventil 4 in ein unterdruckerzeugendes Element strömt und dadurch Luft und Tinte aus dem Tintenstrahldruckkopf über das Ventil 5 gezogen wird. Die Tinte fließt anschließend in den Tintenbehälter zurück.According to the invention the object is achieved in that in the printing breaks the valves 4, 5 are open and the valve 3 is closed. The pump sucks the ink tank ink, which through the valve 4 in a negative pressure generating element flows and thereby air and ink from the inkjet printhead over the valve 5 is drawn. The ink then flows back into the ink tank.

Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß mit einem zusätzlichen Leitungszweig die Pumpe mit dem Tintenbehälter gekoppelt ist, wobei der Zweig ein Ventil 4 und ein unterdruckerzeugendes Element enthält. In einem weiteren Leitungszweig, der den Tintenstrahldruckkopf mit dem unterdruckerzeugenden Element verbindet, ist ein Ventil 5 enthalten.Another feature is that with an additional branch the pump is coupled to the ink container, the branch having a valve 4 and contains a negative pressure generating element. In another branch of the line, the connecting the inkjet printhead to the negative pressure generating element is a Valve 5 included.

Bei den verwendeten Ventilen handelt es sich um Elektromagneten mit Klappanker, gegenüber denen Gegenlager angeordnet sind. Zwischen Klappanker und Gegenlager verläuft der Leitungsschlauch, der je nach Höhe der an den Elektromagneten angelegten Spannung in seinem Durchmesser ver- ändert wird.The valves used are electromagnets Hinged anchors, opposite which counter bearings are arranged. Between the hinged anchor and The cable hose, which, depending on the height, is attached to the electromagnet, runs counter-bearing applied voltage in its diameter will change.

Bei dem unterdruckerzeugenden Element handelt es sich um eine Injektorpumpe, die zwei Einlaß- und eine Auslaßöffnung besitzt. Eine der Einlaßöffnungen liegt der Auslaßöffnung gegenüber und beide haben in Verlängerung je ein Röhrchen, die unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Diese Röhrchen treffen sich in der Injektorpumpe und ragen etwas ineinander. Die zweite Einlaßöffnung mündet im rechten Winkel zu den beiden anderen Offnungen in die Injektorpumpe. Unterhalb der Düsenmündungen ist eine zusätzliche Absaugöffnung vorgesehen, die in eine separate Kammer des Tintenstrahldruckkopfes mündet. Diese Kammer ist mittels eines Leitungszweiges, der ein Ventil enthält, mit einer Injektorpumpe verbunden.The vacuum generating element is an injector pump, which has two inlet and one outlet ports. One of the inlet openings is located the outlet opening opposite and both have a tube in extension, the have different diameters. These tubes meet in the injector pump and protrude somewhat into one another. The second inlet opening closes at a right angle the other two openings in the injector pump. Below the nozzle mouths an additional suction opening is provided, which is in a separate chamber of the inkjet printhead flows out. This chamber is by means of a line branch that contains a valve, connected to an injector pump.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. 1: ein Blockschaltbild des Tintenkreislaufsystems Fig. 2: ein erweitertes Blockschaltbild des Tintenkreisla ufsystems Fig. 3: den Aufbau eines Ventils Fig. 4: den Aufbau eines unterdruckerzeugenden Elementes.The invention is to be explained in more detail using an exemplary embodiment will. The accompanying drawings show: FIG. 1: a block diagram of the ink circulation system Fig. 2: an expanded block diagram of the ink circuit system. Fig. 3: the Structure of a valve Fig. 4: the structure of a negative pressure generating element.

