EP0749836B1 - Apparatus to prevent nozzle clogging of an inkjet printhead - Google Patents

Description

Translated fromGerman

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Reinhaltung der Düsen einesTintendruckkopfes, insbesondere eines Tintendruckkopfes mit großenDüsenzahlen.
Derartige Tintendruckköpfe sind für den Einsatz in kleinen schnellenDruckern vorgesehen, die wiederum Bestandteil von modernen Maschinenzum Frankieren von Postgut oder zum Drucken von Adressenoder zur Produktbeschriftung sind.
Im Unterschied zum üblichen Bürodrucker mit zeilenweisem Abdruckerfolgt der Druck als einmaliger Abdruck in einem Durchlauf des Aufzeichnungsträgers.Auf Grund dieser wesentlich größeren Druckbreiteungefähr ein Inch - ist die Anzahl untereinander anzuordnender Tintendüsenerheblich größer als bei Tintendruckköpfen für Bürodrucker.Um den modernen Komfort - Klischees mit Wort- und Bildzeichen - fürFrankiermaschinen mit guter Druckqualität zu erfüllen, sind Druckauflösungenvon annähernd 200 dpi - dots per inch - erforderlich. Das bedeutetTintendruckköpfe mit 200 Düsen.
Bei diesen Druckköpfen soll gewährleistet sein, daß sicherheitstechnischrelevante Druckbilddaten, wie Wert, Datum undMaschinennummer bei Frankiermaschinen, ohne Druckpunktausfällegedruckt werden.
Da mit schnelltrocknenden Tinten gearbeitet werden muß, ist die Gefahrgroß, daß die Tinte in den Düsen eintrocknet, die längere Zeitnicht benutzt werden, oder daß die Düsen durch Ansammlung vonStaub und Tintenresten im Düsenbereich verstopft werden.
Zur Verhinderung beziehungsweise Beseitigung der Düsenverstopfungist eine Vielzahl unterschiedlicher Lösungen bekannt, wie Abdeckenund Absaugen der Düsenfläche des Tintendruckkopfes, Ausstoßen vonTinte durch alle Düsen, Abwischen der Düsenfläche mit einer Abwischlippeund Zuführen von Reinigungsmittel zur Düsenoberfläche,siehe DE 38 10 698 C2 und EP 0 285 155 A1.
Allen diesen Maßnahmen ist gemeinsam, daß sie ausschließlich in denDruckpausen erfolgen, deren Abstand bei Viel- und Langzeitdruckern -wie Frankiermaschinen - zeitlich weit auseinander liegen können. Verstopfungensind demzufolge wahrscheinlich.The invention relates to an arrangement for keeping the nozzles of an ink print head clean, in particular an ink print head with large numbers of nozzles.
Such ink printheads are intended for use in small, fast printers, which in turn are part of modern machines for franking mail or for printing addresses or for product labeling.
In contrast to the conventional office printer with line-by-line printing, printing is carried out as a single print in one pass through the recording medium. Because of this much larger printing width, approximately one inch - the number of ink nozzles to be arranged one below the other is considerably larger than for ink print heads for office printers. In order to meet modern convenience - clichés with word and picture symbols - for franking machines with good print quality, print resolutions of approximately 200 dpi - dots per inch - are required. That means ink printheads with 200 nozzles.
With these print heads, it should be ensured that safety-relevant print image data, such as value, date and machine number in franking machines, are printed without loss of printing points.
Since quick-drying inks have to be used, there is a great risk that the ink will dry out in the nozzles that are not used for a long time, or that the nozzles will become blocked due to the accumulation of dust and ink residue in the nozzle area.
A large number of different solutions are known for preventing or eliminating nozzle clogging, such as covering and suctioning off the nozzle surface of the ink print head, ejecting ink through all nozzles, wiping the nozzle surface with a wiping lip and supplying cleaning agent to the nozzle surface, see DE 38 10 698 C2 and EP 0 285 155 A1.
All these measures have in common that they only take place during the printing pauses, the spacing of which can be far apart in time for long-term printers such as franking machines. As a result, constipation is likely.

Es ist ein Tintenstrahldrucker mit mehreren Düsen bekannt, vergleicheDE 33 11 735 A1, bei dem mit einer Ermittlungseinrichtung erfaßt wird,wenn sich eine Düse oder mehrere Düsen für eine vorbestimmteZeitdauer in einem unbenutzten Zustand befindet/n, und bei dem miteiner Steuereinrichtung das Ermittlungsergebnis ausgewertet und fürdie zutreffenden Düsen ein Tintenausstoß veranlaßt wird. Andersgesagt, mit einer Signalmeßeinrichtung wird die Druckpausen-Zeitdauergemessen und mit einer Durchspüleinrichtung wird vor demDrucken das Durchspülen der für das Drucken verwendeten Düsenherbeigeführt, wenn die Druckpause eine vorbestimmte Zeitdauerüberschreitet. Um einigermaßen sicher zu sein, daß die Düsen auchwirklich funktionstüchtig bleiben, müssen die Druckpausen relativ kurzsein, demzufolge ist zwecks Reinigung der Schreibbetrieb zuunterbrechen, wodurch die Einsatzzeit des Druckers herabgesetzt und der Tintenverbrauch durch dieses Reinigungsprinzip wesentlichgesteigert wird.An ink jet printer with several nozzles is known, compareDE 33 11 735 A1, in which detection is carried out using a determination device,when one or more nozzles are for a predeterminedTime period is in an unused state, and with thea control device evaluates the result of the determination and forink is ejected from the applicable nozzles. Differentsaid, with a signal measuring device, the printing pause periodis measured and with a flushing device beforePrint rinsing the nozzles used for printingbrought about when the print pause is a predetermined period of timeexceeds. To be reasonably certain that the nozzles tooprinting pauses have to be relatively shortmust be closed for cleaning purposesinterrupt, reducing the printer's uptime andthe ink consumption by this cleaning principle is essentialis increased.

