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Tintenschreibwerk für Büromaschinen
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Die Erfindung betrifft ein Tintenschreibwerk für Büromaschinen mit
einem längs eines Aufzeichnungsträgers bewegbaren Wagen der im Oberbegriff des Patentanspruchs
1 angegebenen Art.
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Bei Tintenmosaikschreibwerken ist es erforderlich, dem Schreibkopf
kontinuierlich Tinte zuzuführen. Es ist bekannt, den dafür benötigten Tintenvorratsbehälter
stationär anzuordnen und zu dem längs der Schreibzeile bewegbaren Schreibkopf die
Tinte über eine flexible Leitung zuzuführen. Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß
der Vorratsbehälter relativ großvolumig ausgebildet sein kann, ohne das der bewegte
Schreibkopf wesentlich zusätzlich belastet wird. Bei den raschen Beschleunigungs-
und Verzögerungsvorgängen sind jedoch im Bereich der flexiblen Leitung hervorgerufene
Druck- und Saugstöße zu befürchten, die sich in den Schreibkopf fortsetzen. Dieses
führt zu Störungen bei der Tintentropfenbildung und zur Beeinträchtigung der Schriftqualität.
Die Störungen können auch dazu führen, daß die Funktionsfähigkeit des Schreibkopfes
unterbrochen wird.
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Um diesen Schwierigkeiten zu begegnen, wird bei der bekannten Anordnung
nach oder deutschen Offenlegungsschrift 24 59 744 der Tintenvorratsbehälter mit
dem Schreibkopf entlang der Schreibzeile des Aufzeichnungsträgers mitgeführt. Dadurch
erhöhen sich aber die Trägheitsmassen auf dem Schreibwagen, welche während des Schreibbetriebes
im Wechsel beschleunigt und verzögert werden müssen. Es ist dabei auch in Betracht
zu ziehen, daß sich diese Trägheitsmassen im Verlauf der Entleerung des Tintenvorratsbehälters
verändern, so daß unterschiedliche Beschleunigungs- und Verzögerungsbedingungen
herrschen. Aus diesem Grunde muß der mit dem Schreibkopf mitgeführte Tintenbehälter
relativ
klein gehalten werden.
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Die oben genannten Nachteile werden durch die deutsche Offenlegungsschrift
31 37 970 dadurch vermieden, daß die in einem stationär angeordneten Vorratsbehälter
gespeicherte Tinte mittels einer Schlauchpumpe über eine Zuflußleitung zu einem
Zwischenbehälter auf dem bewegbaren Wagen gefördert wird. Dieser Zwischenbehälter
weist eine Tintenendanzeigevorrichtung auf, die den fehlenden Tintennachschub beim
leergepumpten Tintenbehälter anzeigt und die Pumpe abschaltet Hierdurch kann zwar
auf eine Tintenendanzeige im als Wegwerfteil konzipierten Vorratsbehälter verzichtet
werden, aber es läßt sich die Bildung eines Unterdrucks im Vorratsbehälter und in
der ZuCluBleitung in dem Zwischenbehälter durch die Pumpe nicht vermeiden.
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Dieser Unterdruck verursacht aber bei längerem Anstehen eine Diffusion
von Luft durch die aus einem elastischen Material bestehende Zuflußleitung ins System,
was zu Störungen im Schreibvorgang führt. Hierdurch werden z. B. aus einigen Düsenöffnungen
keine Tintentröpfchen mehr ausgestoßen, so daß sich keine gute Schriftqualität mehr
erzielen läßt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Tintenschreibwerk mit
auf einem bewegbaren Wagen austauschbar angeordneten Tintenschreibkopf und ein mit
diesem in Fließverbindung stehenden Tintenzwischenbehälter zu schaffen, bei dem
ein automatisches und störungsfreies Nachfüllen von Tinte mittels einer Pumpe über
einen Zulaufkanal von einem stationär angeordneten Tintenvorratsbehälter ermöglicht
und dem Tintenschreibkopf gasblasenfreie Tinte zugeführt wird. Weiterhin soll die
Bildung eines Unterdrucks in dem Tintenvorratsbehälter und in dem Zulaufkanal und
damit eine Diffusion von Luft durch die Zulaufleitung ins System vermieden werden
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch gekennzeichnete Erfindung gelöst.
