DE19803836C2 - Verfahren und Tintendrucker zum Drucken von Zeichen, Bildern u. dgl. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Drucken von Zeichen, Bildern u. dgl. mit einem Tintendrucker gemäß den einleitenden Merkmalen der Patentan­ sprüche 1 und 3.

Ein Verfahren bzw. ein Drucker ist aus der DE 32 15 276 C2 bekannt. Der bekannte Tintenstrahldrucker arbeitet mit einer Eingabe-Einrichtung zum Eingeben von digita­ len Bildsignalen, einer Aufzeichnungseinrichtung mit einem ersten und einem zwei­ ten Vollzeilen-Tintenstrahlaufzeichnungskopf und mit einer Aufzeichnungs-Steuer­ einrichtung zur Zuführung von Bildsignalen zu der Aufzeichnungseinrichtung. Es soll auf einfache Weise sowohl eine Feinbild-Aufzeichnung mit besonders hoher Bild­ qualität als auch eine Normalbild-Aufzeichnung mit normaler Bildqualität durchge­ führt werden können. Hierzu ist es bekannt, daß der erste Tintenstrahl- Aufzeichnungskopf eine größere Anzahl von Tintendüsen aufweist als der zweite Aufzeichnungskopf und daß die Aufzeichnungs-Steuereinrichtung eine Bildelement­ dichte-Änderungsschaltung umfaßt, wobei ein Taktgenerator zum Erzeugen eines ersten und eines zweiten Taktsignals eingesetzt wird, deren Taktfrequenzen propor­ tional zur Anzahl der Tintendüsen gewählt und über Zwischenspeichereinrichtungen den entsprechenden Tintenstrahl-Aufzeichnungsköpfen zuführbar sind. Nachteilig ist hierbei ein erhöhter Aufwand an elektronischen Bausteinen, die nicht zur Vereinfa­ chung beitragen.

Außerdem betrifft der Gegenstand der DE 32 15 276 C2 einen Tintenstrahldrucker mit Vollzeilen-Druckköpfen, d. h. er steht im Gegensatz zu einem Tintendrucker, der mit hin- und herbewegbaren Tintendüsenköpfen arbeitet.

Aus der EP 0 803 362 A2 ist ein Tintendrucker mit einem System kommunizierender Röhren und einer Niveauregelung bekannt, die sich in einem stationären ersten Tin­ tenflüssigkeitstank befindet. Auf dem Schlitten des Düsenkopfes ist zusätzlich ein geschlossener Hilfstank angeordnet, dem Tinte unter Abbau des Luftdrucks zuge­ führt wird. Der jeweils für eine Tintenfarbe einem einzigen Düsenkopf zugeordnete Hilfstank wird mit gleicher Druckintensität betrieben. Der Düsenkopf wird vom Boden des Hilfstanks mittels einer rohrförmigen Leitung versorgt, und liegt mit seinen Dü­ senöffnungen höher als Tintenspiegel im Hilfstank. Dadurch wird ein Gleichgewicht zwischen der Kapillarspannung an der Düsenöffnung und der statischen Höhe der Tintensäule erzeugt, so daß kerne Tinte aus den Düsen austreten kann. Es wird da­ her stets ein Meniskus an der Düsenöffnung angestrebt. dadurch wird keinerlei In­ tensitätssteigerung an den Düsenaustritten erzielt und das Schriftbild kann prozentu­ al nur aus verschiedenen Farben zusammengesetzt werden.