Es ist weiterhin ein Deckel für die Düsen eines mit schnelltrocknendenTinten arbeitenden Unterdrucktintendruckkopfes bekannt, vergleicheEP 0 173 939 A1. Mit dem Deckel soll einerseits verhindert werden,daß die Tinte an den Düsenenden in den Druckpausen eintrocknet,andererseits soll gewährleistet sein, daß der Tintenmeniskus wederberührt noch zurückgedrückt wird.
Zu diesem Zweck weist der Deckel ein umlaufendes Dichtelement undeine Membran auf, die im auf die Düsenfläche aufgesetzten Zustanddes Deckels eine Druckkammer bilden. Die Eigenspannung der Membranist dabei kleiner gewählt als die Oberflächenspannung der Tintenmenisken.In dieser relativ kleinen Druckkammer tritt eine schnelleSättigung der Luft mit Feuchtigkeit infolge zunächst verdunstenderTintenlösungsmittel ein, so daß über kürzere Druckpausen ein Eintrocknender Düsen vermieden wird. Einen Schutz gegen das Eintrocknenvon Düsen, die während des Betriebes längere Zeit nicht benutztwerden, bietet diese Anordnung allerdings nicht.A cover for the nozzles of a vacuum ink print head working with fast-drying inks is also known, compare EP 0 173 939 A1. The cover is intended on the one hand to prevent the ink from drying out at the nozzle ends during the printing pauses, and on the other hand to ensure that the ink meniscus is neither touched nor pushed back.
For this purpose, the cover has a circumferential sealing element and a membrane, which form a pressure chamber when the cover is placed on the nozzle surface. The inherent tension of the membrane is chosen to be smaller than the surface tension of the ink menisci. In this relatively small pressure chamber, the air quickly becomes saturated with moisture as a result of the ink solvents initially evaporating, so that drying of the nozzles is avoided over shorter printing pauses. However, this arrangement does not offer protection against the drying of nozzles that are not used for a long time during operation.

Eine andere bekannte Vorrichtung, vergleiche DE 38 25 045 A1 undDE 38 25 046 A1, zum Reinigen der Düsenfläche eines Tintendruckkopfesbesitzt ein vor der Düsenfläche beweglich angeordnetesWischelement und zusätzlich zu den Tintendüsen eine Düse, aus derReinigungsflüssigkeit gegen eine Abweisblende ausgestoßen und vondieser auf die Düsenfläche umgeleitet wird. Das Wischelement bestehtaus einem Band, das in Bandrichtung eine Mehrzahl von nebeneinanderliegendenAusschnitten enthält und das in einer Richtung an derDüsenfläche vorbeitransportiert wird. Je nach Stellung des Bandeswerden die Düsen freigegeben - Ausschnitt - oder verdeckt. Das Bandist als Endlosband ausgebildet und in einer Bandkassette mit Antriebenthalten. Im Druckbetrieb liegt das Band mit einem seiner Ausschnittevor den Düsenöffnungen und gibt diese zum Tintenausstoß frei. BeimWechsel von Druckbetrieb zur Druckpause wird zunächst durch dieReinigungsdüse Reinigungsflüßigkeit tropfenweise ausgestoßen. Anschließendwird das Band in seine Transportrichtung so weit fortbewegt,daß anstelle des Ausschnitts der folgende Bandabschnitt vor dieDüsenfläche gelangt und diese abdeckt. Dabei wischt der Ausschnitt mit seiner Kante über die Düsenfläche hinweg und reinigt diese dabeivon angelagerten Verschmutzungen.
Wie offensichtlich ist, dient diese Vorrichtung lediglich zur Grobreinigungder Düsenfläche. Ein Verschmieren der Düsenöffnungen beimVorbeigleiten des Bandes ist nicht ausgeschlossen, ebenfalls auchnicht ein Eintrocknen von Düsen.Another known device, compare DE 38 25 045 A1 and DE 38 25 046 A1, for cleaning the nozzle surface of an ink print head has a wiping element which is movably arranged in front of the nozzle surface and, in addition to the ink nozzles, a nozzle from which cleaning fluid is ejected against a deflector orifice and from it is redirected to the nozzle surface. The wiping element consists of a belt which contains a plurality of cutouts lying next to one another in the belt direction and which is transported past the nozzle surface in one direction. Depending on the position of the belt, the nozzles are released - cutout - or covered. The tape is designed as an endless tape and contained in a tape cassette with a drive. During printing, the tape lies with one of its cutouts in front of the nozzle openings and releases them for ink ejection. When changing from printing to printing pause, cleaning liquid is first discharged dropwise through the cleaning nozzle. The belt is then moved so far in its transport direction that, instead of the cutout, the following belt section comes in front of the nozzle surface and covers it. The edge of the cutout wipes over the nozzle surface and cleans it of any accumulated dirt.
As is evident, this device is only used for rough cleaning of the nozzle surface. A smearing of the nozzle openings when the tape slides past is not excluded, nor is it possible for nozzles to dry out.

