DE3125194C2

DE3125194C2 - Kontrolleinrichtung für Tintenstrahldrucker

Info

Publication number: DE3125194C2
Application number: DE3125194A
Authority: DE
Inventors: Masahiko Nara Aiba
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1980-06-30
Filing date: 1981-06-26
Publication date: 1986-11-13
Also published as: DE3125194A1; US4364055A; JPS5714053A; JPS6351870B2

Abstract

Ein Tintenstrahldrucker mit steuerbarer Farbtröpfchenladung umfaßt einen Auffänger (30) zum Auffangen von nicht zu dem eigentlichen Druckvorgang beitragenden Farbtröpfchen und eine Rückführeinrichtung (32, 34) zur Rückführung der von dem Auffänger (30) abgefangenen flüssigen Druckfarbe zu einem Tintenbehälter (10). Eine optische Kontrollvorrichtung (36, 38, 40) ist an der Rückführeinrichtung (32) angebracht und mit einer Kontrollschaltung verbunden, die im Fall eines Abweichens der nicht am Druckprozeß beteiligten Farbtröpfchen von ihrer auf den Auffänger (30) gerichteten Flugbahn die Erzeugung von Farbtröpfchen unterbindet.

Description

aufweist, mit

— einem opto-elektrischen Sensor, der das Auffangen von nichtdruckenden Tintentröpfchen feststellt und andernfalls ei;. Steuersignal liefert,

dadurch gekennzeichnet, daß

— der Sensor (38,40) einen lichtdurchlässigen Abschnitt d^r Rückführleitung (32) auf das Vorhandensein von Tinte in "".er Rückführleitung (32) überprüft und be^; längerem Ausbleiben von Tinte als einem vorbestin-.'.ten Zeitintervall entspricht, das eine falsche Tintentröpfchen-Strahlrichtung charakterisierende Steuersignal liefert, und daß

— die Saugpumpe (34) in der Rückführleitung (32) nach dem Sensor (38, 40) angeordnet und in ihrem Fördervolumen so bemessen ist, daß in der Rückführleitung (32) bei richtiger Ausrichtung des Tintentröpfchenstrahls abwechselna Luft und Tinte transportiert werden.

2. Kontrolleinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine vom Steuersignal des opto-elektronischen Sensors (38, 40) nachtriggerbare monostabile Kippstufe (42), deren Ausgangssignal die Fördereinrichtung(16) abschaltet.

3. Kontrolleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der opto-elektronische Sensor (38, 40) in unmittelbarer Nähe des Auffängers (30) angebracht ist.

4. Kontrolleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal eine automatisehe allmähliche Verringerung der Vorspannung für die Tröpfchenladung ausgehend von einem Maximalwert der Vorspannung am Tintentröpfchengeber(12)auslöst.

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Die Erfindung betrifft eine Kontrolleinrichtung für einen Tintenstrahldrucker gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Tinten- oder Farbstrahldrucker mit Kontrolleinrichtungen der eingangs genannten Gattung besitzen einen in Horizontalrichtung und in Richtung quer zum Tintenstrahl hin- und herbeweglichen Wagen, auf dem ein Tintentröpfchengeber und eine elektrische Ablenkvorrichtung zur vertikalen Ablenkung der Tintentröpfchen montiert ist. Die Ablenkung der Tintentröpfchen ist so steuerbar, daß zur Erzeugung eines gewünschten Drucksymbols an bestimmten Punkten einer (gedachten) Punktmatrix Tintentröpfchen auf ein Druckpapier auftreffen. Bei einem Tintenstrahldrucker dieser Art wird die vertikale Ablenkung der Tintentröpfchen dadurch gesteuert, daß die statische Aufladung der Tröpfchen entsprechend einem Drucksignal variiert wird. Es versteht sich, daß bei einem derartigen Tintenstrahldrucker die Abgangsrichtung der Tintentröpfchen genau festgelegt seil, muß, um letztere genau auf die vorbestimmten Punkte der Matrix zu lenken.

Die Abgangrichtung der Tintentröpfchen am Tintentröpfchengeber ist jedoch Schwankungen unterworfen, die u. a. von der Konstitution der Tinte, insbesondere bei unterschiedlichen Temperaturen, der Masse und der Geschwindigkeit eines jeweiligen Tintentröpfchens abhängen.

