DE102004021852B4

DE102004021852B4 - Tintenstrahldruckvorrichtung mit Tintenniveauerfassung

Info

Publication number: DE102004021852B4
Application number: DE102004021852A
Authority: DE
Inventors: Chi-Lun Chen; Sheng-Lung Tsai
Original assignee: BenQ Corp
Current assignee: BenQ Corp
Priority date: 2003-07-07
Filing date: 2004-05-04
Publication date: 2007-03-15
Anticipated expiration: 2024-05-05
Also published as: CN1576014A; CN1313277C; US6799837B1; TW200502102A; TWI243757B; DE102004021852A1

Abstract

Druckvorrichtung (20), umfassend:
einen Druckkopf (40), umfassend:
eine Vielzahl von ersten Heizelementen (42) zum Erwärmen von Tinte, welche dem Druckkopf (40) zugeführt wird, um Blasen in der Tinte zu erzeugen und die Tinte durch entsprechende Düsen auszustoßen (43);
gekennzeichnet durch ein zweites Heizelement (44) zum Erwärmen der dem Druckkopf (40) zugeführten Tinte, wobei das zweite Heizelement (44) einer Hilfsdüse (45), ausgebildet auf dem Druckkopf (40), entspricht, wobei ein Widerstandswert des zweiten Heizelements (44) kleiner ist als der Widerstandswert jedes ersten Heizelements (42), wobei der niedrige Widerstandswert des zweiten Heizelements (44) ein Durchbrennen des zweiten Heizelements (44) und ein Erzeugen eines Leerlaufs bewirkt, wenn das Volumen der Tinte kleiner oder gleich einem vorbestimmten Niveau ist; und
eine Tintenvolumenerfassungsschaltung (50), welche elektrisch verbunden ist mit dem zweiten Heizelement (44), zum Bestimmen, ob das Volumen der dem Druckkopf (40) zugeführten Tinte kleiner oder gleich dem vorbestimmten Niveau ist, auf...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Tintenstrahldrucker, welcher geeignet ist zu einem Erfassen eines niedrigen Volumenniveaus von Tinte gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Herkömmlicherweise bewirkt bei einer Druckvorrichtung, wie etwa einen Tintenstrahldrucker, ein Tintenstrahldruckkopf ein Drucken eines Bildes auf einem Druckmedium durch Ausstoßen von Tinte, geliefert von einer mit Tinte gefüllten Tintenpatrone. Der Druckkopf enthält eine Vielzahl von Düsen zum Ausstoßen von Tinte auf das Druckmedium. Jede Düse hat mindestens ein entsprechendes Heizelement zum Erwärmen von Tinte, welche der Düse zugeführt wird, wobei Blasen in der Tinte entstehen, und zum Ausstoßen der Tinte aus den Düsen. Wenn die gesamte Tinte in der Tintenpatrone verbraucht ist, kann ein Drucken eines Bildes nicht fortgeführt werden. Daher ist es erforderlich, die alte Tintenpatrone gegen eine neue, welche mit Tinte gefüllt ist, auszutauschen, bevor die Tinte vollständig verbraucht ist, und die Tinte dem Tintenstrahldruckkopf zuzuführen. Jedoch wird der Benutzer der Druckvorrichtung manchmal nicht bemerken, dass das Tintenvolumenniveau niedrig ist, bis die Druckqualität sich verschlechtert hat. Der Benutzer hat keine Möglichkeit festzustellen, dass die Tinte im Begriff ist, in der Tintenpatrone vollständig verbraucht zu werden.

Aus der DE 691 30 301 T2 sind eine Druckvorrichtung sowie ein zugehöriges Verfahren vorbekannt, bei welchem ein erstes Heizelement vorgesehen ist, um Tinte durch eine Düse auszustoßen. Ein zweites Heizelement dient zum Erwärmen der zugeführten Tinte. Dabei kann das Erschöpfen der Tinte durch ein Durchbrennen des zweiten Heizelementes festgestellt werden. Dabei fließt jedoch ein konstanter Strom, wodurch sich eine Widerstandserhöhung ergibt, wenn die Temperatur ansteigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckvorrichtung sowie ein Verfahren zum Erwärmen eines Druckkopfs einer Druckvorrichtung zu schaffen, welche bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellbarkeit eine sichere Feststellbarkeit des Fehlens von Tinte ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombinationen der unabhängigen Ansprüche gelöst, die jeweiligen Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Wie aus der nachfolgenden genauen Beschreibung deutlicher ersichtlich, hat die in den Ansprüchen dargelegte Druckvorrichtung ein zweites Heizelement mit dem einzigen Zweck durchzubrennen, wenn das Tintenvolumen kleiner ist als ein vorbestimmtes Niveau.

