DE3300395C2 - Vorrichtung zum Ermitteln von Lufteinschlüssen in Tintentröpfchenschreibeinrichtungen - Google Patents

Abstract

Offenbart ist eine Vorrichtung zum Ausstoßen flüssiger Tröpfchen, die aus einer Flüssigkeit innerhalb der Düse gebildet sind, unter Verwendung thermischer Energie. Die Düsen sind innerhalb oder außerhalb mit einem leitenden Element versehen, das ermittelt, ob sich in der Düse Flüssigkeit befindet oder nicht, indem die Änderung des durch das leitende Element gehenden elektrischen Stroms gemessen wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Ermittlung vor Lufteinschlüssen in Düsen von Tintentröpfchenschrti&einrichtungen gemäß Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-OS 26 15 095 bekannt. Hierbei wird das Ausstoßen von Tintentröpfchen aus den Düsen dadurch erreicht daß das Volumen einer Tintenkammer verringert wird, indem eine diese begrenzende biegsame Platte durch das Anlegen eines elektrischen Feldes dementsprechend verformt wird. Die Verformung dieser Platte hat eine Schwingung zur Folge, die in Abhängigkeit davon, ob die Kammer ausschließlich mit T'nte gefüllt ist oder ob sich darin Luftbläschen befinden, unterschiedlich rasch abklingt Diese Schwingungen der Platte werden aun elektrisch erfaßt und dementsprechend ausge wertet so daß eine Anzeige für das Vorhandensein von Luftb. .sehen möglich ist Dieses Prinzip bedingt jedoch einen relativ hohen elektrotechnischen Aufwand.

Aus der DE-OS 30 45 204 ist eine Flüssigkeitströpfchenausstoßvorrichtung bekannt, bei der durch Zuführung von thermischer Energie, die über eine elektrische Widerstandsheizung bereitgestellt wird, die Tinte kurzzeitig örtlich verdampft wird, so daß über diese Volumenänderung an der Düse Tintentröpfchen ausgestoßen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Ermittlung von Lufteinschlüssen in Düsen von Tintentröpfchenschreibeinrichtungen zu schaffen, die einfachen Aufbau hat und zuverlässig arbeitet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs gelöst

Hierbei wird das physikalische Prinzip angewandt, nach dem sich der elektrische Widerstand und somit der Stromfluß eines elektrischen Leiters in Abhängigkeit von dessen Temperatur ändert. Das elektrisch leitende Element erreicht nun unterschiedliche Temperaturen je nachdem, ob Tinte oder Luft vorhanden ist, so daß sich sein Widerstand ändert, was in einer meß- und erfaßbaren Änderung des durch das elektrisch leitende Element fließenden Stromes resultiert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachsteihend anhand schematischer Zeichnungen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht der Gestalt eines Ausführungsbeispiels einer flüssige Tröpfchen ausstoßenden erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig.2 eine detaillierte Draufsicht des Düsenteils (Tintenstrahlkopfes) der Vorrichtung gemäß F i g. 1,

F i g. 3 und 4 Graphen, die die Temperaturänderung über der Zeit in der mit Tinte gefüllten bzw. nicht gefüllten Düse darstellen, wenn die Düse kurzzeitig beheizt wird.

Fig.! und 2 zeigen den Hauptteil des Ausführungsbeispiels: Eine Vorrichtung zum Ausstoßen flüssiger Tröpfchen unter Verwendung thermischer Energie. Auf einer Grundplatte 10 sind elektrothermische Energieumwandler 11 an den Düsen entsprechenden S' "Ilen in

ίο ziemlich gleichmäßigem Abstand angeordnet (ein gleichmäßiger Abstand ist jedoch nicht immer erforderlich). Die elektrothermischen Energieumwandler 11 können zur Erzeugung von Wärme durch Umwandlung von Elektrizität in thern.ische Energie von einer Ener-,Tiequelle (nicht gezeigt) mit Leistung versorgt sein. Ein leitendes Element 12 ist dicht neben jedem elektrothermischen Energieumwandler 11 angeordnet Diese Elemente sind zur Ermittlung getrennt mit Signalleitungen (nicht gezeigt) verbunden. Wie nachstehend erwähnt wird ein durch die thermische Energie jedes Umwandlers 11 verursachter Temperaturanstieg durch die Änderung des elektrischen Widerstandes des diesem Umwandler entsprechenden leitenden Elements ermittelt, da der Widerstand von der Temperatur des Elements abhängt Ein Düseneinbauelement 13 mit einer Vielzahl von den Düsen entsprechenden Fließwegen 13a ist auf der Grundplatte 10 e^gebracht. In diesem Fall ist es, wie F i g. 2 im Detail zeigt so angebracht daß jedem Fließweg 13a jeweils ein Umwandler 11 und ein leitendes Element 12 zugeordnet sind. Die Füeßwege 13a erstrekken sich nach hinten und stehen mit einer gemeinsamen Fließleitung 136 in Verbindung, die im rückwärtigen Teil des Düseneinbauelements ausgebildet ist. Die gemeinsame Fließleitung i3b ist durch Leitungen mit einem Tintenbehälter (nicht gezeigt) verbunden.