Außerdem wird noch auf die DE 25 24 757 B2 hingewiesen, aus der ein Tintendruc­ ker bekannt ist, mit einem Zwischenbehälter, der einem Schreibkopf unmittelbar vor­ geschaltet ist und in dem das Tintenniveau einstellbar ist durch die verstellbare Höhe eines Überlaufs. Dadurch soll ein konstanter Vordruck in der Tinte für die Übertra­ gung derselben auf den Aufzeichnungsträger geschaffen werden. Der konstante Vordruck soll über eine gasfrei gehaltene Tinte gesichert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verfahren sowie eine Vorrichtung an­ zugeben, so dass bei einem Tintendrucker mit mehreren Düsenköpfen auf einfache Art und Weise unterschiedliche Tropfenvolumina erzeugt werden können, um die dadurch beim Drucken entstehenden Intensitätsunterschiede zur Erzeugung von Feinbildern zusätzlich zu Normalbildern oder von Graustufen auszunutzen.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Verfahrensschritte gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Dieses Verfahren stellt eine Tropfenvolumen-Steuerung dar. Dadurch ergibt sich pro Düsenkopf ein Intensitäts-Unterschied, der zum Druc­ ken von Feinbildern oder von Normalbildern ausgenutzt werden kann, wobei selbst verschiedene Farbtöne bei Verwendung nur einer Farbe der Tintenflüssigkeit erzeugt werden können. Ein gleichmäßiger Abdruck kann schon dadurch erzielt werden, in­ dem der Tintenspiegel konstant gehalten wird. Anstatt von mehreren Farben kann ein Druck in Graustufen realisiert werden, der einem Schwarz-Weiß-Photo nahe­ kommt.

Eine Variationsmöglichkeit ergibt sich dabei in solchen Grenzen, daß der Tintenspie­ gel eines dem Düsenkopf unmittelbar vorgeschalteten Tintenflüssigkeitstanks stän­ dig zwischen 15 und 40 mm tiefer als der Düsenkopf gehalten wird.

Der Tintendrucker selbst ist dahingehend zum Drucken von Zeichen, Bildern und dgl. auf einen Aufzeichnungsträger gestaltet, mit zumindest zwei gegenüber dem Auf­ zeichnungsträger beabstandet hin- und herbewegbaren Tintendüsenköpfen, die in Reihe angeordnete Düsen aufweisen, aus denen einzelne Tintentropfen druckge­ steuert abschießbar sind, mit zumindest zwei jeweils einem Düsenkopf zugeordne­ ten, allseitig geschlossenen, entlüftbaren Tintenflüssigkeitstanks, die den Düsen­ köpfen jeweils unmittelbar vorgeschaltet sind und aus denen die der Düsenköpfe durch Druckförderung von Tintenflüssigkeit in Verbindungsleitungen gespeist wer­ den, wobei die Tintenflüssigkeitstanks gegenüber den Düsenköpfen tiefer angeord­ net sind, um jeweils in der Tintenzuführung zum Düsenkopf einen Unterdruck zu er­ zeugen,
wobei in jedem der Flüssigkeitstanks der Tintenspiegel auf eine Vorbestimmte, kon­ stante Höhe regelbar ist und
wobei die Höhe dieses Tintenspiegels in Abhängigkeit von einer je Tintenflüssigkeit geforderten Intensität des Ausstoßdrucks in einem Düsenkanal bzw. Düsenausgang des jeweiligen Düsenkopfes gehalten wird.

In der einzigen Figur der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darge­ stellt, das nachfolgend näher erläutert wird. Die Figur zeigt einen Längsschnitt durch den Tintendrucker mit der Tintenversorgung aus zwei Vorratstanks und mit zwei Düsenköpfen als System-Darstellung.

Ein Druckergestell ist mit Seitenwänden 1 und 2 ausgestattet und nimmt in zwischen den Seitenwänden 1 und 2 gebildeten Aufnahmetaschen 3 und 4 jeweils einen Vor­ ratstank 5 für Tintenflüssigkeit 6 auf. Ein erster stationärer Tintenflüssigkeitstank 7 großer Kapazität ist leicht zugänglich an der linken Seitenwand 1 (oder in einer dort geformten Ausnehmung) angeordnet. Vor einem üblichen (nicht gezeigten) Schreib­ widerlager ist ein Schlitten 8 mit einem oder mehreren Düsenköpfen 9, 10 usw. hin- und herverfahrbar. Düsenkanäle 11 (im Ausführungsbeispiel in einer Anzahl von 128 Düsen pro Düsenkopf 9, 10) sind an einen auf dem Schlitten 8 mitgeführten Schlit­ tentank 12 bzw. 13, als zweiter Tintenflüssigkeitstank, angeschlossen. Die Schlit­ tentanks 12 bzw. 13 besitzen eine weitestgehend verminderte Kapazität, um eine geringe, zu bewegende Masse zu schaffen.