Bei einem aus der DE-OS 26 11 282 bekannten Tintenstrahlschreiber ist als Teil der Kontrolleinrichtung ein die Flugbahn der Tintentröpfchen abtastender fotoelektronischer Sense- vorgesehen, der Dei einer Flugbahnabweichung ein Steuer- oder Führungssignal an eine Regelschaltung liefert, welche eine Regelkompensation der Ladung der Tröpfchen bewirkt. Bei dem bekannten Tintenstrahlschreiber ist auch vorgesehen, die nicht am Druck beteiligten Tintentröpfchen auf ein Potential aufzuladen, das demjenigen der am Druck beteiligten Tintentröpfchen entgegengesetzt, jedoch von konstanter Größe ist Die Kontrolleinrichtung und die Ladeeinrichtung werden dadurch verhältnismäßig aufwendig.

Zur Synchronisation von während des Drückens eines Zeichens verwendbaren Tintentröpff hen und der erforderlichen Aufladung ist es aus der UE-OS 23 31 803 auch bekannt, die nicht an einem Druckvorgang beteiligten Tintentröpfchen, die durch eine Tintenauffangblende erfaßt werden, zu zählen. Ober- oder unterschreitet die erfaßte Tröpfchenanzahl einen bestimmten Schwellwert, so werden über eine Regelschaltung Maßnahmen eingeleitet, um beispielsweise durch Beeinflussung einer Tintenförderpumpe die auf den Aufzeichnungsträger gelangende Tintentröpfchenzahl herabzusetzen oder gegebenenfalls die Ladespannung zu verändern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kontrolleinrichtung für Tintenstrahldrucker nach der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß sie zuverlässig und auf einfache Weise die zulässige Lage des Tintenstrahls oberhalb des Auffängers überwacht.

Bei einer Kontrolleinrichtung für einen Tintenstrahldrucker gemäß der eingangs genannten Gattung wird diese technische Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Das Vorhandensein von Tinte in der Rückführleitung kann mit auf dem Markt erhältlichen Bauelementen festgestellt und daraus in einfacher Weise ein Steuersignal abgeleitet werden. Das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip, die Förderleistung der Saugpumpe in der Rückführleitung bzw. den Querschnitt der Rückführleitung so zu wählen, daß immer abwechselnd Luftblasen und Tintentröpfchen transportiert werden und die Größe der Luftstrecken als Kriterium für zuverlässiees Ar-

beiten des Tintenstrahldruckers zu verwenden, ist aus dem Stand der Technik nicht bekannt Die Kontrolleinrichtung wird auf diese Weise besonders einfach und arbeitet zuverlässig.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung in einem Vergleich zum Stand der Technik näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 in einer schematischen Schnittdarstellung einen herkömmlichen Tintenstrahldrucker mit steuerbarer Tintentröpfchenauf ladung;

F i g. 2 verdeutlicht den Verlauf eines Ladungssignals, das an einem Durchtrittskanal zur statischen Aufladung der Tintentröpfchen des in F i g. 1 dargestellten Tintenstrahldruckers anliegt;

F i g. 3 eine der Darstellung der F i g. 1 entsprechende Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Tintenstrahldruckers mit erfindungsgemäßen Merkmalen seiner Kontrolleinrichtung;

F i g. 4 eine vergrößerte Schnittansicht eines an den in F i g. 3 dargestellten Tintenstrahldruckers angebrachten opto-eiektronischen Sensors;

Fig. 5 ein Prinzip-Blockschaltbild eines Teils der Kontrolleinrichtung zur Unterbrechung der Tintenförderung:

Fig.6 und 7 Signalverläufe, wie sie in der in Fig.5 dargestellten Schaltungsanordnung auftreten; und

Fig.8 ein Funktionsablaufbild für eine Kontrolleinrichtung zur automatischen Richtungskorrektor des Tintenstrahls gemäß einem weiteren Ausfühi ungsbeispiel der Erfindung.

