DE2858010C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der Herstellung von Aufzeichnungen mit Hilfe von Flüssigkeitströpfchen und insbesondere auf eine Steuerschaltung zum Betrieb eines Tintenstrahldruckers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Tintenstrahldrucker, in denen eine solche Steuerschaltung verwendet werden kann, sind beispielsweise in den USA-Patentschriften 33 73 437 und 37 01 998 beschrieben.

Bei diesen Tintenstrahldruckern wird mehreren in einem Druckkopf angebrachten Löchern eine elektrischleitende Aufzeichnungsflüssigkeit, beispielsweise eine Tinte auf Wasserbasis, aus einem unter Druck stehenden Vorratsbehälter zugeführt. Die Löcher stoßen die Aufzeichnungsflüssigkeit in parallelen Strahlen aus Tintentröpfchen aus. Die Bildung dieser Tröpfchen wird durch mechanische Anregung des die Löcher aufweisenden Bauteils oder auch durch Anregung der Flüssigkeit im Vorratsbehälter gefördert. Eine graphische Reproduktion wird durch ausgewähltes Aufladen und Ablenken der Tröpfchen in jedem der Strahlen und dann durch Aufbringen der ausgewählten Tröpfchen auf ein Druckmedium, beispielsweise einer sich bewegenden Papierbahn, erzielt. Die Tröpfchen, die nicht auf die sich bewegende Bahn aufgebracht werden sollen, werden elektrisch aufgeladen, in einer elektrischen Ablenkvorrichtung abgelenkt und von einer entsprechend angebrachten Fangvorrichtung abgefangen.

Die Fangvorrichtung kann typischerweise an Masse liegen und auf der der Ablenkelektrode gegenüberliegenden Seite des oder der Tröpfchenstrahlen angeordnet sein. Es sind verschiedene Formen von Ablenkeinrichtungen benutzt worden. Wo die Löcher in zwei parallelen Reihen angeordnet sind, kann eine sich zwischen den zwei Tröpfchenreihen erstreckende dünne, bandförmige Ablenkelektrodenstruktur benutzt werden. Außerhalb des Ablenkbandes liegen zwei Fangvorrichtungen. Das an das Band angelegte Ablenkpotential hat die gleiche Polarität wie die von den geladenen Tröpfchen in den Strahlen getragene Ladung. Die geladenen Tröpfchen werden daher nach außen vom Ablenkband weg gegen die Fangvorrichtungen abgelenkt.

Die Umgebung, in der Tintenstrahldrucker der geschilderten Art arbeiten, kann im Hinblick auf die elektrische Isolation der Bauteile des Druckers zu Problemen führen. Wenn der Druckvorgang auf einer sich schnell bewegenden Papierbahn durchgeführt wird, wie es typischerweise der Fall ist, erzeugt die Bewegung des Papiers in der Nähe des Ablenkbandes und der Fangvorrichtungen Luftturbulenzen, wobei die Luft einen hohen Teilchengehalt aufweisen kann. Sowohl von dem Papiervorrat als auch von anderen Verunreinigungsquellen stammende Teilchen können daher in den Drucker gelangen. Wenn dies eintritt, kann am Ablenkband, an dem ein Ablenkpotential von etwa -1100 V anliegt, ein Funkenüberschlag oder ein Kurzschluß zu anderen Bauteilen des Druckers auftreten, die mit anderen elektrischen Potentialen arbeiten.

Tintenstrahldrucker dieses Typs führten den Druckvorgang mit ungeladenen Tröpfchen aus, während geladene Tröpfchen zu den Fangvorrichtungen abgelenkt wurden. Wenn das Ablenkband an Masse liegt und das Ablenkfeld zusammenbricht, gelangen jedoch auch die Tröpfchen, die zu den Fangvorrichtungen abgelenkt werden sollen, zwischen dem Ablenkband und den Fangvorrichtungen hindurch, so daß sie sich auf dem Druckmedium ablagern. Das Kurzschließen des Ablenkbandes kann daher dazu führen, daß auf das Druckmedium eine beträchliche Tintenmenge aufgebracht wird. Im Falle einer aus Papier bestehenden Druckbahn kann diese Tintenablagerung die Bahn überschwemmen und sie so stark befeuchten, daß sie zerreißt. Sollte dies eintreten, wäre eine beträchtliche Zeitdauer für Reinigungs- und Anlaufoperationen erforderlich. Es ist daher allgemein üblich geworden, die Drucker beim anfänglichen Feststellen eines Kurzschlusses automatisch abzuschalten, damit solche Situationen vermieden werden. In einer relativ verschmutzten Betriebsumgebung können solche Kurzschlüsse häufig auftreten, was zur Folge hat, daß der Tintenstrahldrucker übermäßig oft abgeschaltet wird, so daß der Betriebswirkungsgrad herabgesetzt wird.

In der DE-OS 26 02 004 sowie in der DE-OS 26 37 234 sind Tintenstrahldrucker beschrieben, wobei in den entsprechenden Beschreibungen jeweils auch das Problem der Kurzschlüsse an den Ablenkelektroden angesprochen ist. Insbesondere ist auch das Problem des Zusammenbruchs der Ablenkspannung erörtert, jedoch sind keinerlei Maßnahmen beschrieben, die ein Eingreifen ermöglichen, wenn es zu einem Kurzschluß und zu einem Zusammenbruch der Ablenkspannung an den Ablenkelektroden gekommen ist. Als Ausweg aus diesem Problem werden bei den bekannten Tintenstrahldruckern Maßnahmen ergriffen, die das Auftreten von Kurzschlüssen verhindern sollen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß es in der Praxis nahezu unmöglich ist, an den Elektroden Kurzschlüsse zu verhindern, so daß es immer wieder zu einem unerwünschten Zusammenbrechen der Ablenkspannung kommen wird, was dann unweigerlich das Abschalten des Tintenstrahldruckers und eine Beseitigung der Störungsursache erfordert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerschaltung für den Betrieb eines Tintenstrahldruckers zu schaffen, die ein unnötig häufiges Abschalten des Druckers beim Auftreten kurzzeitiger, sich selbst korrigierender Kurzschlüsse an der Ablenkelektrodeneinrichtung überflüssig macht.