Die Tintenflüssigkeit 6 wird mittels einer ersten Pumpe 14 aus zumindest einem Vor­ ratstank 5, der vom Benutzer im Druckergestell 1, 2 leicht zugänglich auswechselbar ist, über eine Verbindungsleitung 15 dem ebenfalls von außen am Druckergestell 1, 2 zugänglichen, ersten, allseitig geschlossenen, entlüftbaren Tintenflüssigkeitstank 7 zugeführt. Der Tintenspiegel 16 ist mittels einer Niveauregelung 17 in dem ersten, stationären Tintenflüssigkeitstank 7 regelbar. Die Regelung erfolgt mittels eines obe­ ren Niveau-Sensors 18a und eines unteren Niveau-Sensors 18b, die die erste Pum­ pe 14 ein- bzw. ausschalten. Vom ersten stationären Tintenflüssigkeitstank 7 wird die Tintenflüssigkeit 6 mittels kommunizierender, flexibler Schlauchrohre 19 und/­ oder 20, die jeweils einem Düsenkopf 9 bzw. 10 einzeln zugeordnet sind, in den je­ weiligen Schlittentank 12 bzw. 13, die beide von geringer Kapazität sind, in Abhän­ gigkeit des augenblicklich herrschenden Tintenspiegels 16 im ersten Tintenflüssig­ keitstank 7, gefördert.

Dieser erste, stationäre Tintenflüssigkeitstank 7 ist mit einer Nebenkammer 21 mit­ tels einer Filterwand 22 von einer Hauptkammer 23 getrennt, wobei von den Düsen­ köpfen 9 bzw. 10 abgesaugte Tintenflüssigkeit 6 in die Nebenkammer 21 zurückge­ führt wird.

An den allseitig verschlossenen, zweiten Tintenflüssigkeitstank, den Schlittentank 12 bzw. 13, ist ein abhängig betätigbares Belüftungsventil 24 bzw. 25 angeschlossen.

Ebenso befindet sich am ersten, stationären Tintenflüssigkeitstank 7 am Ende einer Ventilleitung 26 ein Belüftungsventil 27, das der Hauptkammer 23 zugeordnet ist.

Der Schlitten 8 mit zumindest einem Düsenkopf 9 ist in eine Absaugstation 28 dec­ kungsgleich und dichtend über jeweils ein elastisches Mundstück 29 bzw. 30 ver­ fahrbar und die Tintenflüssigkeit 6 ist mittels einer zweiten Pumpe 31 bei an das Mundstück 29 bzw. 30 jeweils angeschlossenem bzw. an den jeweiligen Schlit­ tentank 12 bzw. 13 jeweils angeschlossenen und jeweils verschlossenem Belüf­ tungsventil 24 bzw. 25 absaugbar. Eine Verbindungsleitung 32 führt von der zweiten Pumpe 31 in die Nebenkammern 21.

Bei geschlossenem Belüftungsventil 34 bzw. 35 des Mundstücks 29 bzw. 30 ist mit­ tels der zweiten Pumpe 31 an das Mundstück 29 bzw. 30 jeweils kurzzeitig ein Un­ terdruck anlegbar, wonach zeitlich verschoben das Belüftungsventil 24 bzw. 25 je­ weils geöffnet wird. Eine Verbindungsleitung 33 führt von der zweiten Pumpe 31 je­ weils zu einem Mundstück 29 bzw. 30.