Bei einem bekannten Verfahren, vergleiche DE 32 03 014 C2dieses Dokument zeigt den Oberbegriff des Patentanspruchs 1,zurVerhinderung des Verstopfens der Düse eines Tintendruckers ist derDüsenöffnung eine Luftzelle vorgelagert, die wiederum eine mit derDüsenöffnung ausgerichtete Außenöffnung aufweist, durch die dieTintentropfen auf den Aufzeichnungsträger fliegen.
Bei Betrieb wird der Tintenstrahl von einem den Tintenstrahl ringförmigumgebenden Luftstrahl aus der Luftzelle begleitet und somit beschleunigt.Bei Druckpause wird zur Feuchthaltung der Düse die Außenöffnungder Luftzelle mittels eines porösen Abdeckkörpers verschlossenund die Feuchtigkeit in der Luftzelle erhöht, indem Tinte in die Luftzelleeingelassen wird, während die Luftzelle entlüftet wird.
Zur Einleitung des Druckbetriebes wird die Tinte in der Luftzelle durcherhöhten Luftdruck aus dieser durch die Außenöffnung hinausgespült.Zu diesem Zweck wird der Abdeckkörper abgeschwenkt und ein Aufnahmebehälterfür die Tinte vor die Außenöffnung gebracht. NachEntleeren der Luftzelle wird die Außenöffnung durch die nachströmendeLuft von Tinte freigeblasen. Der Aufnahmebehälter wird entferntund der Aufzeichnungsträger in Position gebracht.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfaßt

• eine impulsbetätigte Druckzelle,
• eine druckmäßig mit der Druckzelle gekoppelte Tintenzelle, dieüber einen Tintenkanal an eine Tintenpatrone angeschlossen ist,
• eine Luftzelle, die durch eine Wand mit einer ersten Öffnung vonder Tintenzelle getrennt ist und die durch eine Außenöffnung mitder Atmosphäre verbunden ist,
• eine Pumpe, die im Betrieb über eine Luftleitung mit der Luftzelleverbunden ist und die die Luftleitung bei Nichtbetrieb unter Unterdrucksetzt,
• eine Abdeckvorrichtung, die vor die Außenöffnung positionierbar ist,
• ein in der Luftleitung enthaltenes Ventil, daß bei nichtdruckendemBetrieb den Druck in der Luftleitung entlastet und zur Vorbereitung des Druckbetriebes den Druck so weit erhöht, daß die in der Luftzelleenthaltene Tinte durch die Außenöffnung hinausgedrückt wird,
• einen in zwei Positionen verstellbaren Auffangbehälter für die ausder Luftzelle gedrückte Tinte,
• einen Tintenstandsensor in der Luftleitung, der die Zufuhr von Tinteabschaltet, wenn er vom Tintenstand erreicht wird.

Obwohl es von Vorteil ist, einen Teil der Reinigungsvorrichtung im Tintendruckkopfzu integrieren, hat diese Lösung noch einige Nachteile.So erfolgt auch hier ein Schutz gegen Eintrocknen und Verstopfen ausschließlichwährend der Druckpausen. Der konzentrische Aufbauzwecks Führung des Luftstromes ist auf einen Tintendruckkopf mit nureiner Düse abgestimmt; demzufolge auf einen Tintendruckkopf mitvielen Düsen nicht übertragbar. Da die Drucktinte auch zum Feuchthaltenin den Druckpausen verwendet und dann jedesmal vor Druckbeginnin einen äußeren Aufnahmebehälter gedrückt wird, ist dieseProzedur zeitaufwendig und außerdem geht jedesmal Tinte verloren;auch der Tintenmeniskus kann unerwünscht weit zurückgedrücktwerden.
Der mechanische Aufwand - sowohl ein Abdeckkörper als auch einAufnahmebehälter verstellbar außerhalb des Tintenkopfes, dazu einePumpe mit Ventil und ein Sensor innerhalb des Tintenkopfes - istbeträchtlich.In a known method, see DE 32 03 014 C2 of this document shows the preamble ofclaim 1, to prevent the nozzle of an ink printer from becoming blocked, an air cell is placed in front of the nozzle opening, which in turn has an outer opening aligned with the nozzle opening through which the ink drops open fly the record carrier.
In operation, the ink jet is accompanied by an air jet from the air cell which surrounds the ink jet in a ring and is thus accelerated. When printing is paused, the outer opening of the air cell is closed by means of a porous cover body in order to keep the nozzle moist and the moisture in the air cell is increased by injecting ink into the air cell while the air cell is being vented.
To initiate printing, the ink in the air cell is flushed out of it through the outer opening by increased air pressure. For this purpose, the cover body is pivoted away and a receptacle for the ink is brought in front of the outer opening. After the air cell has been emptied, the outside opening is blown free of ink by the inflowing air. The receptacle is removed and the record carrier is brought into position.
The device for performing the method comprises

• a pulse-operated pressure cell,
• an ink cell coupled in terms of pressure to the pressure cell and connected to an ink cartridge via an ink channel,
• an air cell which is separated from the ink cell by a wall with a first opening and which is connected to the atmosphere by an outer opening,
• a pump which is connected to the air cell via an air line during operation and which pressurizes the air line when not in operation,
• a covering device that can be positioned in front of the outer opening,
• a valve contained in the air line that relieves the pressure in the air line during non-printing operation and increases the pressure in preparation for the printing operation to such an extent that the ink contained in the air cell is pushed out through the outer opening,
• a two-position adjustable container for the ink squeezed out of the air cell,
• an ink level sensor in the air line that shuts off the supply of ink when it is reached by the ink level.

