EP0282049A2 - Tintensystem für Tintenstrahlmatrixdrucker - Google Patents

Tintensystem für Tintenstrahlmatrixdrucker Download PDF

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EP0282049A2
EP0282049A2 EP88103771A EP88103771A EP0282049A2 EP 0282049 A2 EP0282049 A2 EP 0282049A2 EP 88103771 A EP88103771 A EP 88103771A EP 88103771 A EP88103771 A EP 88103771A EP 0282049 A2 EP0282049 A2 EP 0282049A2
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EP
European Patent Office
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ink
container
line
mixing container
pressure
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EP88103771A
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English (en)
French (fr)
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EP0282049A3 (en
EP0282049B1 (de
Inventor
Jan Slomianny
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Publication of EP0282049A2 publication Critical patent/EP0282049A2/de
Publication of EP0282049A3 publication Critical patent/EP0282049A3/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters 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
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/175—Ink supply systems ; Circuit parts therefor

Definitions

  • the invention relates to an inkjet matrix printer with an ink system, in which a conveyor optionally, thick ink is fed from a first reservoir and, independently thereof, solvent from a second reservoir into an ink chamber, - Ink from this ink chamber is fed to a print head under pressure and - Ink is conveyed back into the ink chamber from a collecting groove for ink droplets that are not deflected for writing.
  • the conveying device has mechanically operating pumps, for example diaphragm pumps or gear pumps.
  • Some Trintenray matrix printers use at least one mechanically operating feed pump, with which the ink is conveyed from the ink chamber to the write head, and at least one suction pump is additionally provided, through which the droplets not deflected for writing are conveyed back from the collecting channel into the ink chamber.
  • a diaphragm pump this single pump both generates pressure (in one direction) and also creates a negative pressure (in the other working direction).
  • Inkjet matrix printers are known in principle, for example, from DE-OS 23 44 453 or the old US Pat. No. 3,596,275.
  • the invention is based on the object of specifying an ink system which works without mechanically moving pumps and is therefore inexpensive, largely maintenance-free and also suitable for pigmented inks.
  • the ink chamber - in an ink container connected to the print head, - In a mixing container connected to the two storage containers and - In a collecting container connected to the collecting trough is divided that the conveying device is operated by compressed air, can be connected to a pressure air source and has a suction jet pump, that the ink tank is connected to a pressure line and is pressurized and connected to the mixing tank via a connecting line, that the mixing container is alternatively either connected to the suction jet pump via a suction line or can be connected to a pressure line, and that the collecting container is connected to the suction jet pump via a vacuum line and to the mixing container via a lockable drain line.
  • This ink system has a conveyor device that is driven exclusively by compressed air.
  • the compressed air is used directly in order to maintain an overpressure in at least one of the containers, so that pressure is conveyed out of this liquid. But it is also used indirectly, initially driving a suction jet pump or a similar vacuum generator that works without moving parts.
  • the negative pressure generated is also used for conveying processes.
  • the ink system is characterized by a high level of maintenance-free operation, a safe operation that runs with the same quality even over long intervals and by a low cost price. Deposition of pigment bodies on moving parts no longer occurs. The practically unavoidable supply of heat to mechanically operating pumps due to the pumps which inevitably heat up during operation is also eliminated from the pumped ink. The viscosity of the ink and thus the quality of the print are influenced by the application of heat.
  • the outlet of the suction jet pump opens into a separator, for example a water bath.
  • a separator for example a water bath.
  • the viscosity control of the ink system is particularly advantageous and inventive, even without connection with the exclusively compressed air-operated conveying device described.
  • the viscosity is measured using two different measuring steps: The connecting line between the mixing container and the ink container has a calibrated passage. If ink is conveyed from the mixing container into the ink container, the time required to send a predetermined volume of ink into the ink container can be measured. The volume is determined using two level switches in the ink tank. The viscosity can be determined over time. The viscosity of the ink can be varied depending on the measurement result achieved in that either more thick ink or more solvent is fed into the mixing container.
  • the viscosity is further finely determined by electrically detecting the stream of droplets between the write head and the collecting trough.
  • the duration of the flight of an ink droplet between the charging electrode and the collecting trough can be determined by abruptly interrupting the charging of the droplets at a certain point in time and by observing how long the electrical current transported by the ink droplets and flowing out of the collecting trough after this switch-off is even greater than zero.
  • the time period between the switching off of the charge and the drop in the electrical current at the collecting trough is equal to the flight time of the ink droplets.
  • the number of ink droplets per unit of time can be determined via the charge impulses that the collecting channel per unit of time receives due to the charged ink droplets that it has collected.
  • a prerequisite for the measuring methods described is that the deflection of the ink droplets is switched off during the measurement.
  • the measuring method described enables a very precise determination of the droplet speed and number of droplets, from which an equally precise calculation of the viscosity is possible.
  • the measuring method also only requires a short measuring time, for example, the measurement can be carried out in the pause between the printing of two characters. This provides very precise measured values on the viscosity at relatively short notice, so that the mixture in the mixing chamber can be adapted to the respective conditions (ambient temperature, etc.) relatively quickly and it is always ensured that printing is carried out with an ink which is in the most favorable viscosity range .
  • the precondition for the device described for the described method is an electrically insulated arrangement of the (metallic) collecting trough, so that the electrical droplet charge received by the collecting trough can be measured quantitatively and in time by means of an ammeter.
  • the arrangement shown in the diagram according to FIG. 1 has a compressed air connection 10, via which compressed air with, for example, about 7 bar pressure is fed to the system via an electric valve, a first pressure regulator and an air filter.
  • the compressed air now present at a slightly lower pressure flows into a branch point 12 in three different lines.