Der Druckvorgang erfolgt über den Düsenkopf 9 bzw. 10 jeweils mittels aus dem Schlittentank 12 bzw. 13 entnommener Tintenflüssigkeit 6, die jeweils über die kom­ munizierenden Schlauchrohre 19 bzw. 20 aus der Hauptkammer 23 des ersten Tin­ tenflüssigkeitstanks 7 unverzüglich niveaugleich ersetzt wird.

Bei Verwendung mehrerer Farben der Tintenflüssigkeit 6 ist für jede Farbe jeweils ein eigener (erster) Tintenflüssigkeitstank 7a mit einem auswechselbaren Vorrat­ stank 5a, einer ersten vorgeschalteten Pumpe 14a, einer (starren) Verbindungslei­ tung 15a bis in eine Hauptkammer 23a des ersten Tintenflüssigkeitstanks 7a, einem an die Hauptkammer 23a über eine Ventilleitung 26a angeschlossenen Belüftungs­ ventil 27a und eine Verbindungsleitung 32a der zweiten Pumpe 31 in die Neben­ kammer 21a sowie jeweils eine Verbindungsleitung 33a zu einem Mundstück 29 bzw. 30.

Die Funktionsweisen sind im einzelnen:

a) Tintenversorgung der Düsenköpfe vor Druckbeginn und während des Druckens

Der Vorratstank 5 ist mit seiner Tintenflüssigkeit vom Benutzer leicht auswechselbar. Die erste Pumpe 14 fördert die Tintenflüssigkeit 6 durch die Verbindungsleitung 15 in den ersten Tintenflüssigkeitstank 7. In diesem steigt der Tintenspiegel 16 an, bis der obere Niveau-Sensor 18a das Erreichen der Soll-Höhe an eine Steuerung des Tin­ tendruckers meldet. Die Steuerung schaltet die erste Pumpe 14 ab. Anschließend werden die Belüftungsventile 24 bzw. 25 und 34 bzw. 35 geschlossen. Der Schlitten 8 wird (in der Zeichnung nach links) verfahren bis die Düsenköpfe 9 bzw. 10 dec­ kungsgleich und dichtend auf die Mundstücke 29 bzw. 30 aufgesetzt sind. Danach wird an die Mundstücke 29 bzw. 30 durch Einschalten der zweiten Pumpe 31 über die Verbindungsleitungen 33, 33a, ein Unterdruckpotential angelegt. Dieser Ablauf veranlaßt, daß die Tintenflüssigkeit 6 in das flexible Schlauchrohr 19 bzw. 20 schnell einströmt. Danach wird die erste Pumpe 14 über die Steuerung ausgeschaltet und die Belüftungsventile 24 bzw. 25 werden geöffnet. Jetzt fließt die Tintenflüssigkeit 6 vom ersten Tintenflüssigkeitstank 7 bzw. 7a durch das flexible Schlauchrohr 19 bzw. 20 zu dem Schlittentank 12 (bzw. 13). Die Strömung hält so lange an, bis der Tinten­ spiegel indem Schlittentank 12 so hoch ist wie der Tintenspiegel im ersten Tinten­ flüssigkeitstank 7a. Dasselbe gilt für den Schlittentank 13 in bezug auf den ersten Tintenflüssigkeitstank 7. Während der beschriebenen Vorgänge ist die Niveaurege­ lung 17, bestehend aus der ersten Pumpe 14, einem Schwimmer 36, dem oberen Niveau-Sensor 18a, dem unteren Niveau-Sensor 18b und der Steuerung, andauernd in Betrieb. Jede entnommene Tintenmenge führt zu einer Absenkung des Tinten­ spiegels 16 im ersten, stationären Tintenflüssigkeitstank 7 bzw. 7a, wodurch jeweils der Schwimmer 36 absinkt. Bei Erreichen des unteren Niveau-Sensors 18b fließt wieder Tintenflüssigkeit 6 durch Einschalten der ersten Pumpe 14 bzw. 14a nach, bis der Tintenspiegel 16 den Schwimmer 36 so weit angehoben hat, daß der obere Niveau-Sensor 18a das Erreichen des Soll-Niveaus meldet und die erste Pumpe 14 bzw. 14a ausschaltet.