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Der erfindungsgemäße Druckausgleichsbehälter verhindert auf einfachste
Weise die Bildung eines störenden Unterdrucks in dem Tintenvorratsbehälter bzw.
in dessen Abflußleitung. Hierdurch wird eine Diffusion von Luft in das System und
dadurch entstehende Störungen sicher vermieden. Auch hierbei ist die Tintenendanzei
ge nicht mehr Bestandteil des wegwerfbaren Vorratsbehälters. Da der Tintenvorratsbehälter
niveauhöher als der Tintenzwischenbehälter angeordnet ist und die Schlauchpumpe
den Förderschlauch in den Arbeitspausen freigibt, wird das Zwischenreservoir immer
wieder selbsttätig gefüllt. Das erfindungsgemäße Tintenschreibwerk ermöglicht eine
stets gleichbleibende Schriftqualität.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind
den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen. Die Erfindung wird anhand des in den
Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigt: Figur 1
eine schaubildliche Darstellung eines Tintenschreibwerkes mit dem Erfindungsgegenstand,
Figur 2 einen Tintenzwischenbehälter mit Tintenendanzeige, Figur 3 eine Einzelheit
aus Figur 2 und Figur 4 ein Ausführungsbeispiel für einen Druckausgleichsbehälter.
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In Figur 1 ist ein auf Achsen 1, 3 längs eines Aufzeichnungsträgers
5 geführter Schlitten 7 dargestellt, auf dem ein Tintenmosaikschreibkopf 9 und ein
Tintenzwischenbehälter 11 austauschbar angeordnet sind. Der Aufzeichnungsträger
5 ist über eine Papier: walze 13 transportierbar, welche über einen nicht dargestellten
Schrittmotor antreibbar ist. Der Tintenmosaikschreibkopf 9 wird während der Schreibpause
zum Einziehen eines neuen Aufzeichnungsträgers
und zum Reinigen
der Düsenflächen in eine außerhalb des Schreibbereiches liegende Abdeck- und Reinigungsstation
gefahren.
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Der Tintenmosaikschreibkopf 9 und der Tintenzwischenbehälter ii bilden
eine Austauscheinheits wobei der Tintenmosaikschreibkopf 9 eine Kupplungshälfte
17 und der Schlitten 7 die andere Krupp lungshälfte 19 einer elektrischen Kupplung
21 aufweisen. Die an dem Schlitten 7 angeordnete Kupplungshälfte 19 der elektrischen
Kupplung 21 ist über ein Flachbandkabel 23 und einer weiteren elektrischen Kupplung
25 mit einem Steuerelement 27 verbunden. Dieses Steuerelement 27 gibt über das Flachbandkabel
23 Steuerimpulse zu den in dem Schreibkopf 9 angeordneten piezoelektrischen Elementen,
durch welche einzelne Tintentropfen aus den Austrittsdüsen von Druckkammern in bekannter
Weise asynchron ausgestoßen werden. Solche Tintenmosaikschreibköpf erfordern selbstverständlich
einen Tintennachschub in ihre Kammern, um die Tinte zu ersetzen, die als Tropfen
zur Erzeugung von Mosaikschriftzeichen auf dem Aufzeichnungsträger 5 ausgestoßen
werden. Zu diesem Zweck steht der Mosaikschreibkopf 9 über einen Kanal 69 mit einer
Tintenkammer des Tintenzwischenbehälters 11 in Fließverbindung. Der Schlitten 7
weist eine fest angeordnete Kupplungshälfte 37 auf, die einerseits mit einem Tintenzuführungsschlauch
39 verbunden ist und andererseits mit der anderen Kupplungshälfte 33 an dem Tintenzwischenbehälter
11 beim Kuppeln der hydraulischen Kupplung 35 luftdicht kuppelbar ist.