Erfindungsgemäße wird diese Aufgabe mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Das von der in der erfindungsgemäßen Steuerschaltung verwendeten Überwachungsschaltung erzeugte Alarmsignal tritt nur dann auf, wenn ein Kurzschluß an der Ablenkelektrodeneinrichtung eingetreten ist, der aufgrund seiner Dauer als ein sich nicht selbst korrigierender Kurzschluß erkannt worden ist. Dieses Alarmsignal kann dann vom Computer dazu benutzt werden, den Drucker außer Betrieb zu setzen, damit der Kurzschluß von der Bedienungsperson beseitigt werden kann. Solange die Dauer des Kurzschlusses die vorgewählte Zeitperiode nicht überschreitet, bleibt der Drucker in Betrieb, da für diese Zeit der Druckbetrieb und die Druckeinrichtung noch nicht gefährdet sind.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Explosionsansicht eines Druckkopfes für die Verwendung in einem Tintenstrahldrucker,

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Steuerschaltung nach der Erfindung,

Fig. 3A und 3B zusammengenommen eine schematische Darstellung eines Teils der Steuerschaltung nach der Erfindung, und

Fig. 4 einen weiteren Abschnitt der Schaltungsanordnung nach der Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein in einer perspektivischen Explosionsdarstellung einen Druckkopf für einen Tintenstrahldrucker. Die verschiedenen Elemente des Druckknopfs 10 sind zur Halterung durch eine Trägerschiene 12 zusammengefügt. Das Anfügen an diese Trägerschiene erfolgt durch Befestigen der Elemente mit Hilfe (nicht dargestellter) Maschinenschrauben an einer Klemmschiene 14, die ihrerseits mit Hilfe von Klemmstangen 16 mit der Trägerschiene 12 verbunden sind.

Der Druckkopf enthält eine Lochplatte 18, die durch Löten, Schweißen oder auf andere Weise mit einem Flüssigkeitszufuhranschluß 20 verbunden ist, wobei zwei keilförmige akustische Dämpfungsglieder 22 dazwischengefügt sind. Die Lochplatte 18 ist vorzugsweise aus einem relativ steifen Material wie Edelstahl oder mit Nickel beschichtetem Berylliumkupfer hergestellt, doch ist sie relativ dünn, damit die erforderliche Biegsamkeit für eine Direktkontaktanregung erhalten wird. Vorzugsweise werden die Dämpfungsglieder 22 an Ort und Stelle gegossen, indem Polyurethangummi oder ein anderes geeignetes Dämpfungsmaterial durch Öffnungen 24 gegossen wird, während der Anschluß 20 (mit angebrachter Lochplatte 18) um einen passenden Winkel gegen die Vertikale geneigt ist. Dies ist ein in zwei Schritten ablaufender Vorgang, da die Dämpfungsglieder 22 ein Neigen in entgegengesetzten Richtungen erfordern.

Die Lochplatte 18 enthält zwei Reihen mit Löchern 26; sie wird vorzugsweise mit Hilfe eines Anregungsorgans 28 angeregt, das in die Klemmschiene 14 geschraubt ist und eine Anregungssonde 30 durch den Zufuhranschluß 20 führt und in direkten Kontakt mit der Lochplatte 18 bringt. Die Lochplatte 18, der Zufuhranschluß 20 und die Klemmschiene 14 bilden zusammen mit einer Filterplatte 32 und O-Ringen eine saubere Packung, die vormontiert und abgeschlossen gehalten werden kann, damit Verunreinigungen oder Fremdstoffe daran gehindert werden, die Löcher 26 zu erreichen und zu verstopfen. Zum Spülen der sauberen Packung kann eine Leitung 40 vorgesehen werden. Die Betriebsanschlüsse für den Kopf enthalten ein Flüssigkeitszuleitungsrohr 42, ein Luftauslaßrohr 44, ein Lufteinlaßrohr 46 und ein Rohr 48 zum Anschluß eines (nicht dargestellten) Druckwandlers.

Weitere Hauptbauelemente des Druckkopfs sind eine Laderingplatte 50, eine elektrisch leitende Ablenkelektrode, beispielsweise in Form des Bandes 52, sowie zwei Fänger 54. Die Fänger 54 werden von Haltern 56 getragen, die direkt am Flüssigkeitszufuhranschluß 20 befestigt sind. Durch Öffnungen 62 und 64 in der Laderingplatte 50 ragen Abstandsglieder 58 bzw. 60, damit die Halter 56 ohne Beanspruchung oder Belastung der Laderingplatte 50 gestützt werden. Das Ablenkband 52 wird ebenfalls von den Haltern 56 gestützt, und es wird zwischen diesen mit Hilfe eines Spannblocks 66 straff gespannt. Das Ablenkband 52 erstreckt sich zwischen den Fängern 54.