Im Folgenden wird die Erfindung weiter beispielhaft erläutert, wobei eine Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung erfolgt; es zeigt:
1 ein Blockdiagramm eines Rechners, welcher mit einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung kommuniziert;
2 ein detailliertes Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Tintenvolumenniveauerfassung;
3 eine Vielzahl von Düsen und Hilfsdüsen (bzw. Dummy-Düsen), ausgebildet in dem erfindungsgemäßen Druckkopf; und
4 ein Flussdiagramm einer Bestimmung des Tintenvolumenniveaus gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung.
1 zeigt ein Blockdiagramm eines Rechners 10, welcher mit einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung 20 kommuniziert. Die Druckvorrichtung 20 umfasst einen Mikroprozessor 25 zum Kommunizieren mit dem Rechner 10 und zum Steuern einer Kopftreiberschaltung 30. Die Kopftreiberschaltung 30 sendet eine Vielzahl von Druck- und Nicht-Drucksignalen an einen Druckkopf 40, wodurch der Druckkopf 40 zum Ausstoßen von Tinte auf ein Druckmedium gesteuert wird. Die Druckvorrichtung 20 umfasst ferner eine Tintenvolumenerfassungsschaltung 50, elektrisch verbunden mit dem Druckkopf 40, der Kopftreiberschaltung 30 und dem Mikroprozessor 25. Wie nachfolgend genauer erläutert, wird die Tintenvolumenerfassungsschaltung 50 gesteuert durch die Kopftreiberschaltung 30, um zu bestimmen, ob ein Volumenniveau von Tinte, welche dem Druckkopf 40 zugeführt wird, unter ein bestimmtes Niveau gefallen ist. Die Tintenvolumenerfassungsschaltung 50 benachrichtigt dann den Mikroprozessor 25 über den Status des Tintenvolumenniveaus.
2 zeigt ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Tintenvolumenniveauerfassung. 3 zeigt eine Vielzahl von Düsen 43 und eine Hilfsdüse 45, ausgebildet auf dem erfindungsgemäßen Druckkopf 40. Der Druckkopf 40 umfasst eine Vielzahl von ersten Heizelementen 42 entsprechend der Vielzahl von Düsen 43. Jede Düse 43 hat mindestens ein entsprechendes erstes Heizelement 42 zum Erwärmen von Tinte, welche der Düse 43 zugeführt wird, wobei Blasen in der Tinte entstehen, und Ausstoßen von Tinte von der Düse 43. Die auf dem Druckkopf 40 ausgebildete Hilfsdüse 45 wird nicht verwendet zum Ausstoßen von Tinte, und ein zweites Heizelement 44 entsprechend der Hilfsdüse 45 wird verwendet zum Testen eines Volumenniveaus der Tinte, welche dem Druckkopf 40 zugeführt wird.
Die Kopftreiberschaltung 30 umfasst einen Heizelementtreiber 36 zum Empfangen von Steuersignalen von einem Steuerlogikblock 34 und zum Treiben der ersten Heizelemente 42 und des zweiten Heizelements 44 gemäß den Steuersignalen. Die Kopftreiberschaltung 30 umfasst ferner eine Leistungsversorgung 32 zum Zuführen von Leistung zu dem Heizelementtreiber 36.
Die ersten Heizelemente 42 und das zweite Heizelement 44 können allesamt ausgebildet sein unter Verwendung von Widerständen. Ein Widerstandswert des zweiten Heizelements 44 sollte kleiner sein als die Widerstandswerte jedes der ersten Heizelemente 42. Wenn der Heizelementtreiber 36 die ersten Heizelemente 42 und das zweite Heizelement 44 mit Treiber- bzw. Ansteuersignalen aktiviert, weisen die Treiber- bzw. Ansteuersignale einen Spannungswert V auf. Gemäß dem Ohm'schen Gesetz ist durch die Gleichung V = I·R ein Zusammenhang