  • An upper line 14 with the highest system pressure supplies a vacuum pump via an adjustable throttle 16, which is designed here as a jet pump 18.
  • the compressed air flowing through it entrains air particles from a vacuum line 20 like a water jet pump, thus creates a vacuum there, and flows out via at least one outlet line 22, which ends in a water bath 24 acting as a separator.
  • two lines 26 and 28 do not branch off from the line 14, into each of which electrovalves 30 and 32 are inserted, which in turn control a pneumatic valve 34 and 36, respectively.
  • electrovalves 30 and 32 which in turn control a pneumatic valve 34 and 36, respectively.
  • tin ten-carrying lines are only equipped with pneumatic valves, which in turn are controlled by electro-valves (as in the case of valve pairs 30, 34 or 32, 36). This avoids the supply of heat to the ink or another liquid, which is always present at electrovalves.
  • the flammability and the risk of explosion are greatly reduced because flammable substances are typically used as solvents.
  • a line 38 branches off from line 14, into which an electrovalve 40, which controls two pneumatic valves 42, 44, and a line 46, into which an electrovalve 48, which controls a pneumatic valve 50, is inserted.
  • the line 52 also branches off from the branching point 12, into which a second pressure regulator is inserted. Its outlet pressure is, for example, 4 bar.
  • An electric valve 56 is inserted into the line 52, the line 52 opens into the air space of a mixing container 58.
  • a line 60 branches off from the line 52, into which a third, high-precision pressure regulator 62 is inserted.
  • a pneumatic valve 64 is inserted into the line 60 and is controlled by an electrovalve 66 which is located in the third line 68 leading from the branch point 12.
  • the line 60 leads into the air space of an ink container 70. Because of the triple pressure control, there is a very precisely specified air pressure of, for example, 3.5 bar.
  • the thick ink required for mixing the ink in the mixing container 58 is located in a storage container 72 designed as a conveniently exchangeable cartridge, the associated solvent in a cartridge of the same type in the form of a storage container 74.
  • the arrangement is such that a maximum of two connections on each Storage containers are necessary.
  • the reservoir 72 for thick ink is connected to the liquid space of the mixing container 58 via a line 76 in which the pneumatic valve 36 is located.
  • the reservoir 74 is also for Solvent is connected via a line 78, in which the pneumatic valve 34 is located, to the liquid space of the mixing container 58.
  • a flushing line branches off from this line 78 upstream of the valve 34 and will be discussed later.
  • both valves 34, 36 are closed.
  • the filling state of the mixing container 58 is detected via two level switches 84, 86 arranged at different levels, which together form a level measuring device.
  • the mixing container 58 is connected at its lowest point via a connecting line 90 to the lowest point of the ink container 70.
  • a check valve is inserted which only allows liquid flow from the mixing container 58 to the ink container 70.
  • a float 92 is also provided in the ink tank and forms a level measuring device with two level switches 94, 96. If it is then detected that the ink container 70 has to be refilled, the valves 42 and 44 are additionally closed. The previously closed valve 56 is opened so that the air space of the mixing container 58 can be filled with compressed air of, for example, 4 bar pressure via the line 52. Since there is only a pressure of 3.5 bar in the air space of the ink container 70, is due to the pressure difference Ink from the mixing container 58 is pressed through the connecting line 90 into the ink container 70.
  • the connecting line 90 is calibrated, for example it has an area with a precisely specified inner diameter. The viscosity of the delivered ink can be determined from the measured filling time.
  • the ink container 70 is connected to the write head 100 via an ink line 98.
  • the line 98 is set in the lowest region of the ink container 70, an ink filter and a pneumatic valve 102 for the quick shutdown are inserted into it.
  • the ink which is under a pressure of 3.5 bar, is ejected in the writing head 100, shaped into droplets in a known manner, thereby being charged, the shaped droplets are deflected electrostatically.
  • Droplets not required for the writing process enter a collecting trough 104 which is metallic and is arranged electrically isolated from the other parts.
  • a collecting line 106 is connected to the collecting trough 104, which leads to a collecting container 108.
  • an end branch of the line 68 opens into the write head 100 and supplies compressed air to it. This compressed air flows parallel to the flow of the ink droplets and moves at the same speed as possible.
  • the valve 102 is also controlled by the valve 66, but via an additional check valve. As soon as the valve 66 is closed, the valve 64 first closes, the pressure in the ink container 70 is reduced as quickly as possible. Valve 102 closes at the same time as possible, so that it is avoided that ink still drips from writing head 100.
  • the rapid shutdown is supported by the check valve described and an additional pneumatic valve 112. The arrangement is such that pressure is released as quickly as possible directly at the location of the valve 102.
  • the liquid droplets electrically charged by the charging electrode - if they are not deflected in a suitable manner for writing - get into the collecting trough 104. On the one hand, they are noticeable as a liquid, on the other hand as a packaged electrical charge that is transported to them. This is timed by an ammeter 114. If the loading process of the droplets is abruptly interrupted, charged liquid droplets continue to fly (assuming deflection to collecting channel 104) until the first uncharged drop reaches collecting channel 104. The corresponding time span can be used to determine the flight time. The viscosity of the ink can be determined very precisely via the number of droplets and the flight time. The measured values obtained are taken into account in the preparation of the ink in the mixing container 58 comprising thick ink and solvent.
  • the flush line 80 opens between the valve 102 and the write head 100 into the ink line 98, into which a check valve is inserted adds. If the valve 102 is now closed, the pressure in the ink line 98 drops rapidly. At the same time, a pneumatic valve 116 has been opened, which is located in a line 118, which connects the outlet of the third pressure regulator 62 to the air space of the reservoir 74 for solvents. As a result, this pressure vessel is pressurized to 3.5 bar. As long as the same pressure prevails in the ink line 98, no solvent in the flush line 80 can get into the ink line 98. However, as soon as the pressure in the latter has dropped, solvent is sent into it via the flushing line 80, and the print head is flushed and cleaned.
  • FIG. 2 shows a tube section 120 of a write head 100
  • an ink line 98 can be screwed onto this tube section 120 (below) via a clamping cone connection.
  • the tube piece 120 has an external thread.
  • the cap 122 shown in FIG. 3 with an internal thread can be screwed onto this.
  • Dise 124 is provided in the cap. The arrangement shown enables rapid replacement of a nozzle from the tube section 120 of a write head 100. Other designs with a quickly exchangeable nozzle are possible.