Aus der Fig. 1 ist der Aufbau des Tintenkreislaufsystems ersichtlich. Bei Druckbeginn ist das Ventil 3 geschlossen, während die Ventile 4 und 5 offen sind. Die Tinte wird von der Pumpe 1 aus dem Tintenbehälter 2 abgesaugt und durch das voll geöffnete Ventil 4 in die Injektorpumpe 6 gedrückt, von wo aus sie in den Tintenbehälter 2 zurückgelangt. Durch den über das geöffnete Ventil 5 nm Tintenstrahldruckkopf 7 entstehenden Unterdruck, erzeugt durch die Entspannung des Tintenstromes in der Injektorpumpe 6, wird eventuell an der oder den Düsen ausgetretene Tinte abgesaugt bzw. vorhandene Luftbläschen aus dem Tintenstrahldruckkopf 7 abgesaugt. Nach einer vorgegebenen Zeit wird das Ventil 4 geschlossen, so daß sich vor den Ventilen 3 und 4 ein hoher Druck aufbaut. Wenn sich der Druck voll aufgebaut hat werden das Ventil 5 geschlossen und das Ventil 3 geöffnet, so daß aus dem Tintenstrahldruckkopf 7 ein Tintenstrahl ausgesendet und von einem Gatter abgefangen wird. Für den Druckvorgang wird das Ventil 4 so geregelt, daß sich der entsprechende Flüssigkeitsdruck einstellt, in dem ein gewisser Anteil Tinte unmittelbar im Leitungszweig mit den Elementen 1, 4, 6, 2 gefördert wird und nicht über den Tintenstrahldruckkopf 7 läuft. In den Druckpausen wird das Ventil 3 wieder geschlossen und die Ventile 4, 5 geöffnet. Die Pumpe 1 fördert weiterhin aus dem Tintenbehälter 2 Tinte und pumpt sie durch das Ventil 4 in die Injektorpumpe 6> so daß dadurch ein Unterdruck entsteht, der dafür sorgt1 daß vor den Düsenmündungen 20 verbleibende Tintenreste 19 zurückgezogen werden. Die Tinte gelangt durch das Ventil 5 in die Injektorpumpe 6 und von dort aus zurück in den Tintenbehälter 2.From Fig. 1, the structure of the ink circulation system can be seen. When printing begins, valve 3 is closed, while valves 4 and 5 are open are. The ink is sucked out of the ink container 2 by the pump 1 and through the fully open valve 4 is pressed into the injector pump 6, from where it enters the Ink Tank 2 returned. Through the 5 nm inkjet printhead via the opened valve 7 resulting negative pressure, generated by the relaxation of the ink flow in the Injector pump 6, any ink that has leaked from the nozzle or nozzles is sucked off or existing air bubbles sucked out of the inkjet print head 7. After a given time the valve 4 is closed, so that before the valves 3 and 4 build up a high pressure. When the pressure is fully built the valve 5 is closed and the valve 3 is opened, so that the ink jet print head 7 an ink jet is sent out and intercepted by a gate. For printing the valve 4 is regulated so that the corresponding fluid pressure is set, in which a certain amount of ink is directly in the branch with the elements 1, 4, 6, 2 is conveyed and does not run over the inkjet printhead 7. In the During pauses in printing, valve 3 is closed again and valves 4, 5 are opened. The pump 1 continues to deliver ink from the ink container 2 and pumps it through the valve 4 in the injector pump 6> so that a negative pressure is created, which ensures1 that ink residues 19 remaining in front of the nozzle orifices 20 are withdrawn will. The ink passes through the valve 5 into the injector pump 6 and from there out back into the ink tank 2.

Pumpe 1 erzeugt den Flüssigkeitsdruck und fördert die Tinte im Tintenkreislauf, wobei der Druck nicht durch die Ansteuerung der Pumpe (z.B. Drehzahl) geregelt wird.Pump 1 generates the liquid pressure and pumps the ink in the ink circuit, whereby the pressure is not regulated by controlling the pump (e.g. speed).

Mittels eines zweiten Leitungszweiges, der die Elemente 1> 4, 6, 2 enthält, (mit einem steuerbaren Ventil 4) erfolgt die Druckregelung für den Leitungszweig mit den Elementen 1, 3, 7.By means of a second branch of the line, which connects the elements 1> 4, 6, 2 contains (with a controllable valve 4) the pressure control for the line branch takes place with elements 1, 3, 7.