gegeben zwischen einem Strom I, welcher durch jedes der ersten Heizelemente 42 oder das zweite Heizelement 44 fließt, und dem Widerstand R davon. Daher fließt aufgrund der Tatsache, dass das zweite Heizelement 44 einen niedrigeren Widerstandswert als die ersten Heizelemente 42 aufweist, ein größerer Strom durch das zweite Heizelement 44. Ein Betrag einer Leistung P, welcher durch jeden Widerstand verloren geht, kann berechnet werden anhand der Gleichung P = I²·R. Da ein größerer Strom durch das zweite Heizelement 44 als durch jedes erste Heizelement 42 fließt, verbraucht das zweite Heizelement 44 einen größeren Leistungsbetrag und wird wärmer als die ersten Heizelemente 42.
Da die ersten Heizelemente 42 und das zweite Heizelement 44 in Kontakt sind mit der Tinte, welche dem Druckkopf 40 zugeführt wird, wird jede Wärme, erzeugt durch die ersten Heizelemente 42 und das zweite Heizelement 44, aufgenommen durch die Tinte, wodurch die Temperatur der Tinte ansteigt. Wenn das Volumenniveau der Tinte sehr hoch ist, steigt die Gesamttemperatur der Tinte nur um einen kleinen Betrag infolge von Wärme von den ersten Heizelementen 42 und dem zweiten Heizelement 44 an. Jedoch erhöht, wenn das Volumenniveau der Tinte sehr niedrig ist, jede Wärme, erzeugt durch die ersten Heizelemente 42 oder das zweite Heizelement 44, die Temperatur der Tinte um einen großen Betrag. Zusätzlich zu dem niedrigeren Widerstandswert ist das zweite Heizelement 44 derart ausgelegt, dass es eine höhere Empfindlichkeit gegenüber Wärme aufweist als jedes der ersten Heizelemente 42. Daher wird, wenn das Volumenniveau der Tinte kleiner oder gleich einem vorbestimmten Niveau ist, die Temperatur der Tinte sehr hoch und bewirkt ein Durchbrennen des zweiten Heizelements 44. Die Kombination dessen, dass das zweite Heizelement 44 wärmer wird als die ersten Heizelemente 42 infolge seines kleinen Widerstands, und der Empfindlichkeit des zweiten Heizelements 44 gegenüber Wärme, bewirkt ein Durchbrennen des zweiten Heizelements 44, bevor irgendeines der ersten Heizelemente 42 durchbrennt. Der Druckkopf 40 ist vorzugsweise ausgebildet auf einer Tintenpatrone eines Tintenstrahldruckers. Wenn das zweite Heizelement 44 durchbrennt, zeigt dies an, dass das Volumenniveau der Tintenpatrone zu niedrig ist und die Tintenpatrone gegen eine neue ausgetauscht werden sollte. Das bevorzugte Material für die ersten Heizelemente 42 und das zweite Heizelement 44 ist eine Tantal-Aluminium-Legierung (TaAl-Legierung), obwohl auch Polysilizium, Titan-Nitrid (TiN) oder Tantal-Nitrid (TaN) verwendet werden könnte.
Die in 2 dargestellte Tintenvolumenerfassungsschaltung 50 umfasst einen Schalter S, welcher elektrisch zwischen einen Stromspiegel 54 und das zweite Heizelement 44 geschaltet ist. Eine Wartungsschaltung 35 des Steuerlogikblocks 34 steuert den Schalter S zum Öffnen und Schließen, um die Tintenvolumenerfassungsschaltung 50 zu aktivieren. Die Wartungsschaltung 35 aktiviert vorzugsweise die Tintenvolumenerfassungsschaltung 50 während einer Düsenwartungsperiode des Druckkopfs 40, um die Wirkung beim Drucken zu minimieren, jedoch ist die Wartungsschaltung 35 ebenfalls fähig zu einem Aktivieren der Tintenvolumenerfassungsschaltung 50 zu einem beliebigen anderen Zeitpunkt.