Landscapes

  • Ink Jet (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

Der Tintenstrahlmatrixdrucker hat ein Tintensystem, bei dem über eine Fördereinrichtung wahlweise Dicktinte aus einem ersten Vorratsbehälter (72) und unabhängig hiervon Lösungsmittel aus einem zweiten Vorratsbehälter (74) in eine Tintenkammer eingespeist wird, Tinte aus dieser Tintenkammer einem Schreibkopf (100) unter Druck zugeführt wird, und Tinte aus einer dem Schreibkopf (100) gegenüberliegenden Sammelrinne (114) für nicht zum Schreiben abgelenkte Tintentröpfchen in die Tintenkammer zurückgefördert wird.
Die Tintenkammer ist in einem mit dem Schreibkopf (100) verbundenen Tintenbehälter (70), in einen mit den beiden Vorratsbehältern (72, 74) verbundenen Mischbehälter (58) und in einen mit der Sammelrinne (104) verbundenen Sammelbehälter aufgeteilt. Die Fördervorrichtung ist druckluftbetrieben, an eine Druckluftquelle anschließbar und weist eine Saugstrahlpumpe (18) auf. Der Tintenbehälter (70) ist an eine Druckleitung angeschlossen, druckbeaufschlagt und über eine Verbindungsleitung (90) mit dem Mischbehälter (58) verbunden.
Der Mischbehälter (58) ist alternativ entweder über eine Saugleitung (20) mit der Saugstrahlpumpe (18) verbunden oder an eine Druckleitung (60) anschließbar.
Der Sammelbehälter (108) steht über eine Unterdruckleitung mit der Saugstrahlpumpe (20) und über eine absperrbare Ablaufleitung (110) mit dem Mischbehälter (58) in Verbindung.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Tintenstrahlmatrixdrucker mit einem Tintensystem, bei dem über eine Fördervorrichtung

        - wahlweise Dicktinte aus einem ersten Vorratsbehälter und unab­hängig hiervon Lösungsmittel aus einem zweiten Vorratsbehälter in eine Tintenkammer eingespeist wird,
        - Tinte aus dieser Tintenkammer einem Schreibkopf unter Druck zugeführt wird und
        - Tinte aus einer dem Schreibkopf gegenüberliegenden Sammelrinne für nicht zum Schreiben abgelenkte Tintentröpfchen in die Tintenkammer zurückgefördert wird.
  • Bei den vorbekannten Tintensystemen von Tintenstrahlmatrixdruckern hat die Fördervorrichtung mechanisch arbeitende Pumpen, beispielsweise Membranpumpen oder Zahnradpumpen. Bei einigen Trintenstrahlmatrix­druckern wird mindestens eine mechanisch arbeitende Förderpumpe einge­setzt, mit der die Tinte aus der Tintenkammer zum Schreibkopf gefördert wird, und es ist zusätzlich mindestens eine Saugpumpe vorge­sehen, durch die die nicht zum Schreiben abgelenkten Tröpfchen aus der Sammelrinne in die Tintenkammer zurückgefördert werden. Es gibt aber auch Tintensysteme, die mit nur einer mechanisch arbeitenden Pumpe auskommen, z. B. eine Membranpumpe, wobei diese einzige Pumpe sowohl (in einer Richtung) Druck erzeugt, als auch (in der anderen Arbeits­richtung) einen Unterdruck hervorruft.
  • Die vorbekannten, mit mechnisch arbeitenden Pumpen ausgerüsteten Tin­tensysteme haben jedoch einerseits den Nachteil, daß sich die Pumpe auf die Dauer abnutzt, also gewartet werden muß. Bei einer Pumpe nutzen sich die mechanisch bewegenden Teile und auch die Dichtungs­ teile auf die Dauer ab, so daß ein störungsfreier Betrieb über längere Zeitspannen nicht möglich ist. Zudem sind die Kosten derartiger mecha­nischer Pumpen erheblich, sie wirken sich spürbar im Preis eines Tintensystems aus. Schließlich treten bei mechanisch arbeitenden Pumpen dann Probleme auf, wenn man mit pigmentierten Tinten arbeitet. Will man beispielsweise weiße Tinten benutzen, so ist man auf pigmen­tierte Tinten zwangsläufig angewiesen. Pigmentierte Tinten sind ein Zweistoffgemisch aus kleinsten Farbpartikelchen und einer Flüssigkeit, die nicht als Lösungsmittel für die Farbpartikelchen wirkt. Bei mecha­nischen Pumpen setzen nun die Pigmentkörperchen der pigmentierten Tinten auf die Dauer Bereiche der Pumpe zu, so daß deren mechanische Funktion nach gewisser Zeit hierdurch gestört ist. Eine Reinigung ist ausgesprochen kompliziert und stets arbeitsaufwendig.
  • Tintenstrahlmatrixdrucker sind grundsätzlich beispielsweise aus der DE-OS 23 44 453 oder der alten US-Patentschrift 3 596 275 bekannt.
  • Ausgehend von den vorbekannten Tintenstrahlmatrixdruckern mit den beschriebenen Tintensystemen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Tintensystem anzugeben, das ohne mechanisch bewegte Pumpen arbei­tet, somit kostengünstig, weitgehend wartungsfrei und auch für pigmen­tierte Tinten geeignet ist.
  • Diese Aufgabe wird ausgehend von dem Tintenstrahlmatrixdrucker mit einem Tintensystem der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Tintenkammer