Ein bekannter Tintenstrahldrucker mit steuerbarer Farbtröpfchenladung weist einen Tintenbehälter 10 zur Aufnahme flüssiger Druckfarbe oder Tinte, einen Tmtentröpfchengeber 12, eine Tinten-Zuführungsleitung 14 und eine Förderpumpe 16, die dem Tintentröpfchengeber 12 durch die Zuführungsleitung 14 flüssige Tinten zuführt, auf.

Der Tintentröpfchengeber 12 umfaßt eine Düse zur Abgabe von Tintentröpfchen und einen elektromechanischen Geber, der an der Düse angebracht ist und entsprechend einer vorgegebenen Frequenz eines von einem Oszillator 18 erzeugten Anregungssignals mechanische Schwingungen in der Düse erzeugt und dadurch bew irkt, daß die Düse Tintentröpfchen mit der vorgegebenen Frequenz abgibt. Ein Kanal 20 zur elektrostatischen Aufladung des Farbstrahls ist derart vor der Mündung des Tintentröpfchengebers 12 angebracht, daß er die Tintentröpfchen in Abhängigkeit von einem Drucksignal elektrostatisch auftädt. Die elektrisch geladenen Tintentröpfchen durchqueren ein zeitlich konstantes elektrisches Feld großer Feldstärke, das durch ein Paar Ablenkelektroden 22, 24 erzeugt wird, und werden dadurch in vertikaler Richtung abgelenkt. Die so abgelenkten Tintentröpf ;hen treffen auf ein Druckpapier 26, das auf eine Druckwalze 28 gespannt ist. Der Tintentröpfchengeber 12, der Kanal 20 zur statischen Aufladung des Tintenstrahls und die Ablenkelektroden 22,24 sind auf einem Wagen montiert, der in horizontaler Richtung hin- und herbeweglich ist. Die horizontale Bewegung des Wagens bewirkt zusammen mit der vertikalen Ablenkung, daß die Tintentröpfchen an vorbestimmten Punkten einer gedachten Punktmatrix auf dem Druckpapier 26 auftreffen und dabei auf dem Druckpapier 26 in Form eines Punktrasters die gewünschten Symbole bilden.

Nicht benötigte Tintentröpfchen, die nicht zu dem eigentlichen Druckvorgarrg beitragen, werden im normalen Betriebsfall auf ein Nullniveau bzw. nicht geladen und damit nur unerheblich bzw. nicht abgelenkt und treffen daher nicht auf das Druckpapier 26. sondern ai'f einen Auffänger 30. Die von dem Auffänger 30 aufgenommene Tinte wird durch eine Tintenrückführleitung 32 und eine Saugpumpe 34 in den Tintenbehälter 10 zurückgeleitet.

Üblicherweise weist die Düse des Tintentröpfchengebers 12 eine Öffnung mit einem Durchmesser zwischen 30 und 50 ,um auf. Die Anfangsgeschwindigkeit der von

ίο dem Tintentröpfchengeber 12 abgegebenen Tuitentröpfchen beträgt etwa 18 m/sec. Die Frequenz des Anregungssignals und damit die Frequenz, mit der die Tintentröpfchen erzeugt werden, liegt bevorzugt im Bereich zwischen 50 und 100 KHz.

F i g. 2 zeigt ein Beispiel eines Ladungs- oder Drucksignals, das an dem Kanal 20 zur statischen Aufladung des Tintenstrahls anliegt. Das in F i g. 2 dargestellte Signal bewirkt den Druck zweier Spalten von Punkten in einer 5 κ 7-PuDhtmatrix, und damit eines aus zwei parallelen.

senkrechten Linien bestehenden Γ dcksyrnbols. Das Ladungssignai osziiiiert rechteckförmig r wischen unterschiedlichen Ladungsniveaus 1 bis 7 und dem Nullniveau. Damit aufeinander folgende Tröpfchen sich aufgrund ihrer Ladung in ihrer Flugbahn nicht gegenseitig beeinfli-'Sen, wird das Drucksignal jeweils zwischen zwei Ladungsniveaus auf ein Nullniveau geschaltet, so daß daß zwischen zwei geladenen Tröpfchen jeweils ein schwach bzw. ungeladenes Tröpfchen erzeugt wird. Diese Tröpfchen, im folgenden kurz ais Nulltröpfchen bezeichnet, treffen auf den Auffänger 30 und werden zu dem Tintenbehälter 10 zurückgeführt. Die auf das erste Ladungsniveau (1) aufgeladenen Tröpfchen werden auf die siebte Position von oben einer Spalte einer 5 χ 7-Matrix gelenkt. Die auf das siebte Ladungsniveau