Wenn der Schalter S geschlossen ist, ist der Stromspiegel 54 in elektrischem Kontakt mit dem zweiten Heizelement 44. Wenn das zweite Heizelement 44 noch richtig arbeitet (noch nicht durchgebrannt ist), fließt ein Strom Ia mit einem Betrag größer Null von dem Stromspiegel 54 durch das zweite Heizelement 44. Hingegen ist, wenn das zweite Heizelement 44 bereits durchgebrannt ist, der Strom Ia gleich Null, da das zweite Heizelement 44 als Leerlauf dient, wenn es durchgebrannt ist. Der Stromspiegel 54 spiegelt einen Strom Ia als einen Strom Ib, und eine Statusbestimmungsschaltung 52 misst den Strom Ib. Auf der Grundlage des Werts eines Stroms Ib gibt die Statusbestimmungsschaltung 52 ein Statussignal STATUS aus, welches den Zustand des zweiten Heizelements 44 anzeigt. Beispielsweise zeigt das Statussignal STATUS, wenn der Betrag eines Stroms Ib nicht Null ist, an, dass das Tintenvolumenniveau größer ist als das vorbestimmte Niveau, da das zweite Heizelement 44 noch nicht durchgebrannt ist. Hingegen zeigt das Statussignal STATUS, wenn der Betrag eines Stroms Ib gleich Null ist, an, dass das Tintenvolumenniveau kleiner oder gleich einem vorbestimmten Niveau ist, da das zweite Heizelement 44 durchgebrannt ist. Statt eines Messens eines Stroms, welcher durch das zweite Heizelement 44 fließt, könnte die Tintenvolumenerfassungsschaltung 50 auch eine Spannung über dem zweiten Heizelement 44 messen, um den Zustand des zweiten Heizelements 44 zu bestimmen.
Es sei verwiesen auf 4. 4 ist ein Flussdiagramm einer Bestimmung des Tintenvolumenniveaus gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung. In dem Flussdiagramm enthaltene Schritte werden nachfolgend erläutert.
Schritt 100: Einschalten der Druckvorrichtung 20;
Schritt 102: Eingeben von Druckdaten von dem Verarbeitungsrechner 10 in die Druckvorrichtung 20;
Schritt 104: Während des Druckverlaufs, Durchführen eines Düsenwartungsprozesses;
Schritt 106: Während des Düsenwartungsprozesses, Erfassen des Tintenvolumens unter Verwendung der Tintenvolumenerfassungsschaltung 50;
Schritt 108: Bestimmen, ob das Volumenniveau der dem Druckkopf 40 zugeführten Tinte kleiner oder gleich einem vorbestimmten Niveau ist; falls ja, Fortfahren mit Schritt 110; falls nein, Fortfahren mit Schritt 114;
Schritt 110: Da das Volumenniveau der Tinte kleiner oder gleich dem vorbestimmten Niveau ist, Informieren des Benutzers der Druckvorrichtung 20 darüber, dass das Tintenvolumenniveau niedrig ist;
Schritt 112: Bestimmen, ob der Benutzer den Druckprozess fortführen möchte. Dies gibt dem Benutzer die Möglichkeit, entweder die aktuelle Tintenpatrone gegen eine neue auszutauschen oder aber den Druckprozess zu beenden. Wenn der Benutzer wünscht ein Drucken fortzusetzen, Fortfahren mit Schritt 114; falls nicht, Fortfahren mit Schritt 116;
Schritt 114: Fortsetzen des Druckprozesses; und
Schritt 116: Ende.
Zusammenfassend umfasst die Druckvorrichtung 20 der vorliegenden Erfindung das zweite Heizelement 44, welches fähig ist zu einem Durchbrennen, wenn das Volumenniveau der dem Druckkopf 40 zugeführten Tinte kleiner oder gleich dem vorbestimmten Niveau ist. Wenn das Volumenniveau unter das vorbestimmte Niveau während eines Druckens fällt, benachrichtigt die Druckvorrichtung 20 den Benutzer darüber, dass die Tintenpatrone ausgetauscht werden sollte.