        - in einen mit dem Schreibkopf verbundenen Tintenbehälter,
        - in einen mit den beiden Vorratsbehältern verbundenen Mischbe­hälter und
        - in einen mit der Sammelrinne verbundenen Sammelbehälter

    aufgeteilt ist,
    daß die Fördervorrichtung druckluftbetrieben, an eine Drukluftquelle anschließbar ist und eine Saugstrahlpumpe aufweist,
    daß der Tintenbehälter an eine Druckleitung angeschlossen und druckbeaufschlagt ist, und über eine Verbindungsleitung mit dem Misch­behälter verbunden ist,
    daß der Mischbehälter alternativ entweder über eine Saugleitung mit der Saugstrahlpumpe verbunden ist oder an eine Druckleitung anschließ­bar ist, und
    daß der Sammelbehälter über eine Unterdruckleitung mit der Saugstrahl­pumpe und über eine absperrbare Ablaufleitung mit dem Mischbehälter in Verbindung steht.
  • Dieses Tintensystem hat eine Fördervorrichtung, die ausschließlich durch Druckluft angetrieben wird. Die Druckluft wird direkt einge­setzt, um in mindestens einem der Behälter einen Überdruck aufrecht zu erhalten, so daß aus dieser Flüssigkeit unter Druck herausgefördert wird. Sie wird aber auch indirekt eingesetzt, wobei sie zunächst eine Saugstrahlpumpe oder einen ähnlichen Vakuumgenerator, der ohne bewegte Teile arbeitet, antreibt. Der dabei erzeugte Unterdruck wird ebenfalls für Fördervorgänge eingesetzt.
  • Mechanisch arbeitende Pumpen sind damit nicht vorgesehen und auch nicht notwendig. Das Tintensystem zeichnet sich durch eine hohe War­tungsfreiheit, einen sicheren, auch über große Zeitabstände mit glei­cher Qualität ablaufenden Betrieb und durch einen günstigen Geste­hungspreis aus. Ablagerung von Pigmentkörpern an gewegten Teilen tre­ten nicht mehr auf. Auch die bei mechanisch arbeitenden Pumpen prak­tisch nicht zu vermeidende Wärmezufuhr durch die sich beim Betrieb zwangsläufig erwärmenden Pumpen an die gepumpte Tinte entfällt. Durch Wärmezufuhr wird die Viskosität der Tinte und damit die Qualität des Drucks beeinflußt.
  • Durch Aufteilung der vorbekannten Tintenkammer in drei einzelne Behäl­ter ist jeder wichtigen Förderfunktion des Tintensystems ein separater Behälter zugeordnet. Dies ermöglicht eine präzise Anpassung an die jeweilige Förderfunktion, eine gute Steuerbarkeit des gesamten Systems und auch eine präzisere Überwachung, z. B. hinsichtlich der Viskosität der Tinte.
  • In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung mündet der Auslaß der Saugstrahlpumpe in einen Abscheider, beispielsweise ein Wasserbad. Dies hat den Vorteil, daß beim Absaugen mitgerissene Lösungsmittel­dämpfe und andere gasförmige Verunreinigungen im Abscheider abge­schieden werden können und dadurch nicht gesundheitsgefährdend, ge­ruchsmäßig oder anderweitig störend in Erscheinung treten. Das System ist dadurch praktisch vollständig abgeschlossen und nur im Bereich zwischen dem Schreibkopf und der Sammelrinne zugänglich, also als "offen" zu bezeichnen.
  • Besonders vorteilhaft und als erfinderisch auch ohne Zusammenhang mit der beschriebenen ausschließlich druckluftbetriebenen Fördervorrich­tung ist die Viskositätssteuerung des Tintensystems. Zunächst wird die Viskosität über zwei unterschiedliche Meßschritte erfaßt: Die Verbin­dungsleitung zwischen dem Mischbehälter und dem Tintenbehälter hat einen kalibrierten Durchlaß. Wird Tinte vom Mischbehälter in den Tintenbehälter gefördert, so kann die Zeit gemessen werden, die benö­tigt wird, um ein vorgegebenes Volumen an Tinte in den Tintenbehälter hineinzuschicken. Das Volumen wird iber zwei Pegelschalter im Tinten­behälter bestimmt. Über die Zeit kann die Viskosität bestimmt werden. Die Viskosität der Tinte kann in Abhängigkeit von dem erzielten Meßer­gebnis dadurch variiert wreden, daß in den Mischbehälter entweder mehr Dicktinte oder mehr Lösungsmittel eingespeist wird.
  • Darüberhinaus wird die Viskosität noch dadurch feinbestimmt, daß der Tröpfchenstrom zwischen dem Schreibkopf und der Sammelrinne elektrisch erfaßt wird. Die Zeitdauer des Fluges eines Tintentröpfchens zwischen der Ladeelektrode und der Sammelrinne kann dadurch bestimmt werden, daß die Aufladung der Tröpfchen zu einem gewissen Zeitpunkt abrupt unterbrochen wird und beobachtet wird, wie lange der von den Tinten­tröpfchen transportierte und aus der Sammelrinne abfließende elektri­sche Strom nach diesem Abschalten noch größer als Null ist. Die Zeit­spanne zwischen dem Abschalten der Aufladung und dem Abfallen des elektrischen Stromes an der Sammelrinne ist gleich der Flugzeit der Tintentröpfchen.
  • Die Anzahl der Tintentröpfchen pro Zeiteinheit kann über die Ladungs­impulse bestimmt werden, die die Sammelrinne pro Zeiteinheit aufgrund der von ihr aufgesammelten, geladenen Tintentröpfchen aufnimmt.
