DE3344447A1

DE3344447A1 - Ink-jet-aufzeichnungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3344447A1
Application number: DE19833344447
Authority: DE
Inventors: Erfinder Wird Nachtraeglich Benannt Der
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1982-12-08
Filing date: 1983-12-08
Publication date: 1984-06-14

Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Ink-Jet-Aufzeichnungsvorrichtung mit Fühleinrichtungen für die Feststellung des Druckfarben- bzw. Drucktintendrucks oder der Druckfarben- bzw.
Drucktintenrestmenge, die an einem Teil eines Druckfarben-Zufuhrsystems zur Zufuhr von Druckfarbe bzw. Drucktinte aus einem Druckfarben- bzw. Drucktinten-Reservebehälter zu einem Druckfarben-Jet- bzw. -Spritzsystem, das Spritzdüsen für Druckfarben- bzw. Drucktintentröpfchen aufweist, angeordnet sind.
Bei einer Ink-Jet-Aufzeichnungsvorrichtung ergeben sich Vorteile, da sie nicht nur mit hoher Geschwindigkeit und mit sehr geringer Geräuschentwicklung aufzeichnen kann, sondern da auch kostengünstige, ebene Papierblätter verwendet werden können, und eine komplizierte Stufe wie die Entwicklung, das Fixieren und dergleichen vermieden wird.
Außerdem ist sie geeignet zur Erzeugung von Punktgrößen und Intervallen, die vergleichsweise geringer sind, so daß eine sehr scharfe Bildaufzeichnung erfolgt, und sie ist auch geeignet zur Aufzeichnung chinesischer Buchstaben, Muster und dergleichen.
Was die Aufzeichnungsköpfe von Ink-Jet-Aufzeichnungsvorrichtungen betrifft, so wurden bisher verschiedene Typen entwikkelt und in die Praxis umgesetzt.
So wnrden beispielsweise, wie in der JP-PS Nr. 12138/1978 beschriebentsogenannte Ink-Jet-Aufzeichnungsvorrichtungen vom "Bedarfs"-Typ ("on-demand"-Typ) kürzlich entwickelt und sie haben Aufmerksamkeit erregt. Bei dieser Art von Vorrichtungen werden Druckfarbentröpfchen durch Düsen entsprechend der Änderung jedes Volumens von Druckkammern gespritzt, jeweils wenn elektrische Impulse an einen Aufzeichnungskopf entsprechend jedem elektrischen Signal zur Aufzeichnung angelegt werden.
Einer der Vorteile dieses Bedarfs-Typs liegt darin, daß die Menge der verbrauchten Druckfarbe wirtschaftlich gehalten werden kann, eine hohe Zuverlässigkeit sichergestellt werden kann und die Vorrichtung selbst auch eine kompakte Größe, ein geringes Gewicht und geringe Kosten aufweisen kann, da die Druckfarbe nur dann gespritzt wird, wenn sie entsprechend zu Bildsignalen benötigt wird, so daß kein System zur Aufnahme von Druckfarbe erforderlich ist.
Ein weiterer Vorteil liegt in der großen Auf lösekraft des Drucks und in der Durchführbarkeit eines Hochgeschwindigkeitsdrucks; auch kann ein farbiger Druck leicht erzielt werden.
Zusätzlich zu dem vorstehenden wird eine andere Ink-Jet-Aufzeichnungsvorrichtung vom Bedarfs-Typ in der JP-PS 35936/1979 beschrieben. Dieser Typ arbeitet mit einem System in einem einzigen Aufzeichnungskopf mit mehreren Düsen.
Die Fig. 1 und 2 stellen einen Querschnitt bzw. eine Flächenansicht einer typischen schematisierten Veranschaulichung dieses Typs dar.
Die Fig. 3 zeigt einen Ink-Jet-Aufzeichnungskopf, der konkret sieben Einheiten von Düsenserien aufweist, die nach der vorstehend erwähnten Aufzeichnungsmethode angeordnet sind.