Although it is advantageous to integrate part of the cleaning device in the ink print head, this solution still has some disadvantages. Protection against drying out and clogging is only provided during printing breaks. The concentric structure for guiding the air flow is matched to an ink print head with only one nozzle; consequently not transferable to an ink print head with many nozzles. Since the printing ink is also used to keep it moist during the printing pauses and is then pressed into an outer receptacle each time before printing begins, this procedure is time-consuming and, moreover, ink is lost every time; the ink meniscus can also be pushed back undesirably.
The mechanical effort - both a cover body and a receptacle adjustable outside the ink head, plus a pump with valve and a sensor inside the ink head - is considerable.

Bei einer Anordnung gemäß JP-A-63236654dieses Dokument zeigt ebenfalls den Oberbegriff des Patentanspruchs 1zur Reinhaltung einesTintendruckkopfes mit einer Mehrzahl von Düsen ist vor der Düsenflächeein Vorraum vorgesehen, der durch eine Frontwand des Gehäusesdes Tintendruckkopfes abgeschlossen ist. In der Frontwand sindgegenüber den Düsen Öffnungen vorhanden, die größer sind als derDurchmesser einer Düsenöffnung. Auf diese Weise können die ausgestoßenenTintentröpfchen die Frontwand ungehindert passieren. In denVorraum wird über einen äußeren Anschluß mit Feuchtigkeit angereicherteLuft eingeblasen, um die Tintentröpfchen zu beschleunigen.Ob der Luftstrom tatsächlich in die gewünschte Richtung wirkt, istfraglich.With an arrangement according to JP-A-63236654this document also shows the preamble ofclaim 1to keep aInk printhead with a plurality of nozzles is in front of the nozzle surfacean anteroom provided by a front wall of the housingthe ink printhead is complete. Are in the front wallthere are openings opposite the nozzles that are larger than thatDiameter of a nozzle opening. In this way, the expelledInk droplets pass freely through the front wall. In theAnteroom is enriched with moisture via an external connectionAir is blown in to accelerate the ink droplets.Whether the airflow actually works in the desired direction isquestionable.

Ähnlich sind die Verhältnisse bei einer Lösung gemäß GB-A-2280149,auch dieses Dokument zeigt den Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Zweck der Erfindung ist eine Erhöhung der Zuverlässigkeit vonTintendruckköpfen der eingangs beschriebenen Art bei geringemAufwand.The situation is similar for a solution according to GB-A-2280149,this document also shows the preamble ofclaim 1.The purpose of the invention is to increase the reliability ofInk printheads of the type described at the beginning with littleExpenditure.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu finden, mitder alle Düsen eines Tintendruckkopfes sowohl bei Druckbetrieb alsauch in Druckpausen gegen Austrocknung geschützt sind. Darüberhinaus sollen die Düsen weitgehend vor Verschmutzung durch Papierstaubbewahrt werden und eine Reinigung bei Ablagerung von Tintenrestenauf der Düsenfläche möglich sein.The invention has for its object to find a solution withof all the nozzles of an ink print head both when printing andare protected against dehydration even during printing breaks. About thatIn addition, the nozzles should largely prevent contamination from paper dustbe preserved and cleaning when deposits of ink remainbe possible on the nozzle surface.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gemäß dem Hauptanspruchgelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind denUnteransprüchen entnehmbar.
Auf Grund der vorgeschlagenen Lösung ergeben sich eine Reihe vonVorteilen.According to the invention, this object is achieved according to the main claim. Further advantageous features of the invention can be found in the subclaims.
The proposed solution offers a number of advantages.

Das Mikroklima aus Lösungsmitteldämpfen während des Druckbetriebesund überwiegend auch in den Druckpausen schützt gleichermaßenalle Düsen vor Eintrocknung. Der Vorraum hat nur ein kleines Volumen,da der Abstand zwischen Düsenfläche und Aufzeichnungsträger in derRegel nicht 2 mm überschreiten darf; es tritt demzufolge kein wesentlicherLösungsmittelverbrauch und damit auch keine zusätzliche Umweltbelastungein. Das Lösungsmittel ist üblicherweise farblos, so daßSchattenbildung durch geringfügig austretende Lösungmitteldämpfeauf dem Aufzeichnungsträger verhindert werden. Wenn in dem Lösungsmittelgenügend leichtflüchtige Bestandteile enthalten sind, dannreicht für die Verdunstung die Tintendruckkopf-Temperatur bereits aus.Anderenfalls wird das Lösungsmittel beim Eintritt in den Vorraum zusätzlicherwärmt. Auf Grund der Verdampfung wird sich im Vorraumstets ein geringfügig höherer Druck gegenüber der Außenatmosphäreeinstellen. Dieser Überdruck verhindert, daß Staub in den Vorraum unddamit an die Düsenfläche gelangt. Wenn sich mit der Zeit Tintenresteim Bereich der Düsenöffnungen angesammelt haben, werden diesedurch Spülen mit dem Lösungsmittel beseitigt. Zu diesem Zweck wirdder Vorraum verschlossen, gespült und das Spülmittel abgesaugt undgefiltert. Zweckmäßigerweise wird der Vorraum, wie auch sonst üblich,während länger anhaltender Druckpausen verschlossen.The microclimate of solvent vapors during printingand mostly also protects during printing breaksall nozzles before drying. The vestibule has only a small volume,because the distance between the nozzle surface and the recording medium in theRule must not exceed 2 mm; consequently, no essential one occursSolvent consumption and therefore no additional environmental pollutionon. The solvent is usually colorless, so thatShadow formation due to slightly escaping solvent vaporsbe prevented on the record carrier. If in the solventenough volatile components are contained, thenthe ink printhead temperature is already sufficient for evaporation.Otherwise, the solvent becomes additional when entering the anteroomwarmed up. Due to the evaporation will be in the anteroomalways a slightly higher pressure compared to the outside atmosphereto adjust. This overpressure prevents dust from entering the anteroom andso that it reaches the nozzle surface. If there is ink residue over timehave accumulated in the area of the nozzle openings, these willeliminated by rinsing with the solvent. For this purposethe vestibule closed, rinsed and the detergent sucked off andfiltered. Appropriately, as usual, the vestibuleclosed during longer pauses in printing.