  • Voraussetzung für diese beschriebenen Meßverfahren ist stets, daß die Ablenkung der Tintentröpfchen während der Messung ausgeschaltet ist.
  • Das beschriebene Meßverfahren ermöglicht eine sehr präzise Bestimmung der Tröpfchengeschwindigkeit und Tröpfchenzahl, hieraus ist eine eben­so genaue Berechnung der Viskosität möglich. Das Meßverfahren benötigt zudem jeweils nur eine kurze Meßzeit, die Messung kann beispielsweise in der Pause zwischen dem Druck zweier Zeichen durchgeführt werden. Damit stehen relativ kurzfristig sehr genaue Meßwert über die Viskosi­tät zur Verfügung, so daß relativ rasch die Mischung in der Mischkam­mer den jeweiligen Verhältnissen (Umgebungstemperatur usw.) angepaßt werden kann und stets sichergestellt ist, daß mit einer Tinte gedruckt wird, die im günstigsten Viskositätsbereich liegt.
  • Vorrichtungsmäßige Voraussetzung für das beschriebene Verfahren ist eine elektrisch isolierte Anordnung der (metallischen) Sammelrinne, so daß die von der Sammelrinne aufgenommene elektrische Tröpfchenladung über einen Strommesser quantitativ und zeitlich erfaßt werden kann.
  • Als sehr vorteilhaft hat sich noch erwiesen, parallel zum Strom der Tintentröpfchen einen Luftstrom aus dem Schreibkopf auszustoßen. Hierdurch bewegen sich die Teilchen nicht in ruhender Luft, sondern sie fliegen mit der sich vorzugsweise mit gleicher Geschwindigkeit bewegenden Luftströmung. Abschattungseffekte einzelner Tröpfchen un­tereinander und damit unterschiedliche Geschwindigkeit werden hierdurch vermieden, die Schriftqualität wird deutlich erhöht, der Abstand zwischen Schreibkopf und zu beschriftendem Objekt kann relativ groß gewählt werden. Die Schriftqualität wird auch nicht durch Zugluft, seitliche Luftströmungen oder dergleichen beeinträchtigt.
  • Schließlich hat es sich als sehr vorteilhaft erwiesen, den Schreibkopf mit austauschbaren Düsenplatten auszurüsten, also die Düsenöffnungen nicht mehr in einer Tintenkammer des Schreibkopfes, sondern in einer Platte, vorzugsweise einer kappenförmigen Mutter, vorzusehen, die ohne Montage sonstiger Teile vom Schraubkopf entfernt, beispielsweise abge­schraubt werden kann. Hierdurch können verstopfte Düsen rasch ersetzt werden. Weiterhin kann zwischen größeren und kleineren Düsenöffnungen gewählt werden, wobei größere Düsenöffnungen größere Druckpunkte, kleinere Düsenöffnungen kleinere Tröpfchen und damit kleinere Druckpunkte liefern.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung eines nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispiels der Erfindung. Dieses wird in der folgenden Beschreibung naher erläutert und unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, in dieser Zeichnung zeigen:
    • Fig. 1 ein schematisches Schaltbild des Tintensystems,
    • Fig. 2 ein Schnittbild durch den Disenbereich eines Schreibkopfes und
    • Fig. 3 ein Schnittbild eines mutterförmigen Aufsatzstückes mit Austrittsdüse.
  • Die im Diagramm nach Fig. 1 gezeigte Anordnung hat einen Druckluftan­schluß 10, über den Druckluft mit beispielsweise etwa 7 bar Druck dem System über ein elektrisches Ventil, einen ersten Druckregler und einen Luftfilter zugeführt wird. Die nun bei einem etwas geringeren Druck vorliegende Druckluft fließt in einen Verzweigungspunkt 12 in drei unterschiedlichen Leitungen. Eine obere Leitung 14 mit dem höch­sten Systemdruck versorgt über eine einstellbare Drossel 16 eine Vakuumpumpe, die hier als Strahlpumpe 18 ausgebildet ist. Die sie durchströmende Druckluft reißt wie eine Wasserstrahlpumpe Luftteilchen aus einer Unterdruckleitung 20 mit, erzeugt dort also einen Unterdruck, und strömt über mindestens eine Austrittsleitung 22, die in einem als Abscheider wirkenden Wasserbad 24 endet, ab.
  • Von der Leitung 14 zweigen ferner nich zwei Leitungen 26 und 28 ab, in die jeweils Elektroventile 30 bzw. 32 eingefügt sind, die ihrerseits ein pneumatisches Ventil 34 bzw. 36 steuern. Grundsätzlich sind tin­ tenführende Leitungen nur mit pneumatischen Ventilen ausgerüstet, diese wiederum werden durch Elektroventile (wie im Falle der Ventil­paare 30, 34 bzw. 32, 36) gesteuert. Eine Wärmezufuhr der an Elektro­ventilen stets anfallenden Verlustwärme an die Tinte bzw. eine andere Flüssigkeit wird dadurch vermieden. Insbesondere aber wird die Brenn­barkeit und Explosionsgefahr stark herabgesetzt, denn als Lösungsmit­tel werden typischerweise brennbare Substanzen eingesetzt.