(7) aufgeladenen Tröpfchen werden in die oberste Position einer Spalte der 5 χ 7-Mairix abgeleriki.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, muß der Auffänger 30 derart angebracht sein, daß seine· obere Kante zwischen dem Auftreffpunkt der N'ulltröpfchen und der siebten, dem ersten Ladungsniveau 1 entsprechenden Position einer Spalte der Punktmatrix liegt. Wenn die Abgaberichtung der Tintentröpfchen aufgrund einer Unregelmäßigkeit bei der Tröpfcnenbildung oder -abgabe nach oben von der normalen Abgaberichtung abweicht, besteht die Möglichkeit, daß die Nulltröpfchen über die obere Kante des Auffängers 30 streichen und auf das Druckpapier 26 auftreffen. Hierdurch werden die gedruckten Svmbole weitgehend unkenntlich gemacht und der Druckvorgang erheblich gestört. Wenn andererseits die Abgaberichtung der Tintentröpfchen nach unten von der normalen Abgaberichtung abweicht, ist es möglich, daß die auf das erste Ladrngt.iiveau 1 geladenen Tintentröpfchen durch den Auffänger 30 aufgefangen werden. Zwar \\ ird auch hierdurch das Druckbild beeinträchtigt, doch ist bei einem Tintenstrahldrucker mit steuerbarer Tröpfchenladung der zuerst genannte Störfall als der schwerwiegendere anzusehen, da das Drucksystem durch die nicht von dem Auffänger 30 aufgefangenen Tintentröpfchen unbrauchbar werden kann.

In Fig.3 ist eine Ausführung eines Tintensiranldrukkers mit steuerbarer Tintentröpfchenladung dargestellt, bei dem erfindungsgemäß eine Einrichtung zur Kontrolle vorgesehen ist, die feststellt, ob der zuerst genannte Störfall vorliegt, bei dem die Nulltröpfchen über den Auffänger 30 hinweg auf das Druckpapier auftreffen.

Gemäß F i g. 3 ist in der Rückführleitung 32 in der Nähe des Auffängers 30 ein aus durchsichtigem Materi-

al bestehender Tinten-Zwischenbehälter 36 angebracht. Wie in Fig.4 im einzelnen dargestellt ist, sind eine Lichtquelle 38 und ein lichtempfindliches Element 40 derart in bezug auf den Zwischenbehälter 36 angeordnet, daß das Licht der Lichtquelle durch den Zwischenbehälter 36 auf das lichtempfindliche Element 40 fällt.

Das lichtempfindliche Element 40 ist elektrisch mit einer in F i g. 5 gezeigten Kontrollschaltung verbunden, die eine nachtriggerbare, monostabile Kippstufe 42 aufweist, deren Eingang mit dem Ausgang des Iichtempfindlichen Elements 40 verbunden ist und die an ihrem Ausgang ein Signal erzeugt, das das Vorliegen einer im aufgezeigten Sinne fehlerhaften Abgaberichtung des Tintenstrahls anzeigt.

Wie bereits erwähnt, sind die Null tröpfchen zwischen den am eigentlichen Druckprozeß beteiligten geladenen Tröpfchen eingefügt und werden durch den Auffänger 30 aufgefangen und durch die Rückführleitung 32 abgeleitet. Die Saugpumpe 34 ist so einstellbar, daß ihre Saugrate größer ist als die Förderrate der Förderpumpe 16. Daher saugt die Pumpe 34 unter normalen Betriebsbedingungen durch die Rückführleitung 32 abwechselnd Farbe und Luft an, wie in F i g. 4 dargestellt. Der Zwischenbehälter 36 ist daher abwechselnd mit Tinte und mit Luft gefüllt, wobei die Länge der Zeitintervalle, in denen der Zwischenbehälter 36 mit Tinte gefüllt ist, von der Anregungsfrequenz für die Tröpfchenbildung, dem Volumen der Zwischenkammer 36 und der Saugrate der Pumpe 34 abhängt. Während der Zwischenbehälter 36, solange er mit Luft gefüllt ist. lichtdurchlässig ist, wird das lichtempfindliche Element 40 durch den mit Tinte gefüllten Zwischenbehälter 36 gegen die Lichtquelle 38 abgeschirmt. In diesem Falle ist die Ausgangsspannung des lichtempfindlichen Elements 40 verringert.