Die Fänger 54 sind bezüglich des Ablenkbandes 52 in seitlicher Richtung einstellbar. Diese Einstellbarkeit wird dadurch erreicht, daß der Druckkopf so mit den Fängern 54 zusammengebaut wird, daß diese in Schlitzen 68 der Halter 56 ruhen und mit Hilfe elastischer Ringe 70 gegenseitig nach innen gedrückt werden. Einstellblöcke 52 sind durch Ausnehmungen 74 und 76 nach oben ragend so eingefügt, daß sie an den Flächen 78 der Fänger 54 anliegen, und es sind Einstellschrauben 80 vorgesehen, mit deren Hilfe die Einstellblöcke 72 und die Fänger 54 nach außen gegen die Wirkung der elastischen Ringe 70 bewegt werden können. Die Halter 56 sind aus Isoliermaterial hergestellt, das irgendeine verfügbare verstärkte Kunststoffplatte sein kann.

Während des Betriebs fließt die im Zufuhranschluß 20 enthaltene Tinte nach unten durch die Löcher 26 und bildet zwei Reihen von Tintenströmen, die in zwei Tröpfchenvorhänge aufbrechen. Diese Tröpfchen durchlaufen dann zwei Reihen von Laderingen 86 in der Laderingplatte 50 und gelangen schließlich in einen der Fänger 54 oder auf das Druckmedium, das von einer sich bewegenden Papierbahn gebildet sein kann. Das Umschalten der Tröpfchen zwischen "Fang"- und "Ablagerungs"-Bahnen wird mit Hilfe einer elektrostatischen Aufladung und Ablenkung erreicht, wie noch erläutert wird. Die Fähigkeit zum koordinierten Drucken wird dadurch erreicht, daß die zwei Tröpfchenstromreihen so versetzt werden, wie in der US-PS 35 60 641 erläutert ist.

Die Bildung von Tröpfchen wird durch Anlegen einer Anregungsstörung mit konstanter Frequenz und gesteuerter Amplitude an jedem der von der Lochplatte 18 ausgehenden Flüssigkeitsstrahl exakt gesteuert. Für diesen Zweck geeignete Anregungsstörungen können dadurch erhalten werden, daß der Wandler 28 so betätigt wird, daß er die Sonde mit konstanter Amplitude und Frequenz gegen die Lochplatte 18 in Schwingungen versetzt. Dies hat zur Folge, daß eine kontinuierliche Folge von Biegewellen längs der Lochplatte 18 wandert; jede Welle erzeugt eine Tröpfchenanregungsstörung, wenn sie eines der Löcher 26 passiert. Die Dämpfungsglieder 22 verhindern eine Reflexion und eine rückwärtsgerichtete Ausbreitung dieser Wellen. Jeder Flüssigkeitsstrahl besteht demgemäß aus einem ununterbrochenen Flüssigkeitsfaden und aus einer Folge von gleich großen, in regelmäßigen Abständen voneinander befindlichen Tröpfchen; dies ist in voller Übereinstimmung mit der bekannten Strahlungsaufbrecherscheinung nach Rayleigh.

Jedes gebildete Tröpfchen wird dem Aufladeeinfluß eines der Laderinge 86 ausgesetzt. Wenn das Tröpfchen abgelenkt und gefangen werden soll, wird an den zugehörigen Ladering 86 im Augenblick der Tröpfchenbildung eine elektrische Ladung angelegt. Dies hat zur Folge, daß an der Spitze des Flüssigkeitsfadens eine elektrische Ladung mit entgegengesetzter Polarität induziert wird, die vom Tröpfchen mitgeführt wird. Wenn das Tröpfchen das zwischen dem Ablenkband 52 und der Stirnfläche des angrenzenden Fängers gebildete Ablenkfeld durchquert, dann wird es abgelenkt, und es läuft an der Stirnfläche des Fängers nach unten, wo es aufgenommen und weggeleitet wird. Zu diesem Zweck kann an das Ablenkband 52 ein elektrisches Potential von etwa -1100 V angelegt sein. Das Aufnehmen der Tröpfchen kann durch Anlegen eines geeigneten Unterdrucks an die Enden 90 der Fänger 54 gefördert werden. Wenn Tröpfchen erzeugt werden, die sich auf der Bahn ablagern sollen, dann wird an die zugehörigen Laderinge keine elektrische Ladung angelegt.

Geeignete Ladungen zur Erzielung der oben beschriebenen Tröpfchenladung werden dadurch induziert, daß zwischen die Lochplatte 18 (oder eine andere leitende Struktur, die mit dem Tintenflüssigkeitsvorrat elektrisch in Kontakt steht) und jeden zugehörigen Ladering 86 eine elektrische Potentialdifferenz erzeugt wird. Diese Potentialdifferenzen werden dadurch erzeugt, daß die Lochplatte 18 an Masse gelegt wird und daß entsprechend zeitlich gesteuerte Spannungsimpulse an Drähte 92 in Anschlußvorrichtungen 94 angelegt werden, von denen nur eine dargestellt ist. Die Anschlußvorrichtungen 94 sind in Buchsen 96 am Rand der Laderingplatte 50 gesteckt, und sie liefern die erwähnten Spannungsimpulse über gedruckte Leiterbahnen 98 an Laderinge 86. Eine schematisch dargestellte Computersteuerschaltung 100 liefert die entsprechenden Ladepotentiale an die Drähte 92 sowie das Ablenkpotential für die Ablenkelektrode 52.