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Der Tintenzuführungsschlauch 39 ist mit einem Ausiaufkanal 42 eines
Druckbehälters 47 verbunden9 welcher über einen Zufïußschlauch 51 mit einem Tintenvorratsbehälter
49 in F1 ießverbin dung steht. Der Transport der Tinte von dem Tintenvorratsbehälter
49 zu dem Ti ntenzw i sc henbehä l ter 11 íl erfo l gS über eine mit dem Zuflußschlauch
51 zusammenwirkende Schlauchpumpe 43. Da der Tintenvorratsbehälter 49 auswechselbar
angeordnet rosts weisen dieser (49) und die Zuflußleitung 51 je eine Kupplungshälfte
539 55 einer hydraulischen tRupplung 57 auf. Die Kupplungshälfte 53
kann
z. B. eine Hohlnadel aufweisen, durch die beim Kuppeln ein Gummipfropfen zu einer
Tintenkammer des Tintenvorratsbehälters 49 in bekannter Weise durchstechbar ist.
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Der Druckausgleichsbehälter 47 weist einen topförmigen Bodenteil 44
auf, dessen zylindrischer Hohlraum die Tintenkammer 46 bildet und durch einen Deckel
50 luftdicht verschließbar ist.
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Der Auslaufkanal 42 und ein Zulaufkanal 48 in die Tintenkammer 46
sind in dem Boden 52 des Bodenteiles 44 angeordnet. In dem Deckel 50 ist mittig
ein Lüftungsloch 54 angeordnet, dessen Innenfläche 56 von einer elastischen Membran
58 überspannt ist.
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Diese Membran 58 kann z. B. eine elastische Folie, z. B. aus Silikonmaterial
sein, deren äußerster Rand 60 zwischen den Dichtungsflächen 62, 64 des Deckels 50
und des Bodenteiles 44 fest eingeklemmt ist. Die Innenfläche 56 des Deckels 50 ist
konvex ausgebildet, wodurch eine Spannung der Membran 58 möglich ist. Das Lüftungsloch
54 weist an seinem der Membran 58 zugewandten Ende eine kegelförmige Erweiterung
66 auf. Die Durchmesser des Lüftungsloches 54 und der Erweiterung 66 und die Vorspannung
der Membran 58 sind so gewählt, daß die Membran 58 bei einem normalen Pumpvorgang
sich nicht von der Innenoberfläche 56 des Deckels 50 abhebt.
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Der Druckausgleichsbehälter 47 ist niveautiefer als der Tintenvorratsbehälter
49 und die Pumpe 43 angeordnet, wodurch in der Ausgangsstellung der als Schlauchpumpe
ausgebildeten Pumpe 43 ein selbsttätiger Tintenfluß von dem Tintenvorratsbehälter
49 zu dem Druckausgleichsbehälter 47 möglich ist. Das Lüftungsloch 54 kann selbstverständlich
bei einer quaderförmigen Tintenkammer 46 in einer der Seitenwände angeordnet sein,
wobei die entsprechende Seitenwand von einer Membran 48 überspannt sein muß.
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Ndr so ist die Tintenkammer 46 luftdicht verschließbar.