Bedingt durch die Schwerkraft laufen entsprechend der Fig. 2 die Tintenreste 19 von einer oberen Düsenmündung 20 zu einer darunterliegenden, so daß die Tintenreste 19 von den unteren Düsenmündungen 20 aufgenommen werden. Tritt aber Tinte aus einer der untersten Düsenmündungen 20 heraus, so könnte diese nicht in den Tintenstrahldruckkopf 7 zurückgezogen werden. Deshalb ist in diesem Ausführungsbeispiel eine zusätzliche Absaugöffnung 22 im Tintenstrahldruckkopf 7 vorgesehen, die sich unterhalb der Düsenmündungen 20 befindet. Die Absaugöffnung 22 führt in eine separate Kammer 21 des Tintenstrahldruckkopfes, die durch eine zweite Offnung 23 mit der Injektorpumpe b mittels eines Leitungsschlauches 16, der ein Ventil 24 enthält, verbunden ist.Due to the force of gravity, the ink residues run according to FIG. 2 19 from an upper nozzle orifice 20 to a lower one, so that the ink residues 19 can be received by the lower nozzle mouths 20. But if ink comes out of one the lowermost nozzle mouths 20 out, so this could not be in the inkjet print head 7 to be withdrawn. That is why in this embodiment an additional suction opening 22 is provided in the ink jet print head 7, which is located below the nozzle mouths 20. The suction opening 22 leads into a separate one Chamber 21 of the inkjet printhead, which through a second opening 23 with the Injector pump b by means of a hose 16 containing a valve 24, connected is.

Die Fig. 3 veranschaulicht den Aufbau eines verwendeten Veritils. Es besteht aus einem Elektromagneten, aus einem Klappanker 14 und einem dem Klappanker 14 gegenüberliegenden gestellfesten Gegenlager 15. An Stelle der bisher benutzten Verstellteile wird in der vorgeschlagenen Lösung ein spezieller Leitungsschlauch 16 eingesetzt, der die Eigenschaften guter Elastizität und geringen Druckverformungsrestes in sich vereinigt und eine Deformation des Leitungsschlauches 16 so vorgenommen wird, daß die Anderung der Durchflußöffnung bis zur Absperrung erfolgt. Dabei verläuft der Leitungsschlaucn 16 zwischen dem Klappanker 14 und dem gestellfesten Gegenlager 15 hindurch, so daß bei Anliegen einer Spannung am Elektromagneten 13 der Klappanker 14 angezogen wird und der Leitungsschlauch 16 in seinem Durchmesser analog veränderlich ist. Eine Feder 17 dient der Vorspsnnunc.Fig. 3 illustrates the structure of a Veritils used. It consists of an electromagnet, a hinged armature 14 and a hinged armature 14 opposing frame-mounted counter bearings 15. Instead of the previously used Adjustment parts are a special hose in the proposed solution 16 used, which has the properties of good elasticity and low compression set united in itself and a deformation of the line hose 16 made is that the change of the flow opening takes place up to the shut-off. It runs the conduit hoses 16 between the hinged armature 14 and the counter-bearing fixed to the frame 15 through it, so that when a voltage is applied to the electromagnet 13 of the hinged armature 14 is tightened and the line hose 16 can be changed in its diameter in an analogous manner is. A spring 17 is used for Vorspsnnunc.