Zur Speisung der Düsenköpfe 9 bzw. 10 werden die Belüftungsventile 34 bzw. 35 in der Absaugstation 28 geschlossen und an die Mundstücke 29 bzw. 30 wird erneut ein Unterdruckpotential gelegt. Daraufhin strömt Tintenflüssigkeit 6 schnell aus den Schlittentanks 12 bzw. 13 durch Kopfleitungen 37 bzw. 38 in die Düsenköpfe 9 bzw. 10 ein. Nach Abschalten des Unterdruckpotentials und Öffnen der Belüftungsventile 34 bzw. 35 ist der Tintendrucker zum Drucken bereit.

Während des Druckens wird Tintenflüssigkeit 6 (erste Farbe 6a) durch die Düsen­ köpfe 9 bzw. 10 aus den Schlittentanks 12 bzw. 13 fortlaufend entnommen. Mit glei­ cher Intensität wird die Tintenflüssigkeit 6 vom ersten, stationären Tintenflüssigkeit­ stank 7 bzw. 7a durch die flexiblen Schlauchrohre 19 bzw. 20 nachgefördert, da der Tintenflüssigkeitstank 7 bzw. 7a und die Schlittentanks 12 bzw. 13 über die flexiblen Schlauchrohre 19 bzw. 20 und einer Schlauchhalterung 39 in jeder Position des Schlittens 8 ein kommunizierendes Rohrsystem bilden. Dadurch wird außerdem ein geschlossenes Tintenflüssigkeits-System unterstützt. Die Tintenflüssigkeitstanks 7 bzw. 7a stehen ständig unter der Höhendifferenz 40 und bilden zusammen mit den Schlittentanks 12 bzw. 13 entsprechend unterschiedliche Druckpotentiale wie die Höhenspiegel-Markierungen zeigen, wobei der Schlittentank 12 zum Tintenflüssig­ keitstank 7a und der Schlittentank 13 zum Tintenflüssigkeitstank 7 niveaugleich ge­ halten ist.

b) das Tinten-Recycling-System

Zum Reinigen der Düsenköpfe 9 bzw. 10 fährt der Schlitten 8 mit den auf diesem befestigten Düsenköpfen 9 bzw. 10 deckungsgleich unter Abdichtung auf die elasti­ schen Mundstücke 29 bzw. 30 in der Absaugstation 28. Nach Anlegen eines Unter­ druckpotentials an die Mundstücke 29 bzw. 30 durch Einschalten der zweiten Pumpe 31 wird aus den Düsenköpfen 9 bzw. 10 über die Verbindungsleitungen 33, 33a Tintenflüssigkeit 6 abgesaugt. Die abgesaugte Tintenflüssigkeit 6 gelangt durch die Verbindungsleitungen 33, 33a und die zweite Pumpe 31 in die Nebenkammer 21 bzw. 21a des ersten, stationären Tintenflüssigkeitstanks 7 bzw. 7a. Aus der Neben­ kammer 21 bzw. 21a fließt die mit Partikeln belastete Tintenflüssigkeit 6 durch die Filterwand 22 in die reine Menge der Tintenflüssigkeit 6 der Hauptkammer 23 bzw. 23a und steht dort zum Drucken zur Verfügung. In der Nebenkammer 21 bzw. 21a zurückgehaltene Ablagerungen können in größeren Zeitabständen entfernt werden.

c) Mehrfarben-Ausführung

Als Ausführungsform des Tintendruckers für eine mehrfarbige Schreibweise mit den Grundfarben gilt die gleiche Wirkungsweise wie vorstehend beschrieben. Für eine zweite (und jede weitere) Farbe 6b kommt lediglich außer den zusätzlichen Vorrats­ tanks 5a jeweils der weitere Tintenflüssigkeitstank 7a mit der Verbindungsleitung 15a, mit dem Belüftungsventil 27a, der Ventilleitung 26a und der weiteren "ersten" Pumpe 14a hinzu.