Die derart ausgebildete Vorrichtung arbeitet wie folgt: Jeder elektrothermische Umwandler 11 führt beim Eingeben eines Ausstoßsignals, nachdem Tinte vom Tintenbehälter bis zur Spitze der Düse angefüllt ist.

der Tinte in der Düse thermische Energie zu und unterwirft sie somit einer raschen Zustandsänderung, wodurch Tintentröpfchen in der Richtung entsprechend dem Pfeil in F i g. 1 ausgestoßen werden.

Wie bekannt ist, hängt der elektrische Widerstand eines leitenden Elements von seiner Temperatur ab. In anderen Worten: Der elektrische Widerstand R des leitenden Elements wird durch P ■ Ι/λ dargestellt, worin P der spezifische Widerstand, /die Länge und a die Querschnittsfläche des leitenden Elements sind. Der spezifi-

5C sehe Widerstand hängt von der Temperatur ab und ist für ein gegebenes Element bei gegebener Temperatur konstant. Wenn demgemäß elektrischer Strom durch das leitende Element 12 hindurchgeht, ändert sich sein Widerstand durch den Temperaturanstieg, der durch die vom elektrothermischen Umwandler 11 erzeugte thermische Energie verursacht wird, und daher ändert sich der durch das Element 12 gehende Strom ebenso.

Wenn der elektrothermische Umwandler in einer Düse, die mit Tinte gefüllt ist, für einen Moment cingeschaltet wird, erhöht sich die Temperatur des leitenden Elements 12 und fällt nach einer gewissen Zeit rasch ab, wie z.B. Fig.3 zeigt; ist andererseits aus irgendwelchen Gründen die Düse nicht mit Tinte gefüllt, steigt die Temperatur des leitenden Elements 12 rascher und bis zu einem höheren Punkt an und nimmt dann allmählich wieder ab. Es ist somit feststellbar, ob die Düse mit Tinte gefüllt ist oder nicht, indem mittels eines äußeren Schaltkreises die Stromänderungen (d.h. dl/dt) auf-

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grund derartiger Temperaturänderungen ermittelt werden.

Obwohl im obenerwähnten Beispiel ständig elektrischer Strom durch die leitenden Elemente 12 läuft, ist die Ermittlung von Tinte in jeder Düse auch durch Hindurchschicken von Stromimpulsen oder Messen der Zeit, bis der Strom den ursprünglichen Wert (stationären Wert) erreicht, möglich. Es ist auch möglich, das leitende Element Yl nicht innerhalb der Düse anzuordnen, sondern an einer Stelle gegenüber der Düse an der Außenseite der Grundplatte 10 oder innerhalb des Blocks des Düseneinbauekments 13.

Wie oben beschrieben, ist erfindungsgemäß ein leitendes Element in oder neuen jeder Düse vorgesehen und der Flüssigkeitsstand in der Düse wird durch Messen der Änderung des elektrischen Stroms durch das leitende Element über der Zeit ermittelt; somit können die Fühler, d h. die leitenden Elemente in dem flüssige Tröpfchen ausstoßenden Kopf eingebaut sein, so daß eine höchst zuverlässige Ermittlung des Vorhandenseins von Flüssigkeit in einer kompakten Vorrichtung ermöglicht ist Bei diesem Tintenstrahlsystem ist es Aiöglich, die Ausgabe von Drucksignalen zu stoppen, indem ein rascher Anstieg des elektrischen Stroms (dl/dt) nach Eingeben eines Ermittlungsimpulses in eine leere Düse ermittelt wird, oder eine automatische Einrichtung zum Wiederauffüllen der Düse oder eine Warneinrichtung anzubringen, die den leeren Zustand einer Düse meldet; dadurch wird sicher eine Verschlechterung der Leistungscharakteristik des Geräts verhindert, die durch Beheizung leerer Düsen verursacht sein kann, und fehlender Tintenausstoß ermittelt. Folglich sieht die Erfindung eine Vorrichtung zum Ausstoß flüssiger Tröpfchen mit höchster Zuverlässigkeit vor.

Offenbart ist eine Vorrichtung zum Ausstoßen flüssiger Tröpfchen, die aus einer Flüssigkeit innerhalb der Düse gebildet sind, unter Verwendung thermischer Energie. Die Düsen sind innerhalb oder außerhalb mit einem leitenden Element versehen, das ermittelt, ob sich in der Düse Flüssigkeit befindet oder nicht, indem die Änderung des durch das leitende Element gehenden elektrischen Stroms gemessen wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

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   Patentanspruch:

   Vorrichtung zum Ermitteln von Lufteinschlüssen in Düsen von Tintentröpfchen auf Anforderung ausstoßenden Tintentröpfchenschreibeinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß in Tröpfchen unter Verwendung thermischer Energie ausstoßenden Düsen in oder an den Düsen ein elektrisch leitendes Element (12) vorgesehen ist dessen elektrischer Widerstand sich beim Zuführen der thermischen Energie aufgrund der erreichten unterschiedlichen Temperatur beim Vorhandensein von Tinte oder Luft unterschiedlich ändert