In den Fig. 1 bis 3 sind mehrere Düsen 1, mehrere Druckkammern 2, die mit den Düsen 1 verbunden sind, und eine gemeinsame Druckfarbenkammer 3 für die gemeinsame Verteilung der Druckfarbe, die aus dem Druckfarbenreservebehälter 7 in die Druckkammern 2 zugeführt wird, von denen jede auf der gleichen Ebene unter Bildung eines Aufzeichnungskopfes angeordnet ist, vorhanden.
Die Druckfarbe zur Verwendung bei der Aufzeichnung wird durch den Druckfarbenreservebehälter 7, das Filter 6, Ventilvorrichtungen 5, das Druckfarbenzufuhrrohr 4 und die gemeinsame Druckfarbenkammer 3 zugeführt. Die gemeinsame Druckfarbenkammer 3 verzweigt sich zu verschiedenen Druckkammern 2, die jeweils mit mehreren Düsen 1 verbunden sind, die jeweils den Bildelementen in der senkrechten Richtung auf einem Bild entsprechen. Ein piezoelektrisches Signalumformerelement 8, das elektrisch mit einem elektronischen Impulsgenerator 9 verbunden ist, ist an einen Teil der Wandung jeder Druckkammer 2 befestigt. Das piezoelektrische Signalumwandlungselement 8 ist eine flexible Platte, die in geeigneter Weise fähig ist, ins Innere der Druckkammer 2 flexibel zu sein bzw. bewegt werden zu können, wenn sie ein von dem Generator 9 erzeugtes elektrisches Signal empfängt. Dieses Element enthält beispielsweise einen piezoelektrischen Kristall und ist an die Außenwandung der Druckkammer mit einem dünnen elektroleitfähigen Diaphragma befestigt.
Bei dieser Methode wird das piezoelektrische Signalübertragungselement 8 abrupt ins Innere der Druckkammer 2 gebogen, wenn es ein elektrisches Signal empfängt, das von dem Elektronenimpulsgenerator 9 erzeugt wird. Durch die so bewirkte rasche Verringerung des Volumens der Druckkammer 2 wird die Druck farbe im Inneren der Kammer ausgespritzt und strömt in der Form von Druckfarbentröpfchen von der Düse 1 auf ein gegenüberliegendes Aufzeichnungspapier, wodurch eine Punktaufzeichnung entsteht. Die durch das Aus spritzen aus der Druckkammer 2 verringerte Druckfarbenmenge wird aufgefüllt durch Druckfarbe, die aus der gemeinsamen Druckkammer 3, wo Druckfarbe gespeichert wird, in die Druckkammer 2 strömt. Die verringerte Druckfarbenmenge in der gemeinsamen Druckfarbenkammer 3 wird durch eine Druckverringerung mittels Flüssigkeitsdruck-Fühlvorrichtungen festgestellt, die jeweils an dem flexiblen Diaphragma 10, das einen Teil der Wandung der gemeinsamen Druckfarbenkammer 3 darstellt, bzw. an der Außenseite des flexiblen Diaphragmas 10 vorgesehen sind. Die Flüssigkeitsdruck-Fühleinrichtungen umfassen einen langen Balken vom Auslegertyp 11, dessen Frontende an dem Fühlerteil für die Verschiebung des flexiblen Diaphragmas 10 befestigt ist und ein Längungs- bzw. Dehnungsmeßgerät 12, das an der Basis des Balkens 11 befestigt ist.
Wenn die Fühleinrichtung für den Flüssigkeitsdruck feststellt, daß der Flüssigkeitsdruck der gemeinsamen Druckfarbenkammer 3 auf nicht höher als das vorgegebene niedrigste Niveau abgesunken ist, so wird ein elektrisches Signal abgegeben, um die Ventileinrichtungen 5 zu öffnen und Druckfarbe wird von dem Druckfarbenreservebehälter durch das Druckfarbenzufuhrrohr 4 in die gemeinsame Druckfarbenkammer 3 eingeführt. Wenn der Flüssigkeitsdruck der gemeinsamen Druckfarbenkammer 3, der durch die Flüssigkeitsdruck-Fühlvorrichtung festgestellt werden soll, angehoben wird auf nicht größer als das vorgegebene höchste Niveau, so wird die Ventilvorrichtung geschlossen, um den Druckfarbenstrom von dem Druckfarbenreservebehälter 7 zu der gemeinsamen Druckfarbenkammer 3 zu beenden. Auf diese Weise wird der Flüssigkeitsdruck der gemeinsamen Druckfarbenkammer 3 konstant in dem Bereich zwischen dem höchsten Niveau und dem niedrigsten Niveau gehalten. Wenn sich der Flüssigkeitsdruck innerhalb des Bereichs befindet, können Druckfarbentröpfchen stabil und kontinuierlich aus den Düsen 1 aus gespritzt werden.