F i g. 6 zeigt ein Beispiel eines typischen Verlaufs des Ausgangssignals des lichtempfindlichen Elements 40. Jedesmal, wenn sich Farbe in dem Zwischenbehälter 36 befindet, ist die Ausgangsspannung des lichtempfindlichen Elements 40 herabgesetzt. Durch die verringerte Ausgangsspannung dieses Elements wird die monostabile Kippstufe 42 immer wieder nachgetriggerL Dies führt dazu, daß am Ausgang der monostabilen Kippstufe 42 ständig ein logisch-»0« entsprechendes Signal anliegt.

Wenn die Nulltröpfchen nicht von dem Auffänger 30 aufgefangen werden, gelang», keine Tinte in den Zwischenbehälter 36 und die Ausgangsspannung des lichtempfindlichen Elements 40 bleibt auf einem hohen Niveau, wie im rechten Abschnitt der F i g. 6 dargestellt ist. Die monostable K»r>pstufe 42 wird daher für längere Zeit nicht getriggert. Wenn innerhalb eines Zeitraums, der einer vorgegebenen Zeitkonstante der monostabilen Kippstufe entsprich!, kein neues Triggersignal auftritt, erzeugt die Kippstufe 42 an ihrem Ausgang ein logisch »1« entsprechendes Sigm'i, wie im rechten Abschnitt der F i g. 7 dargestellt ist. Di^es Signal zeigt das Vorliegen einer fehlerhaften Abgat^richtung des Tintenstrahls an und bewirkt, daß das Koiitrollsystem die Förderpumpe 16 abschaltet und dadurch die Bildung weiterer Tintentröpfchen unterbricht

F i g. 8 veranschaulicht anhand eines Ablaufdiagramms die Wirkungsweise einer anderen Ausführung einer erfindungsgemäßen Kontrolleinrichtung, durch die die Abgaberichtung des Tintenstrahls automatisch korrigiert wird.

Zur automatischen Korrektur der Abgaberichtung der Tintentröpfchen werden von dem Tintentröpfchengeber 12 ungeladene Tröpfchen, also Nulltröpfchen erzeugt. Die Schaltung zur Steuerung der statischen Aufladung der Tintentröpfchen wird zunächst auf eine maximale Vorspannung eingestellt, die bewirkt, daß auch die Nulltröpfchen zu einem gewissen Grad aufgeladen und dadurch so weit abgelenkt werden, daß sie über den Auffänger 30 hinwegfliegen. Nunmehr wird die an dem Kanal 20 anliegende Vorspannung der Schaltung zur Steuerung der Tröpfchenladung allmählich verringert, bis die in F i g. 5 dargestellte Vorrichtung ein den normalen Betriebsbedingungen entsprechendes Signal liefert.

Damit die in Fig.3 dargestellte Vorrichtung möglichst rasch auf Veränderungen der Betriebsbedingungen reagiert, ist es vorteilhaft, daß derTinten-Zwischenbehälter36 nahe dem Auffänger30 angebracht ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kontrolleinrichtung für einen Tintenstrahldrukker. der

— einen Tintentröpfchengeber (12), dem durch eine Fördereinrichtung (16) flüssige Tinte aus einem Tintenbehälter (10) zugeführt wird,

— Einrichtungen (20, 22) zur verschieden starken statischen Aufladung der Tintentröpfchen entsprechend einem Drucksignal und zur elektrischen Ablenkung der Tintentröpfchen in konstantem Feld, wobei mindestens jedes zweite Tintentröpfchen auf ein Nullniveau aufgeladen !5 wird, und

— einen Auffänger (30) mit angeschlossener Rückführleitung (32) und Saugpumpe (34) zum Abfangen und Rückführen nichtdruckender Tintentröpfchen in den Tintenbehälter (10)