  • Schließlich zweigt von der Leitung 14 noch eine Leitung 38, in die ein Elektroventil 40 eingefügt ist, das zwei pneumatische Ventile 42, 44 steuert, und eine Leitung 46 ab, in die ein Elektroventil 48 eingefügt ist, das ein pneumatisches Ventil 50 steuert.
  • Vom Verzweigungspunkt 12 geht auch die Leitung 52 ab, in die ein zweiter Druckregler eingefügt ist. Sein ausgangsseitiger Druck liegt beispielsweise bei 4 bar. In die Leitung 52 ist ein Elektroventil 56 eingefügt, die Leitung 52 mündet im Luftraum eines Mischbehälters 58. Von der Leitung 52 zweigt eine Leitung 60 ab, in die ein dritter, hochpräziser Druckregler 62 eingefügt ist. In die Leitung 60 ist ein pneumatisches Ventil 64 eingefügt, das von einem Elektroventil 66 gesteuert wird, das sich in der dritten, vom Verzweigungspunkt 12 abgehenden Leitung 68 befindet. Die Leitung 60 mindet in den Luftraum eines Tintenbehälters 70. Dort herrscht aufgrund der dreifachen Druckregelung ein sehr präzise vorgegebener Luftdruck von beispiels­weise 3,5 bar.
  • Die für die Mischung der Tinte in dem Mischbehälter 58 benötigte Dicktinte befindet sich in einem als bequem austauschbare Kartusche ausgebildeten Vorratsbehälter 72, das zugehörige Lösungsmittel in einer Kartusche gleichen Typs in Form eines Vorratsbehälters 74. Die Anordnung ist so getroffen, daß maximal zwei Anschlüsse an jedem Vorratsbehälter notwendig sind.
  • Der Vorratsbehälter 72 für Dicktinte ist über eine Leitung 76, in der sich das pneumatische Ventil 36 befindet, mit dem Flüssigkeitsraum des Mischbehälters 58 verbunden. Ebenso ist der Vorratsbehälter 74 für Lösungsmittung über eine Leitung 78, in der sich das pneumatische Ventil 34 befindet, mit dem Flüssigkeitsraum des Mischbehälters 58 verbunden. Von dieser Leitung 78 zweigt jedoch noch eine Spülleitung vor dem Ventil 34 ab, auf die später eingegangen wird.
  • Befindet sich im Luftraum des Mischbehälters 58 ein Unterdruck, was durch Öffnen des in die Unterdruckleitung 20 eingefügten Ventils 44 bewirkt wird (die Unterdruckleitung 20 mündet in den Luftraum des Mischbehälters 58), so kann wahlweise über die Leitungen 76 bzw. 78 Dicktinte bzw. Lösungsmittel in den Mischbehälter 58 gesaugt werden, wenn das Ventil 34 bzw. das Ventil 36 geöffnet ist. Auf diese Weise erfolgt also die Zufuhr von Dicktinte bzw. Lösungsmittel in den Misch­behälter. Die Steuerung dieser Zufuhr übernimmt ein (nicht dargestell­ter) Rechner. Ob tatsächlich aus dem jeweiligen Vorratsbehälter 72 bzw. 74 noch Flüssigkeit angesaugt wird oder vielmehr der betreffende Behälter leer ist, wird dadurch erfaßt, daß die Bewegung eines Schwimmers 82, der sich im Mischbehälter 58 befindet, beobachtet wird.
  • Ist die gewünschte Mischung von Dicktinte und Lösungsmittel im Misch­behälter 58 hergestellt und dieser ausreichend gefüllt, so werden beide Ventile 34, 36 geschlossen. Der Füllzustand des Mischbehälters 58 wird über zwei auf unterschiedliche Niveaus angeordnete Pegelschal­ter 84, 86 erfaßt, die zusammen eine Pegelmeßvorrichtung bilden.
  • Der Mischbehälter 58 ist an seiner tiefsten Stelle über eine Verbin­dungsleitung 90 mit der tiefsten Stelle des Tintenbehälters 70 ver­bunden. Ein Rückschlagventil ist eingefügt, das eine Flüssigkeitsströ­mung nur vom Mischbehälter 58 zum Tintenbehälter 70 zuläßt. im Tinten­behälter ist ebenfalls ein Schwimmer 92 vorgesehen, der mit zwei Pegelschaltern 94, 96 eine Pegelmeßvorrichtung bildet. Wird nun über diese erfaßt, daß der Tintenbehälter 70 nachgefüllt werden muß, so werden zusätzlich noch die Ventile 42 und 44 geschlossen. Das bislang geschlossene Ventil 56 wird geöffnet, so daß über die Leitung 52 der Luftraum des Mischbehälters 58 mit Druckluft von beispielsweise 4 bar Druck gefüllt werden kann. Da im Luftraum des Tintenbehälters 70 nur ein Druck von 3,5 bar herrscht, wird wegen des Druckunterschiedes Tinte aus dem Mischbehälter 58 durch die Verbindungsleitung 90 in den Tintenbehälter 70 gedrückt.
  • Während dieses Vorganges wird nun die Zeit gemessen, die benötigt wird, um den Tintenbehälter 70 ausgehend vom unteren Niveau des Pegel­schalters 94 auf das Niveau des Pegelschalters 96 zu füllen. Die Verbindungsleitung 90 ist kalibriert, sie hat beispielsweise einen Bereich mit präzise vorgegebenem Innendurchmesser. Über die gemessene Füllzeit kann die Viskosität der geförderten Tinte ermittelt werden.
  • Ist der Tintenbehälter 70 wieder bis zum dem Niveau seines oberen Pegelschalters 96 gefüllt, wird das Ventil 56 wieder geschlossen, das Auffüllen des Tintenbehälters 70 ist beendet.