Die erfindungsgemäße Lösung ist sowohl für Tintendruckköpfe mitPiezoaktoren als auch für Tintendruckköpfe in Bubble-Jet-Technikgeeignet. In beiden Fällen ist es möglich, Teile des Tintendruckkopfeszur Realisierung der Lösung einzusetzen.
Der Vorraum wird durch entsprechende Anordnung des Tintendruckkopfesin seinem ohnehin erforderlichen Gehäuse gebildet, indem dieDüsenfläche gegenüber der Frontwand des Gehäuses etwas zurückgesetztist. Weist der Tintendruckkopf Düsenreihen auf, so sind in derFrontwand angepaßte Öffnungen vorgesehen, deren Breite b größer istals der Durchmesser d einer Düsenöffnung. Die Öffnungen sind zweckmäßigals langgezogene Schlitze ausgebildet. Es können aber auchBohrungen sein. Schlitze wären einfacher herzustellen und zu reinigen.Der Vorraum ist über mindestens eine Düse nebst zugeordnetem Kanalmit einem Behälter für Lösungsmittel für die Tinte verbunden.
Ein Bereich am Rand des Vorraumes ist trogförmig ausgebildet. Indiesen Bereich wird das Lösungsmittel für die Bildung der Lösungsmitteldämpfeüber mindestens eine Düse eingelassen. Diese Düse istanalog wie die Tintendüsen ausgeführt und weist auch den gleichenAntrieb - Druckkammer mit Aktor - auf. Auf diese Weise kann die Lösungsmittelzufuhrin gewünschter feiner Dosierung erfolgen. Zur Unterstützungdieses Effektes ist dieser Teil des Vorraumes als Kapillarraumausgebildet. Die Düse nebst Versorgung ist vorteilhafterweiseBestandteil des Tintendruckkopfes. Es ist aber auch möglich, beide indas Gehäuse zu integrieren.
Der andere Bereich des Vorraumes ist zur Aufnahme der Lösungsmitteldämpfevorgesehen und umfaßt den gesamten Bereich vor den Tintendüsen.
Der trogförmige Bereich ist mit dem übrigen Bereich des Vorraumesüber Schlitze verbunden.
Benachbart zum Gehäuse ist eine Dichtkappe so verstellbar gelagert,daß sie kraftschlüssig vor die Frontwand angeordnet werden kann. DerBewegungsablauf wird dabei so gestaltet, daß eine mit der Dichtkappegekoppelte Wischlippe über die Öffnungen/Schlitze in Wischbewegunggeführt wird. Dabei werden Staubablagerungen auf der Frontwandabgestreift. In der Dichtkappe ist eine Saugplatte austauschbar angeordnet,mit der die Öffnungen fest abgedichtet werden. Die Saugplattekann aus Schaumstoff oder Filz bestehen, so daß bei Spülvorgängenim Vorraum Flüssigkeitsreste aus den Öffnungen aufgesaugt und ein Abtropfen vermieden werden. Das Gehäuse wird in der Regel beilängeren Druckpausen mit der Dichtkappe verschlossen.
Um Reinigungs- beziehungsweise Spülabläufe am Tintendruckkopfschnell vornehmen zu können, sind mindestens eine Düse und ihrzugehöriger Kanal zum Behälter mit dem Lösungsmittel größerausgebildet, als die übrigen Düsen und ihre Kanäle.
Um ein ungewolltes Ausfließen von Lösungsmittel zu verhindern, ist einVentil im Kanal angeordnet. Für den Spülvorgang wird eine Pumpebetätigt, die im Lösungsmittelkanal eingesetzt ist. Das Spülmittel fließtüber ein auswechselbares Filter in den Lösungsmittelbehälter zurück.Um eine gute Verteilung der Lösungsmitteldämpfe im Vorraum und eineffektives Spülen zu gewährleisten, ist der Abstand zwischen Innenseite,Frontwand und Düsenfläche so groß, daß eine Kapillarwirkungausgeschlossen ist.
Eine Heizvorrichtung ist zur Unterstützung der Verdampfung im trogförmigenBereich für den Fall angeordnet, wenn die Betriebstemperaturdes Tintendruckkopfes nicht ausreicht, um genügend Lösungsmitteldämpfezu bilden.
Es ist auch möglich, die Heizvorrichtung um die Düse herum anzuordnen.Diese Heizvorrichtung ist besonders von Vorteil, wenn ein Bubble-Jet-Tintendruckkopfverwendet wird, dessen Tinte in bekannter Weiseauf Wasserbasis zusammengemischt ist.The solution according to the invention is suitable both for ink printheads with piezo actuators and for ink printheads using bubble jet technology. In both cases it is possible to use parts of the ink printhead to implement the solution.
The vestibule is formed by a corresponding arrangement of the ink print head in its housing, which is required anyway, in that the nozzle surface is set back somewhat in relation to the front wall of the housing. If the ink print head has rows of nozzles, adapted openings are provided in the front wall, the width b of which is greater than the diameter d of a nozzle opening. The openings are expediently designed as elongated slots. But it can also be holes. Slots would be easier to make and clean. The vestibule is connected to a container for solvents for the ink via at least one nozzle and associated channel.
An area at the edge of the anteroom is trough-shaped. The solvent for the formation of the solvent vapors is admitted into this area via at least one nozzle. This nozzle is designed in the same way as the ink nozzles and also has the same drive - pressure chamber with actuator. In this way, the solvent can be supplied in the desired fine dosage. To support this effect, this part of the antechamber is designed as a capillary space. The nozzle and supply is advantageously part of the ink print head. However, it is also possible to integrate both into the housing.
The other area of the vestibule is intended to receive the solvent vapors and covers the entire area in front of the ink nozzles.
The trough-shaped area is connected to the rest of the antechamber via slots.
A sealing cap is adjustably mounted adjacent to the housing so that it can be non-positively arranged in front of the front wall. The sequence of movements is designed so that a wiper lip coupled to the sealing cap is wiped over the openings / slots. Dust deposits are wiped off on the front wall. A suction plate is interchangeably arranged in the sealing cap, with which the openings are tightly sealed. The suction plate can be made of foam or felt, so that liquid residues are sucked up from the openings during flushing operations in the anteroom and dripping is avoided. The housing is usually closed with the sealing cap during longer pauses in printing.
In order to be able to carry out cleaning or rinsing processes on the ink print head quickly, at least one nozzle and its associated channel to the container with the solvent are larger than the other nozzles and their channels.
A valve is arranged in the channel to prevent unwanted solvent leakage. A pump, which is inserted in the solvent channel, is actuated for the rinsing process. The detergent flows back into the solvent container through an exchangeable filter. In order to ensure a good distribution of the solvent vapors in the anteroom and an effective flushing, the distance between the inside, front wall and nozzle surface is so large that a capillary effect is excluded.
A heating device is arranged to support the evaporation in the trough-shaped area when the operating temperature of the ink print head is not sufficient to generate sufficient solvent vapors.
It is also possible to arrange the heater around the nozzle. This heating device is particularly advantageous if a bubble jet ink print head is used, the ink of which is mixed together in a known manner on a water basis.