Die Laderingplatte 50 ist aus isolierendem Material hergestellt und die Laderinge 86 sind lediglich Beschichtungen aus leitendem Material, die die Innenflächen von Löchern in der Laderingplatte bedecken. Die Spannungsimpulse für den oben angegebenen Zweck können von Schaltungen erzeugt werden, wie sie in der US-PS 35 60 641 beschrieben sind; jeweils einer der diese Impulse empfangenden Drähte 92 kann einem der Laderinge 86 zugeordnet sein. Die Spannungsimpulse können jedoch auch zur Verringerung der Anzahl der Drähte und Anschlußvorrichtungen multipliziert werden. In diesem Fall können Festkörper-Demodultiplexierschaltungen zum Demultiplexieren der Signale und zum Zuführen der Impulse zu den jeweils richtigen Laderingen benutzt werden. Solche Festkörper-Demultiplexierschaltungen können unter Anwendung bekannter Verfahren als fester Bestandteil der Laderingplatte 50 hergestellt werden.

Die Ablenkung der Tröpfchen, die abgefangen werden sollen, wird dadurch erreicht, daß zwischen dem Ablenkband 52 und jedem der Fänger 54 entsprechende elektrische Felder erzeugt werden. In der bevorzugten Ausführungsform liegen die Fänger 54 an Masse, und das Ablenkband 52 an einem Ablenkpotential, so daß zwei gleich starke, einander entgegengesetzt gerichtete elektrische Ablenkfelder erzeugt werden. Damit die Tröpfchen abgefangen werden, müssen sie negativ geladen sein, wenn das Ablenkband 52 auf einem negativen Potential gehalten ist. Es ist jedoch auch möglich, eine gegenseitige Ablenkung der zwei Tröpfchenvorhänge nach außen zu erzielen, indem die Tröpfchen positiv aufgeladen werden und an das Band 52 ein positives Potential angelegt wird.

Es hat sich gezeigt, daß viele Kurzschlüsse zwischen der Ablenkelektrode 52 und dem umgebenden Aufbau des Druckers nur eine äußerst kurze Dauer haben. Solche Kurzschlüsse korrigieren sich gewöhnlich selbst innerhalb von 20 µs. Ein Abschalten des Druckbetriebs beim Auftreten jedes kurzen Absinkens des Ablenkpotentials würde daher die Wirksamkeit des Tintenstrahldruckers unnötig reduzieren. Zur Feststellung relativ langer Kurzschlüsse und zur Erzielung einer schnellen Wiederherstellung des Ablenkfeldes nach Beendigung der kürzeren Ablenkelektrodenkurzschlüsse wird eine besondere Energieversorgungs- und Steuerschaltung vorgeschlagen.

Fig. 2 zeigt die Steuerschaltung zum Betrieb eines Tintenstrahldruckers in schematischer Form. Eine Computerschnittstelle 102 empfängt an einer Leitung 104 Eingangssignale zur Steuerung der Schaltung zur Abgabe des Ablenkpotentials. Die Computerschnittstelle 102 gibt an einer Leitung 106 ein Ausgangssignal an eine Anordnung ab, die dazu dient, an die Ablenkelektrode ein Betriebspotential anzulegen und die Ablenkspannungssteuerschaltung 108 und die Ablenkspannungsabgabeschaltung 110 enthält. Das Ausgangssignal der Abgabeschaltung 110 wird der Ablenkelektrode über Kabel 112, 142 zugeführt.

Zur Überwachung des Potentials der Ablenkelektrode während des Betriebs des Druckers und zur Abgabe eines Alarmsignals für den Fall des Absinkens des Ablenkelektrodenpotentials unter einen vorbestimmten Wert für eine vorgewählte Zeitdauer ist eine Anordnung vorgesehen, die einen zweckmäßigerweise bei der Ablenkelektrode angebrachten Auslösedetektor 114, einen abhängig vom Ausgangssignal des Auslösedetektors 114 arbeitenden festen Zeitgeber 116, einen variablen Zeitgeber 118 und eine Alarmhalteschaltung 120 enthält. Der feste Zeitgeber 116 und der variable Zeitgeber 118 arbeiten abhängig vom Auslösedetektor 114, und sie geben an die Alarmhalteschaltung 120 ein Signal ab, das ein Absinken des Ablenkelektrodenpotentials unter einen vorbestimmten Potentialwert nach Empfang eines Ausgangssignals vom Auslösedetektor 114 für eine vorgewählte Zeitdauer anzeigt. Wenn der variable Zeitgeber 118, der eine Vorrichtung zum Einstellen der vorgewählten Zeitperiode darstellt, an der Leitung 122 zur Alarmhalteschaltung 120 ein Ausgangssignal abgibt, wird ein Ausgangssignal an der Leitung 124 erzeugt, die mit dem Steuercomputer verbunden ist. Ein Ausgangssignal an der Leitung 124 meldet dem Computer, die Druckvorgänge zu beenden.