  • Der Tintenbehälter 70 ist über eine Tintenleitung 98 mit dem Schreib­kopf 100 verbunden. Die Leitung 98 ist im untersten Bereich des Tin­tenbehälters 70 angesetzt, in sie ist ein Tintenfilter und ein pneuma­tisches Ventil 102 für die Schnellabschaltung eingefügt. Die unter einem Druck von 3,5 bar stehende Tinte wird im Schreibkopf 100 ausge­stoßen, in bekannter Weise zu Tröpfchen geformt, dabei aufgeladen, die geformten Tröpfchen werden elektrostatisch abgelenkt Nicht für den Schreibvorgang benötigte Tröpfchen gelangen in eine Sammelrinne 104, die metallisch ausgebildet ist und elektrisch isoliert von den übrigen Teilen angeordnet ist. An die Sammelrinne 104 ist eine Sammelleitung 106 angeschlossen, die in einem Sammelbehälter 108 mindet. Dieser ist über das Ventil 50 an die Unterdruckleitung 20 angeschlossen, so daß in ihm ein Unterdruck herrscht. Dadurch werden die in der Sammelrinne eingefangenen Tintentröpfchen zusammen mit mitgerissener Luft durch die Sammelleitung 106 gesogen und fallen in den Sammelbehälter 108. Von dort gelangen sie über eine Leitung 110, die im Luftraum des Mischbehälters 58 endet, in den Mischbehälter 58, jedoch nur dann, wenn das Ventil 42 geöffnet ist. Wie oben beschrieben, ist das Ventil 42 geöffnet, wenn sich im Luftraum des Mischbehälters 58 ein Unterdruck befindet, jedoch geschlossen, wenn das Ventil 56 geöffnet ist und im Mischbehälter 58 ein Überdruck herrscht. Während dieser Überdruckzeit wird die eingesammelte Tinte im Sammelbehälter 108 be­ lassen, dieser hat dementsprechend eine ausreichende Größe. Die einge­sammelte Tinte fließt erst dann in den Mischbehälter 58, wenn in diesem wieder Unterdruckverhältnisse herrschen.
  • Parallel zur Tintenleitung 98 mündet ein Endzweig der Leitung 68 in den Schreibkopf 100 und führt diesem Druckluft zu. Diese Druckluft strömt parallel zum Strom der Tintentröpfchen und bewegt sich mög­lichst mit gleicher Geschwindigkeit wie diese.
  • Das Ventil 102 wird ebenfalls durch das Ventil 66, jedoch über ein zusätzliches Rückschlagventil, gesteuert. Sobald das Ventil 66 ge­schlossen wird, schließt zunächst das Ventil 64, der Druck im Tinten­behälter 70 wird möglichst rasch abgebaut. Möglichst gleichzeit schließt sich das Ventil 102, so daß vermieden wird, daß Tinte noch aus dem Schreibkopf 100 nachtröpfelt. Die Schnellabschaltung wird durch das beschriebene Rückschlagventil und ein zusätzliches pneumati­sches Ventil 112 unterstützt. Die Anordnung ist so getroffen, daß unmittelbar an der Stelle des Ventils 102 möglichst rasch Druck abge­baut wird.
  • Die durch die Ladeelektrode elektrisch aufgeladenen Flüssigkeitströpf­chen gelangen - wenn sie nicht zum Schreiben geeignet abgelenkt werden - in die Sammelrinne 104. Sie machen sich dort einerseits als Flüssig­keit, andererseits als herantransportiete, paketweise elektrische Ladung bemerkbar. Diese wird durch einen Strommesser 114 zeitmäßig erfaßt. Wird der Ladevorgang der Tröpfchen abrupt unterbrochen, so fliegen noch solange geladene Flüssigkeitströpfchen (bei angenommener Ablenkung zur Sammelrinne 104), bis der erste ungeladene Tropfen die Sammelrinne 104 erreicht. Die entsprechende Zeitspanne kann zur Be­stimmung der Flugzeit herangezogen werden. Über die Tröpfchenzahl und die Flugzeit kann die Viskosität der Tinte sehr präzise bestimmt werden, die erhaltenen Meßwerte werden bei der Aufbereitung der Tinte im Mischgehälter 58 aus Dicktinte und Lösungsmittel berücksichtigt.
  • Die Spülleitung 80 mündet zwischen dem Ventil 102 und dem Schreibkopf 100 in die Tintenleitung 98, in sie ist ein Rückschlagventil einge­ fügt. Wird nun das Ventil 102 geschlossen, so fällt der Druck in der Tintenleitung 98 rasch ab. Gleichzeit ist ein pneumatisches Ventil 116 geöffnet worden, das sich in einer Leitung 118 befindet, die den Ausgang des dritten Druckreglers 62 mit dem Luftraum des Vorratsbehäl­ters 74 für Lösungsmittel verbindet. Dadurch wird dieser Druckbehälter mit einem Druck von 3,5 bar beaufschlagt. Solange derselbe Druck in der Tintenleitung 98 herrscht, kann kein in der Spülleitung 80 befind­liches Lösungsmittel in die Tintenleitung 98 gelangen. Sobald aber in dieser der Druck abgefallen ist, wird in sie über die Spülleitung 80 Lösungsmittel hineingeschickt, der Schreibkopf wird gespült und gerei­nigt.
  • Fig. 2 zeigt ein Rohrstück 120 eines Schreibkopfes 100, an dieses Rohrstück 120 ist (unten) eine Tintenleitung 98 über eine Klemm­Konusverbindung anschraubbar. Am in der Figur oberen Endbereich hat das Rohrstück 120 ein Außengewinde. Auf dieses kann die in Fig. 3 gezeigte Kappe 122 mit Innengewinde geschraubt werden. In der Kappe ist die Dise 124 vorgesehen. Die gezeigte Anordnung ermöglicht einen raschen Austausch einer Düse vom Rohrstück 120 eines Schreibkopfes 100. Andere Ausführungen mit schnell austauschbarer Düse sind möglich.