In der Zwischenzeit wird das flexible Diaphragma 10 so gebildet, daß es als obere Wandung der gemeinsamen Druckfarbenkammer 3 des Aufzeichnungskopfs dient, durch Befestigung über der Öffnung der gemeinsamen Druckfarbenkammer 3, so daß die öffnung bedeckt wird, um die Druckfarbe in der Kammer 3 dicht abzuschließen. Das Volumen der gemeinsamen Druckfarbenkammer 3 wird groß genug gehalten, so daß es den Änderungen des Volumens der Druckkammern 2 entspricht.
Die gemeinsame Druckfarbenkammer 3 und das flexible Diaphragma 10 sind jeweils so gebaut, daß sie den Rückdruck der Druckfarbe absorbieren, der durch die Deformation der Druckkammern 2 zu dem Zeitpunkt bewirkt wird, wenn die darin eingefüllte Druckfarbe ausgespritzt wird. In einem Aufzeichnungskopfvom Typ mehrerer Düsen wird die sogenannte Kanal-Unterbrechung bewirkt, bei der eine Druckwelle, die aus der Druckkammer 2 eines Kanals erzeugt wird, wellenförmig zur Druckkammer 2 eines anderen Kanals durch die gemeinsame Druckfarbenkammer 3 fortbewegt wird, wodurch die Spritz-Flug-Leistungsfähigkeit von Druckfarbentröpfchen aus dem anderen Kanal verschlechtert wird. Die beschriebene gemeinsame Druckfarbenkammer 3 und das flexible Diaphragma 10 können eine derartige Druckwelle daran hindern, umzulaufen.
In einem derartigen Aufzeichnungskopf, der wie vorstehend konstruiert ist, sollte ein konstanter Flüssigkeitsdruck der Druckfarbe in dem Aufzeichnungskopf aufrechterhalten werden, jedoch kann in einigen Fällen der Flüssigkeitsdruck aus folgenden Gründen verringert werden: So fluktuiert der Druckfarbendruck stark in einem Aufzeichnungskopf aufgrund der raschen Änderung der Menge der verbrauchten Druckfarbe, die mit der Änderung der Punktdichte zum Zeitpunkt der Aufzeichnung bedingt wird, oder durch die Änderung der Restmenge der Druckfarbe in dem Druckfarbenreservebehälter. Aufgrund dieser Fluktuation des Druckfarben-Niveaus war es schwierig, die Flug-Leistungsfähigkeit der aus den Düsen ausgespritzten Druckfarbentröpfchen zu stabilisieren. In ernsteren Fällen trat die Möglichkeit auf, daß die Ergänzung der Druckfarbe nicht ins Gleichgewicht mit deren Verbrauch kommen konnte und Luftblasen aus den Düsen eingezogen wurden, da der Flüssigkeitsdruck verringert wurde, so daß die Druckfarben-Jet-Aufzeichnung zu Störungen führte.
Bei einem Aufzeichnungskopf in den Druckfarbe durch hydrostatischen Druck eingeführt wird, wenn der Druckfarbenreservebehälter und der Aufzeichnungskopf über ein Druckfarbenzufuhrsystem verbunden sind, wird die Änderung des Druckfarbenvolumens etwas durch den Druckfarbenfluß zwischen dem Aufzeichnungskopf und dem Druckfarbenreservebehälter absorbiert, wenn jedoch der Aufzeichnungskopf unabhängig nach Entfernung aus einer Aufzeichnungsvorrichtung (zum Beispiel einem Drucker) konserviert bzw. gereinigt wird, strömt Druckfarbe aus den Düsen aus oder werden Luftblasen durch die Düsen während der Konservierung durch die vorstehend erwähnte Temperaturänderung oder durch Verdampfen eingezogen, da der Aufzeichnungskopf am Eintrittsweg für die Druckfarbe abgeschlossen ist, um keine Luftblasen anzusaugen.