Eine Ladungsspannungssteuerschaltung 126 empfängt eine Gleichspannung von 100 V und sie führt der Ladeelektrodensteuerschaltung über eine Leitung 128 Energie zu, wenn sie nicht über die Leitung 130 vom Computer oder von einem Ausgangssignal des festen Zeitgebers 116 an der Leitung 132 abgeschaltet worden ist. Es sei bemerkt, daß die Ladeelektrodensteuerschaltung abgeschaltet wird, sobald der feste Zeitgeber 116 einen Kurzschluß festgestellt hat, dessen Dauer seinen Zeitzyklus von typischerweise 20 µs überschreitet. Die Ablenkspannung an der Ablenkelektrode wird erst abgeschaltet, wenn die Verzögerungszyklen des festen Zeitgebers 116 und des variablen Zeitgebers 118 abgelaufen sind. Der variable Zeitgeber 118 kann so eingestellt werden, daß er eine Zeitverzögerung zwischen 5 µs und 5 ms ergibt. Die Ladeelektrodensteuerschaltung wird aus zwei Gründen schneller abgeschaltet. Erstens kann die Energieversorgungseinheit dieser Schaltung einen größeren Strom liefern, der auch größere Schäden verursachen kann; zweitens kann die Ladeelektrodensteuerschaltung nahezu augenblicklich wieder auf ihr Betriebspotential gebracht werden, was für die langsam ansprechende Ablenkelektrodensteuerschaltung nicht gilt.

Der Anlaufzeitgeber 134, der abhängig von der Computerschnittstelle 102 arbeitet, verzögert den Betrieb der Alarmhalteschaltung 120 und des Alarmimpulsgenerators 136, bis die Ablenkelektrode ihr normales Betriebspotential erreicht hat, so daß eine vorzeitige Alarmabgabe während des anfänglichen Anlaufs des Druckers verhindert wird. Der Alarmimpulsgenerator 136 gibt an der Leitung 138 ein Alarmsignal ab, das das Auftreten eines Ablenkelektrodenkurzschlusses mit einer Dauer von mehr als 20 µs anzeigt. Das Ausgangssignal des Generators 136 kann zur Bestimmung der tatsächlichen Häufigkeit der Ablenkelektrodenkurzschlüsse überwacht werden.

Es wird nun auf die Fig. 3A und 3B Bezug genommen, die zusammen mit Fig. 4 gemeinsam die Schaltung genauer zeigen. Die Computerschnittstelle 102 enthält allgemein ein optisch wirkendes Trennglied U 1 A und Widerstände R 1 und R 2. Wenn die Leitung 104 aus dem Computer ein Signal mit niedrigem Wert empfängt, fließt durch den Widerstand R 2 ein Strom, der das Trennglied U 1 A veranlaßt, die Leitung 106 an Masse zu legen, was eine Anzeige ergibt, daß die Ablenkelektrode das entsprechende Ablenkpotential empfangen soll. Der Widerstand R 2 begrenzt den Eingangsstrom des Trennglieds U 1 A. Der Widerstand R 1 trägt dazu bei, das Trennglied U 1 A gegen eine Vorspannung in Sperrichtung zu schützen, und er ergibt einen besser angepaßten Leitungsabschluß für den Computer. Wenn die Leitung 104 ein positives Signal mit hohem Wert empfängt, fließt kein Strom durch den Widerstand R 2, und das Signal an der Leitung 106 wird über den Widerstand R 3 auf ebenfalls einen hohen Wert angehoben.

Die Ablenkspannungssteuersschaltung 108 empfängt das einen niedrigen Wert annehmende Signal an der Leitung 106, das anzeigt, daß an die Ablenkelektrode ein Ablenkpotential angelegt werden soll. Das Ausgangssignal des einen offenen Kollektor aufweisenden Negators U 2 a nimmt einen hohen Wert an, wenn sein Eingangssignal einen niedrigen Wert hat, so daß der Widerstand R 4 den Transistor Q 4 in die Sättigung aussteuern kann. Der Tranistor Q 4 verbindet dann den negativen Eingang der Energieversorgungseinheit PS 1 mit Masse, wie es für den Betrieb dieser Energieversorgungseinheit erforderlich ist. Der Eingang des Spannungsreglers VR 1 ist direkt an eine 12 V-Gleichspannungsquelle angelegt. Zur Steuerung der Ausgangsspannung des Spannungsreglers VR 1 wird an die Widerstände R 18, R 13 und R 19 eine Bezugsspannung angelegt. Die Kondensatoren C 7 und C 8 ergeben ein verbessertes Einschwingverhalten. Die geregelte Ausgangsspannung des Spannungsreglers wird auch dem positiven Eingang der Energieversorgungseinheit PS 1 zugeführt; sie beträgt etwa 7 bis 12 V.

Die Ablenkspannungsabgabeschaltung 110 liefert an das Kabel 112 ein negatives Ablenkpotential, das über den Auslösedetektor 114 an die Ablenkelektrode angelegt wird. Der Ausgang 112′ ist ein Masseausgang, der mit der Abschirmung des Kabels verbunden ist. Die Energieversorgungseinheit PS 1 weist zwei Ausgangsklemmen 140 und 142 auf, die an eine Kondensatorvorrichtung mit den Kondensatoren C 9 und C 10 verbunden sind. Die Ablenkspannungsabgabeschaltung kann aus der Eingangsgleichspannung von 12 V eine Gleichspannung von bis zu -1500 V erzeugen. Das Ausgangssignal der Energieversorgungseinheit PS 1 erfährt durch den Widerstand R 30 eine Strombegrenzung. Die an die Ausgangsklemmen 140 und 142 angeschlossenen Kondensatoren C 9 und C 10 laden sich über eine Kondensatorladeschaltung mit einem Widerstand R 29 auf das Ausgangspotential der Ablenkspannungsabgabeschaltung auf, wenn der Drucker normal arbeitet. Falls ein Kurzschluß zwischen Masse und der Ablenkelektrode auftritt, legen die Kondensatoren C 9 und C 10 dieses gespeicherte Potential an das Kabel 112 an. Diese Kondensatoren unterstützen also die Energieversorgungseinheit PS 1 dabei, als eine relativ starre Energieversorgungseinheit zu wirken, die das Ablenkband schnell wieder auf das übliche Betriebspotential zurückbringt. Es ist zu erkennen, daß die Diode CR 1 während des Aufladens der Kondensatoren C 9 und C 10 in Sperrichtung vorgespannt ist und diese Vorspannung in Sperrichtung beibehält, solange das Potential an den Kondensatoren kleiner als das an der Ablenkelektrode ist.