Claims (7)

1. Tintenstrahlmatrixdrucker mit einem Tintensystem, bei dem über eine Fördereinrichtung

      - wahlweise Dicktinte aus einem ersten Vorratsbehälter (72) und unabhängig hiervon Lösungsmittel aus einem zweiten Vorratsbe­hälter (74) in eine Tintenkammer eingespeist wird,
      - Tinte aus dieser Tintenkammer einem Schreibkopf (100) unter Druck zugeführt wird, und
      - Tinte aus einer dem Schreibkopf (100) gegenüberliegenden Sam­melrinne (114) für nicht zum Schreiben abgelenkte Tintentröpf­chen in die Tintenkammer zurückgefördert wird,

dadurch gekennzeichnet, daß die Tintenkammer

      - in einen mit dem Schreibkopf (100) verbundenen Tintenbehälter (70),
      - in einen mit den beiden Vorratsbehältern (72, 74) verbundenen Mischbehälter (58) und
      - in einen mit der Sammelrinne (104) verbundenen Sammelbehälter

aufgeteilt ist,
daß die Fördervorrichtung druckluftbetrieben, an eine Druckluft­quelle anschließbar ist und eine Saugstrahlpumpe (18) aufweist, daß der Tintenbehälter (70) an eine Druckleitung angeschlossen und druckbeaufschlagt ist und über eine Verbindungsleitung (90) mit dem Mischbehälter (58) verbunden ist,
daß der Mischbehälter (58) alternativ entweder über eine Sauglei­tung (20) mit der Saugstrahlpumpe (18) verbunden ist oder an eine Druckleitung (60) anschließbar ist und
daß der Sammelbehälter (108) über eine Unterdruckleitung mit der Saugstrahlpumpe (20) und über eine absperrbare Ablaufleitung (110) mit dem Mischbehälter (58) in Verbindung steht.
2. Tintenstrahlmatrixdrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugstrahlpumpe (20) eine Austrittsleitung (22) hat, die in einen Abscheider, vorzugsweise ein Wasserbad (24) mündet.
3. Tintenstrahlmatrixdrucker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß in der Druckleitung des Tintenbehälters (70) eine Druckregeleinrichtung (62) angeordnet ist, die für eine präzise Druckvorgabe ausgelegt ist.
4. Tintenstrahlmatrixdrucker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Mischbehälter (58) und/oder im Tintenbehäl­ter (70) eine Pegelmeßvorrichtung mit Schwimmer (82 bzw. 92) und zwei auf unterschiedlichen Niveaus angeordneten Pegelschaltern (84, 86 bzw. 94, 96) vorgesehen ist.
5. Tintenstrahlmatrixdrucker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung (90) zwischen Mischbe­hälter (58) und Tintenbehälter (70) einen kalibrierten Durchfluß­querschnitt aufweist.
6. Tintenstrahlmatrixdrucker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schreibkopf (100) eine parallel zum Strom der Tintentröpfchen und vorzugsweise konzentrisch hierzu gerichtete Luftdüse aufweist.
7. Tintenstrahlmatrixdrucker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelrinne (104) elektrisch isoliert von den anderen Teilen angeordnet ist und über eine Strommeßeinrichtung (114) elektrisch angeschlossen ist.
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