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Der Tintenzwischenbehälter 11 besteht gemäß Figur 2 aus einem Gehäuse
mit einer Bodenplatte 59 und einem mit dieser (59) durch
eine Abdichtungsmembran
61 flüssigkeitsdicht verbundenen Deckel 63. Dieser Deckel 63 weist eine zylindrische
Ausnehmung für eine Tintenspeicherkammer 31 auf, der über Zuflußkanäle 65, 67 mit
der Zuflußleitung 39 von dem Druckausgleichsbehälter 47 und über einen Abflußkanal
69 zu dem Schreibkopf 9 in Fließverbindung steht. An der Decke 89 der Tintenspeicherkammer
31 ist eine Blase 90 schwebend aufgehängtD deren Blaseninnenraum 91 über eine Luftöffnung
92 mit der Atmosphäre derart verbunden ist, daß das Luftvolumen der Blase 90 sich
dem Tintenvolumen in der Tintenspeicherkammer 31 selbsttätig anpaßt.
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Die Blase 90 weist eine Öffnung 95 mit einem halsförmigen Kragen 93
auf, der mit einem zentrisch in dem Deckel gelagerten Einsatzteil 94 fest verbunden
ist. Die- in dem Einsatzteil 94 angeordnete Luftöffnung 92 mündet in den Blaseninnenraum
91 In der zylindrischen Luftöffnung 92 ist ein als Anzeigeelement dienender zylindrischer
Abfragestift 96 bewegbar gelagert, der durch Eigengewicht auf dem bewegbaren Boden
97 der Blase 90 immer aufliegt. Der Abfragestift 96 weist eine Abflachung 98 auf,
über die die Luft in den Blaseninnenraum 91 ein- bzw. herausfließen kann. Das obere
Ende 99 des Abfragestiftes 99 wirkt mit einem Abfrageelement zusammen, der Steuerimpulse
über ein Steuerelement 100 und einen Verstärker 101 an den Motor 41 für die Pumpe
43 abgibt, siehe Figur 3. Das Abfrageelement besteht aus einer Induktionsspule 102,
die konzentrisch um die Luftöffnuno 92 in dem Einsatzteil 94 angeordnet ist. Die
Induktionsspule 102 ist über eine Leitung 103 mit dem Steuerelement 1OOD der ein
Mikroprozessor sein kann, verbunden. Das Steuerelement 100 steuert den Motor 41
für die Pumpe 43 je j@ nach dem Tintenstand in der Tintenkammer des Zwischenbehälters
11 derart, daß stets genügend Tinte zum Nachfließen in den Tintenschreibkopf 9 vorhanden
ist.
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Die Blase 90 ist diskusscheibenförmig ausgebildet und besteht z. B.
aus Butylkautschuk. In dem Deckel 87 des Zwischenbehälters 11
ist
ein durch eine Schraube 104 verschließbares Entlüftungsloch 105 zum Entlüften der
Tintenspeicherkammer 31 exzentrisch angeordnet. Das Entlüftungsloch 105 ist an der
höchsten Stelle in der Speicherkammer 31 angeordnet, wobei die Decke 89 des Deckels
63 zu dem Entlüftungsloch 105 hin abgeschrägt ist. Um ein Herausfallen des Abfragestiftes
96 aus dem Lüftungsloch 92 und ein Eindringen von Schmutz in den Blasenfnnenraum
91 zu verhindern, weist das Einsatzteil 94 eine Abdeckkappe 106 mit einem seitlichen
Entlüftungsloch 107 auf.
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Das Eindringen von eventuell noch in der Tinte enthaltenen Gasbläschen
in den Tintenschreibkopf 9 wird zusätzlich durch ein Filter 110 gesichert, der vor
dem Auslaufkanal 69 in der Bodenplatte 41 des Tintenzwischenbehälters 11 angeordnet
ist.
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In der Figur 5 ist eine als Schlauchpumpe ausgebildete Rotationsschlauchpumpe
43 dargestellt, wobei der Zuflußschlauch 51 als Förderschlauch dient. Der Zuflußschlauch
51 ist in einem zylindrischen Gehäuse 72 an der Wandung 74 gelagert und wirkt mit
einer Quetschrolle 76 zum Fördern von Tinte zusammen. Diese Quetschrolle 76 ist
auf einem Rotationsarm 70 drehbar gelagert und durch den Motor 41 in Pfeilrichtung
78 antreibbar.