Sollte ein Kurzschluß zwischen Masse und der Ablenkelektrode auftreten, wird die Diode CR 1 in Durchlaßrichtung vorgespannt, so daß die Kondensatoren C 9 und C 10 parallel zum Kabel 112 geschaltet werden, wodurch an dieses Kabel eine zusätzliche Ablenkpotentialquelle angeschaltet wird. Der Widerstand R 29 ist mit einem relativ großen Widerstandswert gewählt, damit der Ladestrom der Kondensatoren begrenzt wird und damit verhindert wird, daß die Energieversorgungseinheit PS 1 während eines Aufladevorgangs geladen wird. Die Werte der Kondensatoren C 9 und C 10 und des Widerstandes R 46 (Fig. 4) sind so gewählt, daß sich eine Zeitkonstante ergibt, die gewährleistet, daß für die Dauer von wenigstens 1 ms nach dem Auftreten eines Kurzschlusses eine angemessene Ablenkspannung zur Verfügung steht. Der Wert des Widerstandes R 46 ist außerdem so gewählt, daß er groß genug ist, einen fortgesetzten Funkenüberschlag zu verhindern und eine Strombegrenzung im Falle eines Kurzschlusses zu erzielen. Wenn der Kurzschluß vor Ablauf einer Zeitperiode von 1 ms endet, beträgt die Erholungszeit des Ablenkpotentials weniger als 5 µs. Die Widerstände R 27 und R 28 bilden einen Entladeweg für die Kondensatoren C 9 und C 10 nach dem Abschalten der Schaltung.

Der das Potential der Ablenkelektrode während des Betriebs des Druckers überwachende Auslösedetektor 114 ist in Fig. 4 genauer dargestellt. Wie zuvor erwähnt wurde, kann die in Fig. 4 dargestellte Schaltungsanordnung vorteilhafterweise bei der Ablenkelektrode angebracht sein, damit der Spannungsabfall an der Elektrode überwacht wird. Der Auslösedetektor 114 empfängt die Ablenkspannung an der Leitung 112 und an der an der Kabelabschirmung angeschlossenen Leitung 112′, und er gibt an die Leitungen 142 und 142′ das Ablenkpotential weiter. Zu der in den Fig. 3A und 3B dargestellten Schaltungsanordnung wird ein Auslösesignal TRIP an der Leitung 144 zurückübertragen, das einen Abfall des Ablenkelektrodenpotentials unter den vorbestimmten, einstellbaren Potentialwert anzeigt.

Der Widerstand R 46 ist ein Strombegrenzungswiderstand, der verhindert, daß der maximale Übergangsstrom 24 mA an der Ablenkelektrode im Falle eines Kurzschlusses übersteigt. Ein aus den Widerständen R 41, R 47 und R 48 und aus Kompensationskondensatoren C 45 und C 48 bestehender Spannungsteiler setzt die Ablenkspannung auf einen niedrigen Signalwert herab, der der Leitung 146 zugeführt wird. Diese Spannung wird in einem Komparator U 1 B mit einer Bezugsspannung verglichen. Die Kondensatoren C 45 und C 48 dienen der Kompensation des Spannungsteilers bei hohen Frequenzen. Die Diode CR 2 verhindert, daß das Eingangssignal an der Leitung 146 unter -0,6 V fällt. Der vorbestimmte Potentialwert, bei dem das Auslösesignal TRIP geliefert wird, wird durch den Widerstand R 45 eingestellt. Der Kondensator C 47 dient der Siebung des Bezugspotentials, das dem Komparator UB 1 über den Widerstand R 43 zugeführt wird.

Wenn das Ablenkpotential größer (negativer) als der vorbestimmte Potentialwert ist, ist das Eingangssignal an der Leitung 147 des Komparators U 1 B positiver als das Eingangssignal an der Leitung 146, so daß das Ausgangssignal dieses Komparators U 1 B einen hohen Wert annimmt, der den normalen Druckbetrieb anzeigt. Wenn ein Kurzschluß auftritt und das Ablenkpotential sich dem Massepotentialwert nähert, wird das Eingangssignal an der Leitung 146 positiver als das an der Leitung 147, was zur Folge hat, daß das Ausgangssignal des Komparators U 1 B einen niedrigen Wert annimmt. Daher wird ein Ablenkelektrodenkurzschluß angezeigt.