Die Erfindung wird nachstehend am Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Es zeigen:

Fig. 1

Eine perspektivische Ansicht eines Tintendruckkopfes mitGehäuse; im Frontbereich teilweise geschnitten,

Fig. 2

eine perspektivische Ansicht eines Tintendruckkopfes mitGehäuse und aufgesetzter Dichtkappe; stufenweise geschnitten,

Fig. 3

einen Längsschnitt durch einen Tintendruckkopf entlangeiner Düsenreihe mit gleichen Düsen,

Fig. 4

einen Längsschnitt durch einen Tintendruckkopf mit aufgesetzterDichtkappe entlang einer Düsenreihe mit unterschiedlichengroßen Düsen.

The invention is explained in more detail below using the exemplary embodiment.
Show it:

Fig. 1

A perspective view of an ink printhead with a housing; partially cut in the front area,

Fig. 2

a perspective view of an ink printhead with housing and attached sealing cap; gradually cut,

Fig. 3

a longitudinal section through an ink print head along a row of nozzles with the same nozzles,

Fig. 4

a longitudinal section through an ink print head with a sealing cap attached along a row of nozzles with different sized nozzles.

Die Figuren sind zur Erleichterung der Darstellung und des Verständnissesschematisiert gezeichnet.The figures are for ease of illustration and understandingdrawn schematically.

Gemäß Fig. 1 ist ein Tintendruckkopf 2 in einem Gehäuse 1 gelagert.Der Tintendruckkopf 2 weist vier Düsenreihen 22 mit Düsen 221 fürTinte 31 und Düsen 26, 261 für Lösungsmittel 41 auf, siehe auch Fig.3.Eine Heizvorrichtung 123 dient zur Erzeugung von Lösungsmitteldämpfen411. In die Frontwand 11 des Gehäuses 1 sind schlitzförmige Öffnungen111 eingeformt. Die Schlitze 111 fluchten mit den Düsenreihen22 in Tintenflugrichtung. Die Breite b eines Schlitzes 111 ist gegenüberdem Durchmesser d einer Düse 221, 26 so viel größer gestaltet, daßdie Tintentropfen unbehindert den Schlitz 111 passieren können.
Der Durchmesser e einer vergrößerten Düse 261 für Lösungsmittel 41ist so bemessen, daß der Vorraum 12 genügend schnell mit Lösungsmittel41 gefüllt und durchspült wird. Der Vorraum 12 wird durch dasVolumen zwischen Frontwand 11 und Düsenfläche 21 gebildet.1, anink print head 2 is mounted in ahousing 1. Theink print head 2 has four rows ofnozzles 22 withnozzles 221 forink 31 andnozzles 26, 261 for solvent 41, see also FIG. 3. Aheating device 123 is used to generatesolvent vapors 411. Slot-shapedopenings 111 are formed in thefront wall 11 of thehousing 1. Theslots 111 are aligned with thenozzle rows 22 in the ink flight direction. The width b of aslot 111 is so much larger than the diameter d of anozzle 221, 26 that the ink drops can pass through theslot 111 unhindered.
The diameter e of anenlarged nozzle 261 for solvent 41 is dimensioned such that the vestibule 12 is filled with solvent 41 and rinsed through sufficiently quickly. The vestibule 12 is formed by the volume between thefront wall 11 and thenozzle surface 21.