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In der Ausyangsstellung gibt die Quetschrolle 76 den Förderschlauchteil
des Zuflußschlauches 51 frei, so daß die Tinte frei von dem Tintenvorratsbehälter
49 zu dem Druckausgleichsbehälter 47 strömen kann.
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Wenn der Tintenzwischenbehälter 11 gemäß Figur 2 leer ist, dann wird
in der oben beschriebenen Weise der Motor 41 und damit die Rotationsschlauchpumpe
43 eingeschaltet. Die von der Pumpe 43 geförderte Tinte fließt durch die Tintenkammer
46 des.
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Druckausgleichsbehälters 47 und durch den Zuflußschlauch 39 zu dem
Tintenzwischenbehälter 11. Die Tinte in der Tintenspeicherkammer 31 des Tintenzwischenbehälters
11 nimmt zu, wobei
die schwebend aufgehängte Blase 90 langsam angehoben
wird.
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Wenn der Abfragestift 96 mit seiner Oberkante 99 die gestrichelte
Position erreicht hat, wird die Pumpe 43 wieder abgeschaltet. Bei diesen Pumpvorgängen
hebt die Membran 58 in der Tintenkammer 46 des Druckausgleichsbehälters 47 nicht
von der Innenfläche 56 des Deckels 50 ab. Die Membran 58 wird mit einer derartigen
Vorspannung gegen die Innenfläche 56 gezogen, daß sie selbst bei kleinen Druckunterschieden
in der Tintenkammer 46 oder in der Zuflußleitung 51 nicht abhebt.
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Wird der bei diesen Pumpvorgängen langsam in sich zusammenfallende
Tintenvorratsbehälter 49 plötzlich leer, dann wird ein größerer Unterdruck in der
Zuflußleitung 51 durch die Pumpe 43 erzeugt, der dadurch ausgeglichen wird, daß
die Membran 58 von der Innenfläche 56 abhebt und die gestrichelt dargestellte Lage
gemäß Figur 4 einnimmt. Dieses Anheben der Membran 58 setzt bei Unterschreitung
eines bekannten Grenzunterdrucertes in der Zuflußleitung 51 ein. Hierdurch wird
vermieden, daß Luft infolge eines anstehenden Unterdruckes in dem Zuflußschlauch
51 in das System durch Diffusion eintreten kann. Durch den Rückverformungsgrad der
Zuflußleitung 51 (Schlauch) ist der Unterdruck hinter der Schlauchpumpe 43 am größten,
da eine Tinte nachfließen kann. Ein erneuter Pumpvorgang schiebt nur noch Tinte
in das von der Membran freiwerdende Volumen.
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Wenn die Anzeigevorrichtung des Tintenzwischenbehälters 11 nach dem
Pumpvorgang nochmals ''leer'l meldet, dann wird über das Steuerelement 100 die ganze
Maschine abgeschaltet und ein Warnsignal ausgelöst, daß der Tintenvorratsbehälter
49 ausgetauscht werden muß. Nach diesem Einsetzen eines neuen Tintenvorratsbehälters
49 fließt wieder Tinte selbsttätig in die Tintenkammer 46 des Druckausgleichsbehälter
47 nach, derart, daß die Membran 58 wieder die ausgezogene Lage gemäß Figur 4 einnimmt.
Nun kann der Tintenzwischenbehälter auch wieder ungestört von der Pumpe 43 gefüllt
werden.
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Der erfindungsgemäße Druckausgleichsbehälter 47 verhindert, daß Luft
durch den entstehenden Unterdruck in die Zuflußleitung durch Diffusion eindringen
kann. Auch sind nicht so hohe Anforderungen an die Kupplungsstellen mehr erforderlich,
da der Unterdruck einen einstellbaren Grenzwert nicht unterscheiden kann.