Claims

Druckvorrichtung (20), umfassend: einen Druckkopf (40), umfassend: eine Vielzahl von ersten Heizelementen (42) zum Erwärmen von Tinte, welche dem Druckkopf (40) zugeführt wird, um Blasen in der Tinte zu erzeugen und die Tinte durch entsprechende Düsen auszustoßen (43); gekennzeichnet durch ein zweites Heizelement (44) zum Erwärmen der dem Druckkopf (40) zugeführten Tinte, wobei das zweite Heizelement (44) einer Hilfsdüse (45), ausgebildet auf dem Druckkopf (40), entspricht, wobei ein Widerstandswert des zweiten Heizelements (44) kleiner ist als der Widerstandswert jedes ersten Heizelements (42), wobei der niedrige Widerstandswert des zweiten Heizelements (44) ein Durchbrennen des zweiten Heizelements (44) und ein Erzeugen eines Leerlaufs bewirkt, wenn das Volumen der Tinte kleiner oder gleich einem vorbestimmten Niveau ist; und eine Tintenvolumenerfassungsschaltung (50), welche elektrisch verbunden ist mit dem zweiten Heizelement (44), zum Bestimmen, ob das Volumen der dem Druckkopf (40) zugeführten Tinte kleiner oder gleich dem vorbestimmten Niveau ist, auf der Grundlage eines Zustands des zweiten Heizelements (44), wobei die Druckvorrichtung (20) ferner einen Schalter (S) umfasst, welcher elektrisch zwischen das zweite Heizelement (44) und die Tintenvolumenerfassungsschaltung (50) geschaltet ist, wobei der Schalter (S) gesteuert wird durch eine Steuerschaltung (34) der Druckvorrichtung (20), um die Tintenvolumenerfassungsschaltung (50) wahlweise zu aktivieren.
Druckvorrichtung (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tintenvolumenerfassungsschaltung (50) eine Strommessschaltung (52) zum Messen eines durch das zweite Heizelement (44) fließenden Stroms umfasst, um den Zustand des zweiten Heizelements (44) zu bestimmen.
Druckvorrichtung (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tintenvolumenerfassungsschaltung (50) eine Spannungsmessschaltung (52) zum Messen einer Spannung über dem zweiten Heizelement (44) umfasst, um den Zustand des zweiten Heizelements (44) zu bestimmen.
Druckvorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (34) der Druckvorrichtung (20) eine Wartungsschaltung (35) zum Steuern des Schalters (S) zum Aktivieren der Tintenvolumenerfassungsschaltung (50) während einer Düsenwartungsperiode des Druckkopfs (40) umfasst.
Druckvorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Heizelemente (42) und das zweite Heizelement (44) aus einer Tantal-Aluminium-Legierung (TaAl-Legierung) bestehen.
Druckvorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Heizelemente (42) und das zweite Heizelement (44) aus Polysilizium, Titannitrid (TiN) oder Tantalnitrid (TaN) bestehen.
Druckvorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur der dem Druckkopf (40) zugeführten Tinte ansteigt mit abnehmendem Volumen der Tinte und eine hohe Temperatur der Tinte, wenn das Volumen der Tinte kleiner oder gleich dem vorbestimmten Niveau ist, ein Durchbrennen des zweiten Heizelements (44) vor den ersten Heizelementen (42) bewirkt.
Verfahren zum Erwärmen eines Druckkopfs (40) in einer Druckvorrichtung (20), wobei die Druckvorrichtung (20) einen Druckkopf (40) mit einer Vielzahl von ersten Heizelementen (42) zum Erwärmen einer dem Druckkopf (40) zugeführten Tinte zum Erzeugen von Blasen in der Tinte und zum Ausstoßen der Tinte durch entsprechende Düsen (43) umfasst; das Verfahren ist gekennzeichnet durch: Erwärmen der dem Druckkopf (40) zugeführten Tinte mit einem zweiten Heizelement (44), wobei das zweite Heizelement (44) einer Hilfsdüse (45), ausgebildet auf dem Druckkopf (40), entspricht, wobei ein Widerstandswert des zweiten Heizelements (44) kleiner ist als der Widerstandswert jedes ersten Heizelements (42), wobei der niedrige Widerstandswert des zweiten Heizelements (44) ein Durchbrennen des zweiten Heizelements (44) und ein Erzeugen eines Leerlaufs bewirkt, wenn das Volumen der Tinte kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert ist; Analysieren eines Zustands des zweiten Heizelements (44), um zu bestimmen, ob das Volumen der dem Druckkopf (40) zugeführten Tinte kleiner oder gleich dem vorbestimmten Niveau ist; und Steuern eines Schalters (S) zum Analysieren des Zustands des zweiten Heizelements (44) zu einem vorbestimmten Zeitpunkt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Analysieren des Zustands des zweiten Heizelements (44) ein Messen eines durch das zweite Heizelement (44) fließenden Stroms zum Bestimmen des Zustands des zweiten Heizelements (44) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Analysieren des Zustands des zweiten Heizelements (44) ein Messen einer Spannung über dem zweiten Heizelement (44) zum Bestimmen des Zustands des zweiten Heizelements (44) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch ein Steuern des Schalters (S) zum Analysieren des Zustands des zweiten Heizelements (44) während einer Düsenwartungsperiode des Druckkopfs (40).
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Heizelemente (42) und das zweite Heizelement (44) aus einer Tantal-Aluminium-Legierung (TaAl-Legierung) bestehen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Heizelemente (42) und das zweite Heizelement (44) aus Polysilizium, Titannitrid (TiN) oder Tantalnitrid (TaN) bestehen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur der dem Druckkopf (40) zugeführten Tinte zunimmt mit abnehmendem Volumen der Tinte, und eine hohe Temperatur der Tinte, wenn das Volumen der Tinte kleiner oder gleich dem vorbestimmten Niveau ist, ein Durchbrennen des zweiten Heizelements (44) vor den ersten Heizelementen (42) bewirkt.