Wie oben bereits erläutert wurde, liefert der Komparator U 1 B ein Auslösesignal TRIP an der Leitung 144, die mit dem festen Zeitgeber 116 (Fig. 3B) verbunden ist, falls das Ablenkelektrodenpotential unter den vom Widerstand R 45 eingestellten vorbestimmten Potentialwert sinkt. Die vom Zeitgeber 116 festgelegte Dauer des Ablenkelektrodenkurzschlusses bestimmt die von der Schaltungsanordnung durchgeführte Tätigkeit zur Minimalisierung der Auswirkung des Kurzschlusses. Ein Kurzschluß mit einer Dauer von 20 µs (der Zeitperiode des festen Zeitgebers 116) oder weniger wird ignoriert. Die Tintenmenge, die während dieser Zeitperiode auf die Druckbahn geschüttet würde, wäre äußerst klein: sie würde typischerweise weniger als eine Tröpfchenreihe betragen. Wenn das Auslösesignal TRIP an der Leitung 144 einen niedrigen Wert annimmt, ermöglicht der Negator U 2 b dem Kondensator C 12, sich über die Widerstände R 20 und R 21 aufzuladen. Der Kondensator C 12 ist mit dem Eingang eines als Schmitt- Trigger arbeitenden Negators U 5 a verbunden. Der Negator U 5 a formt den verzerrten Signalverlauf, und er gibt das Signal an die Leitung 148 ab, nachdem die Spannung am Kondensator C 12 einen bestimmten Wert, typischerweise 1,7 V erreicht hat. Dies tritt nur ein, wenn das Auslösesignal TRIP an der Leitung 144 niedrig wird und für die von der RC-Zeitkonstanten der Widerstände R 20 und R 21 sowie des Kondensators C 12 bestimmte Zeitdauer einen niedrigen Wert beibehält. Wenn das Auslösesignal TRIP länger als 20 µs niedrig bleibt, nimmt das Signal an der Leitung 148 für die gleiche Zeitperiode vermindert um 20 µs einen niedrigen Wert an.

Das Ausgangssignal an der Leitung 148 wird dem variablen Zeitgeber 118 zugeführt. Dieser variable Zeitgeber arbeitet ebenso wie der Zeitgeber 116, mit der Ausnahme, daß sein Zeitzyklus eingestellt werden kann. Unter normalen Betriebsbedingungen hat das Signal an der Leitung 148 einen hohen Wert, so daß die Ausgangssignale der Schaltungsglieder U 5 b und U 2 c niedrige Werte haben. Vom niedrigen Signal an der Leitung 149 wird eine monostabile Kippschaltung U 6 getriggert. Da das Signal an der Leitung 149 normalerweise einen niedrigen Wert hat, wird die Kippschaltung U 6 getriggert, und an die Leitung 150 wird ein Ausgangssignal mit hohem Wert angelegt. Die Dauer des Ausgangssignals an der Leitung 150 wird von der Zeitkonstanten der Widerstände R 14, R 16 sowie des Kondensators C 3 bestimmt. Wenn sich der Kondensator C 3 auf einen vorbestimmten Potentialwert aufgeladen hat, beendet die Kippschaltung U 6 das hohe Ausgangssignal an der Leitung 150. Während des Normalbetriebs des Druckers legt der Negator U 2 c das Signal an der Leitung 152 jedoch auf Massepotential, so daß verhindert wird, daß sich der Kondensator C 3 auflädt. Da die Zeitperiode der Kippschaltung U 6 nicht ablaufen kann, bleibt das Signal an der Leitung 150 für eine unbegrenzte Zeitdauer auf einem hohen Wert, so daß kein Alarm erzeugt wird.

Ungefähr 20 µs nach dem Auftreten eines Ablenkelektrodenkurzschlusses nimmt das Signal an der Leitung 148 einen niedrigen Wert an, der den Negator U 2 c veranlaßt, das Festhalten des Zeitsteuerkondensators C 3 auf dem Massewert zu beenden. Wenn das Signal an der Leitung 148 für eine Zeitdauer einen niedrigen Wert beibehält, die ausreicht, den Zeitablauf der Kippschaltung U 6 zu ermöglichen, nimmt das Ausgangssignal an der Leitung 150 einen niedrigen Wert an, so daß die Alarmschaltung 120 ausgelöst wird, wie oben erläutert wurde. Sollte das Signal an der Leitung 148 jedoch wieder einen hohen Wert annehmen, bevor der Zeitzyklus des Zeitgebers 118 beendet worden ist, nimmt das Ausgangssignal des Negators U 2 c wieder einen niedrigen Wert an, so daß der Kondensator C 3 über den Widerstand R 23 entladen wird. Die Zeitperiode der Kippschaltung U 6 wird durch Einstellen des Widerstands R 14 eingestellt.

Das Ausgangssignal der Kippschaltung U 6 an der Leitung 150 bewirkt das Schalten des Flipflops 152, das aus den NAND- Gliedern U 4 a und U 4 b gebildet ist. Im gesetzten Zustand des Flipflops wird daher ein Signal an der Leitung 124 angelegt, das anzeigt, daß die Ablenkspannung für eine vom festen und vom variablen Zeitgeber vorgewählte Zeitperiode unter dem vorbestimmten Potentialwert geblieben ist. Das Signal an der Leitung 124 wird dem Computer zugeführt, so daß der Betrieb des Druckers unterbrochen werden kann.

Wenn der Druckbetrieb aufgenommen wird, wird natürlich eine bestimmte Zeitdauer benötigt, um das Ablenkpotential auf den gewünschten Betriebswert zu bringen.

Die Alarmschaltung wird daher für eine vom Anlaufzeitgeber 134 eingestellte Zeitdauer unwirksam gemacht. Wenn das Eingangssignal des Negators U 2 d einen niedrigen Wert annimmt, kann sich der Kondensator C 2 langsam über den Widerstand R 7 auf eine Spannung von 5 V aufladen. Die Spannung am Kondensator C 2 wird mit einer Bezugsspannung verglichen, die von einem Spannungsteiler aus den Widerständen R 8 und R 10 geliefert wird. Das Ausgangssignal des Komparators U 3 an der Leitung 154 nimmt nach Ablauf einer Zeitperiode nach dem Auslösen des Druckbetriebs durch die Computer einen hohen Wert an. Bis das Signal an der Leitung 154 einen hohen Wert annimmt, bleibt die Alarmschaltung unwirksam. Die vom Anlaufzeitgeber 134 hervorgerufene Verzögerung beträgt etwa 35 ms.