Darüber hinaus wird bei üblichen Druckfarbenzufuhrsystemen vom hydrostatischen Drucktyp bei denen ein fast konstanter Druckfarbendruck in einem Aufzeichnungskopf aufrechterhalten wird, die Höhe eines Druckfarbenreservebehälters an die Position des Aufzeichnungskopfes fixiert. Es ist daher schwierig, einen konstanten Flüssigkeitsdruck entsprechend den Änderungen der verbrauchten, verbliebenen Druckfarbe usw., aufrecht zu erhalten.
Auch wird bei einer Ink-Jet-Aufzeichnungsvorrichtung, bei der unter Druck stehende Druckfarbe von einem Druckfarbenreservebehälter mit Druckeinrichtungen zugeführt wird und der Flüssigkeitsdruck mittels Ventileinrichtungen eingestellt wird, die auf halbem Wege eines Druckfarbenzufuhrsystems angeordnet sind, so daß Druckfarbe in den Aufzeichnungskopf beschickt wird, oder bei einer anderen Ink-Jet-Aufzeichnungsvorrichtung, bei der Druckfarbe mittels hydrostatischen Drucks direkt aus einem Druckfarbereservebehälter zum Aufzeichnungskopf zugeführt wird, häufig der Fall auftreten, daß verschiedene Schwierigkeiten durch eine Änderung des Drucks der Druckfarben wie vorstehend erwähnt bedingt werden. Um diese Schwierigkeiten auszuräumen, sollte eine konstante Feststellung des Flüssigkeitsdrucks der in einem Aufzeichnungskopf gelagerten Druckfarbe, des Druckfarbezufuhrsystems oder des Druckfarbenreservebehälters erfolgen und entsprechend dem Fühlsignal sollte eine Maßnahme wie eine Flüssigkeitsdrucksteuerung, eine Warnung bezüglich einer Unregelmäßigkeit des Flüssigkeitsdrucks oder eine Unterbrechung des Drucks ohne Verzögerung erfolgen.
Darüber hinaus weist, wie vorstehend in den Fig. 1 bis 3 gezeigt, die Fühleinrichtung für den Flüssigkeitsdruck, die einen Balken 11 und das Längungs- bzw. Dehnungsmeßgerät 12 enthält, die jeweils an einem Aufzeichnungskopf vorgesehen sind, verschiedene Nachteile auf, da die Leistungsfähigkeit des Längungsmeßgeräts zwischen den einzelnen Elementen streut, wodurch eine Einstellung sehr schwierig wird; darüber hinaus unterliegt das Element im Verlauf der Zeit einer starken Änderung, so daß ein Kompensationssystem erforderlich wäre, die Elemente sind zu fein, so daß deren Befestigung an dem Mechanismus sehr genau erfolgen muß; auch sind die Elemente kostspielig, so daß die Gesamtkosten steigen und dergleichen.
Die vorstehend erwähnte Fühl- bzw. Meßeinrihtung gemäß der Erfindung soll die Nachteile des Stands der Technik ausräumen, durch die Fehler bei Aufzeichnungen durch einen instabilen Flüssigkeitsdruck in einem Aufzeichnungskopf bewirkt werden.
Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer Fühl-bzw.
Meßeinrichtung durch die der Flüssigkeitsdruck in dem Aufzeichnungskopf genau und jegliche Abweichung des Flüssigkeitsdrucks von der Norm in dem Aufzeichnungskopf, in einem Druckfarbenzufuhrrohr und einem Druckfarbenreservebehälter, jegliche Verringerung der Restmenge an Druckfarbe und dergleichen festgestellt werden.
Durch die Erfindung sollen darüber hinaus die vorstehenden Nachteile der Flüssigkeitsdruck-Fühl- bzw. -Meßeinrichtungen des Stands der Technik ausgeräumt werden und somit soll eine Flüssigkeitsdruck-Fühl- bzw. -Meßeinrichtung oder Fühl- bzw. MeBeinrichtungen für die Druckfarbenrestmenge bereitgestellt werden, die jeweils stabil und unter Verwendung von Druckfarbe geringer Kosten betrieben werden können.