In der Fig. 4 ist ein unterdruckerzeugendes Element aufgezeigt, welches eine Injektorpumpe 6 darstellt, die aus einem Behälter besteht, der zwei Einlaßöffnur.gen8, 9 und eine Auslaßöffnung 10 besitzt. Die Einlaßöffnung 8 befindet sich der Auslaßöffnung 10 gegenüber, während die zweite Einlaßöffnung 9 seitlich im Behälter mündet. In den Behälter ragen zwei Röhrchen 11 12 hinein, die unterschiedlichen Durchmesser aufweisen und den gegenüberliegenden Ein- bzw. Auslaßöffnungen 8, 10 zugeordnet sind. Die Röhrchen 11, 12 treffen sich etwa in der Mitte des Behälters und zwar so, daß die Offnungen der Röhrchen 11, 12 etwas ineinanderragen und durch ihren unterschied- lichen Durchmesser einen freien Zutritt für die Tinte lassen.In Fig. 4, a negative pressure generating element is shown which represents an injector pump 6, which consists of a container which has two inlet openings 8, 9 and an outlet opening 10 has. The inlet opening 8 is located at the outlet opening 10 opposite, while the second inlet opening 9 opens laterally in the container. In Two tubes 11 12 protrude into the container, the different diameters have and the opposite inlet and outlet openings 8, 10 assigned are. The tubes 11, 12 meet approximately in the middle of the container so that the openings of the tubes 11, 12 protrude somewhat into one another and through their difference- free access for the ink permit.

Die durch die Röhrchen 11, 12 hindurchströmende Tinte erzeugt einen Unterdruck, der im Tintenbehälter wirkt, Durch diesen Unterdruck wird Luft aus dem Düsenraum des Tintenstrahldruckkopfes 7 und Tinte, die sich vor den Düsenmündungen 2G befindet» weggepumpt. Die Tinte gelangt dabei durch das Ventil 5 und durch die zweite Einlaßöffnung 9 in die Injektorpumpe 6 und won dort aus in den Tintenbehälter 2 zurück bzw. über die Absaugöffnung 22 in den Leitungeschlauch 16 durch das Ventil 24 und die Injektorpumpe 6 zum Tintenbehälter 2 zurück.The ink flowing through the tubes 11, 12 creates a Negative pressure that works in the ink tank, This negative pressure causes air to escape from the Nozzle space of the ink jet print head 7 and ink that is in front of the nozzle orifices 2G is »pumped away. The ink passes through the valve 5 and through the second inlet opening 9 into the injector pump 6 and won from there into the ink container 2 back or via the suction opening 22 into the line hose 16 through the valve 24 and the injector pump 6 to the ink tank 2 back.

Claims

Claims 1. A method for removing ink from the nozzle orifices and air from the nozzle chamber of an inkjet printhead during the printing pauses, characterized in that the supply of ink to the ink jet print head (7) is interrupted is, the ink continues to be sucked out of the ink container (2) and back into the Ink tank (2) is returned and taking advantage of this ink cycle a negative pressure is generated in the ink jet print head (7), through which the front the nozzle mints (20) accumulated ink residues (19) in the Tiritenstrahidruckl <opf (7) are withdrawn and at the same time air (18) is sucked out and part of the itself in the inkjet printhead (7) is returned to the ink container (2) will.

2. Device for performing the method according to claim 1, below Use of a branch, through which the ink container with the tinter, jet print head is connected and contains a pump and a valve, characterized in that the pump (1) is connected to the ink container (2) by a second branch is, in which a valve (4) and a negative pressure generating element are arranged, while through a third branch of the inkjet print head (7) with the vacuum-generating element is coupled and this branch line is a valve (5).

3. Device for removing ink in front of the nozzle orifices of a Inkjet printhead, using an inkjet system known per se, which contains a vacuum-generating injector pump, characterized, that an additional suction opening (22) is provided below the nozzle mouths (20) ist1 which opens into a separate chamber (21) of the inkjet printhead (7), wherein this chamber (21) through a line branch (16) which contains a valve (24). with the injector pump (6) is connected

4. Valve according to claim 2, characterized in that that it is an electromagnet (13) with a hinged armature (14), opposite a hinged armature (14) a counter bearing (15) is attached and between the two Line branch, in the form of a line hose (16), which has a low compression set has, runs.

5. negative pressure generating element according to claim 2, characterized in that that it is an injector pump, which consists of a container 'of the two Has inlet openings (8; 9) and an outlet opening (10), one of the inlet openings (8) the outlet opening (10) is opposite and each has a tube (11; 12) have in extension that have different diameters and divides overlap wisely while the second inlet port is at right angles to the two other openings (810) opens into the container.