Der Alarmimpulsgenerator 136 enthält ein NAND-Glied U 4 c, das abhängig vom Ausgangssignal des Negators U 5 b und am Ausgangssignal an der Leitung 154 der Anlaufzeitsteuerschaltung 134 arbeitet. Wenn beide Eingangssignale des NAND-Glieds U 4 c einen hohen Wert annehmen, der die Feststellung eines mehr als 20 µs andauernden Ablenkelektrodenkurzschlusses nach der anfänglichen Anlaufperiode von 35 ms anzeigt, wird die monostabile Kippschaltung U 6′ getriggert, damit ein negativer Impuls an der Leitung 138 abgegeben wird. Diese Impulse können zur Bestimmung der Häufigkeit des Auftretens von Ablenkelektrodenkurzschlüssen überwacht werden.

Wie oben erläutert wurde, ist die Ladespannungssteuerschaltung 126 vorgesehen, damit die Ladeelektrode unmittelbar nach dem Auftreten eines Ablenkelektrodenkurzschlusses abgeschaltet wird, der länger als 20 µs andauert. Das Ausgangssignal des festen Zeitgebers 116 wird an die zum NAND-Glied U 4 d führende Leitung 156 angelegt, das auch aus dem Negator U 5 d ein Eingangssignal empfängt. Wenn der Drucker normal arbeitet, haben die Signale an der Leitung 156 und am Ausgang des Negators U 5 d einen hohen Wert. Das Ausgangssignal des NAND-Glieds U 4 d nimmt daher einen niedrigen Wert an, der den Negator U 2 e veranlaßt, den Transistor Q 2 im eingeschalteten Zustand zu halten. Die Darlington-Verstärkerschaltung mit den Transistoren Q 1 und Q 3 wird daher eingeschaltet, so daß die Gleichspannung von 100 V an die Leitung 128 angelegt wird. Sollte eines der Eingangssignale des NAND-Glieds U 4 d einen niedrigen Wert annehmen, der anzeigt, daß entweder der Computer die Ablenkelektroden- Energieversorgungsschaltung abgeschaltet hat, oder daß an der Ablenkelektrode ein Kurzschluß mit einer Dauer von mehr als 20 µs aufgetreten ist, wird der Transistor Q 2 sofort gesperrt, und die Spannung an der Leitung 128 abgeschaltet.

Es folgt nun eine Liste der Werte der Bauelemente:

R 1470 ΩR 2470 ΩR 3470 ΩR 4220 ΩR 51 kΩR 6150 ΩR 747 kΩR 8, R 1010 kΩR 910 kΩR 111 MΩR 121 kΩR 131 kΩR 14500 kΩR 15470 ΩR 16470 ΩR 17100 kΩR 18220 ΩR 191 kΩR 20560 ΩR 21150 ΩR 2215 kΩR 23150 ΩR 2447 kΩR 25100 ΩR 2633 kΩR 27, R 2822 MΩR 2910 MΩR 30820 kΩR 3148 ΩC 3-C 60,1µFKC 70,1µFC 21,0µF ± 20%C 81,0µFC 9, C 100,05µFC 120,1µF ± 20%CR 1Diode 1N4257CR 2Dioce 1N4001R 41200 kΩR 4210 kΩR 4310 KΩR 441 MΩR 45ds15 kΩR 4656 kΩR 47, R 4810 MΩC 47, C 460,1 µFC 45470 pFC 484,7 pF

Claims (3)

1. Steuerschaltung zum Betrieb eines Tintenstrahldruckers, bei dem mehrere, jeweils gegen ein zu bedruckendes Medium gerichtete Tintentröpfchenstrahlen erzeugt werden, einer Vorrichtung zum selektiven Laden von Tröpfchen in den Strahlen, einer angrenzend an die Bahn der Tröpfchen angeordneten Ablenkelektrodeneinrichtung zum Erzeugen eines Ablenkfeldes, das geladene Tröpfchen ablenkt, und einem Ablenkspannungsgenerator zum Anlegen einer Ablenkspannung an die Ablenkelektrodeneinrichtung, gekennzeichnet durch eine Überwachungsschaltung (114, 116, 118, 120), die die Spannung an der Ablenkelektrodeneinrichtung während des Betriebs des Tintenstrahldruckers überwacht und ein Alarmsignal erzeugt, wenn ein der Ablenkspannung äquivalentes Potential unter einen vorbestimmten, einstellbaren Potentialwert abfällt, womit ein Ablenkelektrodenkurzschluß angezeigt wird, und länger als eine vorgegebene Zeitperiode, die der Selbstheilungsperiode entspricht, auf diesem niedrigen Potentialwert bleibt, und einen Computer, der bei Vorliegen des Alarmsignals das Abschalten des Tintenstrahldruckers bewirkt.

2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsschaltung ein Netzwerk (R 14, R 16, C 3) zum einstellbaren Festlegen der vorgewählten Zeitperiode enthält.

3. Steuerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsschaltung ein Bauelement (R 45) zum einstellbaren Festlegen des vorbestimmten Potentialwertes enthält, daß über einen Komparator (U 1 B) das äquivalente Potential der Ablenkspannung damit verglichen wird, und bei Vorliegen einer bestimmten Potentialdifferenz am Komparator (U 1 B) ein Ausgangssignal erzeugt wird.