Entsprechend Fig. 2 wird die Tinte 31 aus einem Behälter 3 über einengemeinsamen Tintenversorgungskanal 251 zu einem individuellenTintenversorgungskanal 25 und von diesem in eine Tintendruckkammer24 geleitet. Die Tintendruckkammer 24 wird durch nichtdargestellte Aktoren angetrieben. Bei einem Piezo-Tintendruckkopfsind das Piezowandler beziehungsweise -aktoren. Bei einem Bubble-Jet-Tintendruckkopfsind das Heizwiderstände in Form von Emitterwiderständenin Transistor-Treiberschaltkreisen. Aus der Tintendruckkammer24 gelangt die Tinte 31 durch einen Düsenkanal 23 zur Düsebeziehungsweise Düsenöffnung 221 und aus dieser auf einenAufzeichnungsträger.
Das Lösungsmittel 41 wird zwecks Erzeugung von Lösungsmitteldämpfen411 aus einem Behälter 4 über einen Lösungsmittelversorgungskanal29 zu einer Lösungsmitteldruckkammer 28 und von dieser übereinen Düsenkanal 27 zu einer Düse 26 geleitet, siehe dazu auchFig. 3.
Die Lösungsmitteldruckkammer 28 wird in gleicher Weise angetrieben,wie die Tintendruckkammer 24. Eine Spülung ist zwar grundsätzlichauch über diesen Weg möglich mit entsprechend größerer Ansteuerenergieund längerer Füllzeit für den Vorraum 12, aber nichteffektiv.2, theink 31 is fed from acontainer 3 via a commonink supply channel 251 to an individualink supply channel 25 and from there into anink pressure chamber 24. Theink pressure chamber 24 is driven by actuators, not shown. In the case of a piezo ink print head, these are piezo converters or actuators. In the case of a bubble jet print head, these are heating resistors in the form of emitter resistors in transistor driver circuits. Theink 31 passes from theink pressure chamber 24 through anozzle channel 23 to the nozzle ornozzle opening 221 and from there onto a recording medium.
The solvent 41 is passed from acontainer 4 via asolvent supply channel 29 to asolvent pressure chamber 28 and from there via anozzle channel 27 to anozzle 26 for the purpose of generatingsolvent vapors 411, see also FIG. 3.
Thesolvent pressure chamber 28 is driven in the same way as theink pressure chamber 24. In principle, flushing is also possible in this way, with a correspondingly greater actuation energy and longer filling time for the vestibule 12, but not effectively.

Zu diesem Zweck besteht eine weitere Verbindung vom Behälter 4durch einen vergrößerten Lösungsmittelkanal 291 über eine Pumpe 5zu einer vergrößerten Düsenöffnung 261 in den Vorraum 12. Der Vorraum12 ist beim Spülvorgang mittels einer auf die Frontwand 11 aufgesetztenDichtkappe 8 abgedeckt, siehe dazu auch Fig. 4.
Die Dichtkappe 8 sitzt mit einer umlaufenden Wischlippe 81 auf derFrontfläche der Frontwand 11 kraftschlüssig auf. In der Dichtkappe 8 isteine Saugplatte 82 auswechselbar befestigt, in der austretendes Lösungsmittel41 gebunden wird. Die Saugplatte 82 kann aus einem Vliesoder Schwamm bestehen. Der Rückfluß des zur Spülung dienendenLösungsmittels 41 erfolgt über die Düsen 262 in den Lösungsmittelkanal292, durch ein auswechselbares Filter 6 und durch einVentil 7 in den Behälter 4, vergleiche Fig. 4.
Die im Lösungsmittel 41 enthaltenen Tintenreste werden in dem Filter 6gebunden. Das Ventil 7 und die Pumpe 5 verhindern, daß Lösungsmittel41 während des Druckbetriebes über diesen Weg in denVorraum 12 gelangt.For this purpose, there is a further connection from thecontainer 4 through an enlargedsolvent channel 291 via apump 5 to anenlarged nozzle opening 261 in theantechamber 12. Theantechamber 12 is covered during the flushing process by means of asealing cap 8 placed on thefront wall 11, see also FIG 4.
The sealingcap 8 is non-positively seated on the front surface of thefront wall 11 with acircumferential wiper lip 81. Asuction plate 82 is interchangeably fastened in thesealing cap 8, in which escaping solvent 41 is bound. Thesuction plate 82 can consist of a fleece or sponge. The backflow of the solvent 41 used for rinsing takes place via thenozzles 262 into thesolvent channel 292, through anexchangeable filter 6 and through avalve 7 into thecontainer 4, cf. FIG. 4.
The ink residues contained in the solvent 41 are bound in thefilter 6. Thevalve 7 and thepump 5 prevent solvent 41 from getting into theantechamber 12 during this printing operation.

Wie den Fig. 3 und 4 weiter zu entnehmen ist, besteht der Vorraum 12aus einem im Randbereich liegenden trogförmigen Bereich 122 undeinem Bereich 121 vor den Tintendüsen 221. Die Bereiche 121 und122 sind über kapillarische Schlitze 124 miteinander verbunden, ausdenen die Lösungsmitteldämpfe vom Bereich 122 in den Bereich 121gelangen. Der Bereich 122 ist als umlaufender Kapillarraumausgebildet. In diesem befindet sich auch die Heizvorrichtung 123.
Die im Tintendruckkopf 2 schematisch dargestellten Behälter 3 für Tinte31 und Behälter 4 für Lösungsmittel 4 werden relativ klein gehaltenund sind durch geeignete Verbindungen in nicht näher gezeigter Weisemit entsprechend großen Außenbehältern verbunden3 and 4, the vestibule 12 consists of a trough-shapedarea 122 located in the edge area and anarea 121 in front of theink nozzles 221. Theareas 121 and 122 are connected to one another viacapillary slots 124, from which the solvent vapors are made fromarea 122 toarea 121. Thearea 122 is designed as a circumferential capillary space. Theheating device 123 is also located in this.
Thecontainers 3 forink 31 andcontainers 4 forsolvents 4, which are shown schematically in theink print head 2, are kept relatively small and are connected to correspondingly large outer containers in a manner not shown by suitable connections