Claims (3)

1. Verfahren zum Drucken von Zeichen, Bildern und dgl. mit einem Tintendrucker auf einen Aufzeichnungsträger, mit zumindest zwei gegenüber dem Aufzeich­ nungsträger beabstandet hin- und herbewegbaren Tintendüsenköpfen, die in Reihe angeordnete Düsen aufweisen, aus denen einzelne Tintentropfen druckgesteuert abschießbar sind, mit zumindet zwei jeweils einem Düsenkopf (9, 10) zugeordneten, allseitig geschlossenen, entlüftbaren Tintenflüssigkeits­ tanks (12, 13), die den Düsenköpfen (9, 10) jeweils unmittelbar vorgeschaltet sind und aus denen die Düsen (11) der Düsenköpfe durch Druckförderung von Tintenflüssigkeit (6a, 6b) in Verbindungsleitungen (37, 38) gespeist werden, wobei in der Tintenzuführung eines jeden Düsenkopfes (9, 10) ein Unterdruck durch einen gegenüber dem Düsenkopf tiefer angeordneten Tintenflüssigkeits­ tank (12, 13) erzeugt wird, wobei in jedem der Tintenflüssigkeitstanks (12, 13) der Tintenspiegel (16, 16a) auf eine vorherbestimmte, konstante Höhe gere­ gelt wird, und wobei die Höhe dieses Tintenspiegels (16, 16a) in Abhängigkeit von einer je Tintenflüssigkeit (6a, 6b) geforderten Intensität des Ausstoß­ drucks in einem Düsenkanal bzw. Düsenausgang (11) des jeweiligen Düsen­ kopfes (9, 10) gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tintenspiegel eines dem Düsenkopf unmittelbar vorgeschalteten Tintenflüssigkeitstanks ständig zwischen 15 und 40 mm tiefer als der Düsen­ kopf gehalten wird.

3. Tintendrucker zum Drucken von Zeichen, Bildern und dgl. auf einen Aufzeich­ nungsträger, mit zumindest zwei gegenüber dem Aufzeichnungsträger beab­ standet hin- und herbewegbaren Tintendüsenköpfen, die in Reihe angeord­ nete Düsen aufweisen, aus denen einzelne Tintentropfen druckgesteuert ab­ schießbar sind, mit zumindest zwei jeweils einem Düsenkopf (9, 10) zugeord­ neten, allseitig geschlossenen, entlüftbaren Tintenflüssigkeitstanks (12, 13), die den Düsenköpfen (9, 10) jeweils unmittelbar vorgeschaltet sind und aus denen die Düsen (11) der Düsenköpfe durch Druckförderung von Tintenflüs­ sigkeit (6a, 6b) in Verbindungsleitungen (37, 38) gespeist werden, wobei die Tintenflüssigkeitstanks (12, 13) gegenüber den Düsenköpfen (9, 10) tiefer an­ geordnet sind, um jeweils in der Tintenzuführung zum Düsenkopf (9, 10) einen Unterdruck zu erzeugen,
wobei in jedem der Tintenflüssigkeitstanks (12, 13) der Tintenspiegel (16, 16a) auf eine vorherbestimmte, konstante Höhe regelbar ist, und
wobei die Höhe dieses Tintenspiegels (16, 16a) in Abhängigkeit von einer je Tintenflüssigkeit (6a, 6b) geforderten Intensität des Ausstoßdrucks in einem Düsenkanal bzw. Düsenausgang (11) des jeweiligen Düsenkopfes (9, 10) ge­ halten wird.