Verwendete BezugszeichenReference symbols used

11

Gehäuse für TintendruckkopfHousing for ink printhead

1111

Frontwand des GehäusesFront wall of the housing

111111

schlitzförmige Öffnung/en in der Frontwand 11, Schlitzeslot-shaped opening (s) in thefront wall 11, slots

1212th

VorraumAnteroom

121121

Bereich des Vorraums 12 für Lösungsmitteldämpfe 411Area ofvestibule 12 forsolvent vapors 411

122122

trogförmiger Bereich des Vorraumes 12 für Lösungsmittel 41,Kapillarraumtrough-shaped area of the vestibule 12 for solvent 41,Capillary space

123123

HeizvorrichtungHeater

124124

Schlitz vom Bereich 122 zum Bereich 121Slot fromarea 122 toarea 121

22nd

TintendruckkopfInk printhead

2121

Düsenfläche des Tintendruckkopfes 2Nozzle area of theink print head 2

2222

Düsenreihe/n im Tintendruckkopf 2Row of nozzles in theink printhead 2

221221

Düsen bzw. Düsenöffnungen für Tinte 31Nozzles or nozzle openings forink 31

2323

Düsenkanäle zu den Tintendruckkammern 24Nozzle channels to theink pressure chambers 24

2424th

TintendruckkammerInk pressure chamber

2525th

TintenversorgungskanalInk supply channel

251251

gemeinsamer Tintenversorgungskanalcommon ink supply channel

2626

Düsen bzw. Düsenöffnungen für Lösungsmittel 41Nozzles or nozzle openings forsolvents 41

261261

vergrößerte Düse bzw. Düsenöffnung für Lösungsmittel 41,zufließendenlarged nozzle or nozzle opening for solvent 41,inflowing

262262

vergrößerte Düse bzw. Düsenöffnung für Lösungsmittel 41,abfließendenlarged nozzle or nozzle opening for solvent 41,draining away

2727

Düsenkanäle zur Lösungsmitteldruckkammer 28Nozzle channels to thesolvent pressure chamber 28

2828

LösungsmitteldruckkammerSolvent pressure chamber

2929

LösungsmittelversorgungskanalSolvent supply channel

291291

vergrößerter Lösungsmittelversorgungskanal, zufließendenlarged solvent supply channel, flowing in

292292

vergrößerter Lösungsmittelkanal, abfließendenlarged solvent channel, draining

33rd

Behälter für TinteInk containers

3131

Tinteink

44th

Behälter für LösungsmittelContainers for solvents

4141

Lösungsmittel für TinteInk solvent

411411

LösungsmitteldämpfeSolvent vapors

55

Pumpepump

66

Filterfilter

77

Ventil im Kanal 262Valve inchannel 262

88th

DichtkappeSealing cap

8181

WischlippeWiper lip

8282

SaugplatteSuction plate

bb

Breite der Schlitze 111Width of theslots 111

dd

Durchmesser der Düsen 221, 26Diameter of thenozzles 221, 26

ee

Durchmesser der vergrößerten Düsen 261, 262Diameter of theenlarged nozzles 261, 262

Claims (7)

1. An arrangement for keeping clean the nozzles of an ink print head, inparticular of an ink print head with a large number of nozzles having, infront of its nozzle area, an anteroom that is closed by a front wall of the inkprint head housing in which openings are provided in front of the nozzlesthat are bigger than the diameter of a nozzle opening,
   characterized by the following features:

   the anteroom (12) is connected by at least one nozzle (26, 261, 262) andthe associated channels (27, 29, 291, 292) with a receptacle (4) for solvent(41) for the ink (31), at least one nozzle (261, 262) and the channel(291, 292) assigned to it being bigger than the other nozzles (221, 26)and their respective channels (23,27),
   said nozzle (26, 261, 262) being closable by means of a valve (7),
   that a pump (5) being arranged in at least one channel (27, 291, 292),that a replaceable filter (6) being arranged in at least one channel (292);

   the openings (111) in the front wall (11) have the form of oblong slots,one slot being provided for each line of nozzles (22) of the ink printhead (2) composed of ink print modules;

   the anteroom (12) has a trough-shaped area (122) for the solvent (41)and an area (121) for the solvent vapours (411), the trough-shaped area(122) being formed as a capillary space with capillary slits (124) to thearea (121) for the solvent vapours and being provided with a heating deviceand the area (121) for the solvent vapours being dimensioned insuch manner that a capillary effect is excluded;

   a sealing cap (8) for the front wall (11) with the openings (111) is adjustablyprovided adjacent to the housing (1).
2. An arrangement according to Claim 1,characterized in thatthe nozzle (26, 261, 261) and the associated channel (27, 291, 292) for thesolvent (41) are integrated in the ink print head (2).
3. An arrangement according to Claim 1,characterized in thatthe drive for at least one nozzle (26) is formed analogously to the drive forthe ink nozzles (221).
4. An arrangement according to Claim 1,characterized in thatthe nozzle (26, 261, 261) and the associated channel (27, 291, 292) for thesolvent (41) are formed into the housing (1).
5. An arrangement according to Claim 1,characterized in thata heating device (123) is arranged in the area of nozzle (262).
6. An arrangement according to Claim 1,characterized in thatthe sealing cap (8) is provided with a wiping lip (81).
7. An arrangement according to Claim 1,characterized in thata replaceable suction plate (82) is provided in the sealing cap (8).

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