Erfindungsgemäß können die vorstehenden Ziele dadurch erreicht werden, daß ein flexibles Diaphragma bereitgestellt wird, das je nach dem Druckfarbendruck oder der Restmenge der Druckfarbe für einen Teil des Druckfarbenzufuhrsystems zur Zufuhr von Druckfarbe aus einem Druckfarbenreservebehälter zu einem Druckfarbenspritzsystem, deformierbar ist, und durch Anordnung benachbart zu dem flexiblen Diaphragma von mindestens einem aus der Gruppe eines Vibrationselements, eines Photodetektors, eines magnetisch empfindlichen Elements und eines Detektors für die elektrostatische Kapazität, die als Fühleinrichtungen bzw. Meßeinrichtungen für die Feststellung der Verschiebung des flexiblen Diaphragmas dienen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, das flexible Diaphragma und die Fühleinrichtungen an mindestens einem Ort außerhalb des Druckfarbenzufuhrsystems anzubringen, nämlich dem Aufzeichnungskopf, dem Druckfarbenreservebehälter und dem Druckfarbenzufuhrrohr.
Durch die Erfindung ergibt sich ein großer Vorteil, der darin liegt, daß die Menge der in einem Aufzeichnungskopf gelagerten Druckfarbe genau und leicht festgestellt werden kann, wenn die Menge aufgebraucht wird, was unabhängig von der Dichte der Druckfarbe und der Umgebungstemperatur erfolgt. Insbesondere sind die Zuverlässigkeit und die Kosten geeignet für die praktische Anwendung, da die Empfindlichkeit und die Genauigkeit der Feststellung groß sind und die Temperaturcharakteristika ebenfalls ausgezeichnet sind.
Im folgenden werden die beigefügten Figuren kurz erläutert: Die Fig. 1 und 2 sind typische schematische Veranschaulichungen, die eine Ink-Jet-Aufzeichnungsvorrichtung vom Bedarfs-Typ zeigen, wobei erstere einen Querschnitt davon und letztere eine Planansicht davon zeigt.
Fig. 3 ist eine perspektivische Darstellung, die eine konkrete Bauweise der vorstehend veranschaulichten Ink-Jet-Auf zeichnungsvorrichtung darstellt.
Fig. 4 ist eine typische Seitenschnittansicht, die eine Ink-Jet-Aufzeichnungsvorrichtung gemäß der Erfindung darstellt, in der ein Vibrationselement verwendet wird.
Fig. 5 ist ein Querschnitt, der eine Flüssigkeitsdruck-Fühleinrichtung eines erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopfes zeigt.
Fig. 6 ist eine grafische Darstellung, die die Charakteristika eines Elektrostriktions-Vibrators gemäß der Erfindung zeigt.
Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, das den Betrieb des Elektrostriktions-Vibrators zeigt.
Die Fig. 8 und 9 sind Querschnitte eines Aufzeichnungskopfes, der mit einer Flüssigkeitsfühlvorrichtung gemäß einer Ausführungsform eines anderen erfindungsgemäßen Beispiels ausgerüstet ist.
Fig. 10 ist ein Querschnitt der einen Druckfarbenreservebehälter darstellt, ausgerüstet mit einer Druckfarben-Restmengenfühleinrichtunq-eine Ausführungsform gemäß einem weiteren Beispieipder»Erfindungs F-g. 11 ist ein typischer Querschnitt, der eine Ink-Jet-Rufzeichnungsvorrichtung gemäß der Erfindung zeigt, in der -n Photodetektor verwendet wird.
Fig. 12 ist ein Querschnitt, der eine Flüssigkeitsdruckfühlvorrichtung eines Auf zeichnungskopfes gemäß der Erfindung zeigt.
Die Fig. 13 und 14 sind Veranschaulichungen der Bauweise eines Photodetektors gemäß der Erfindung.
Fig. 15 ist die Darstellung der äußeren Erscheinung eines Photounterbrechers gemäß der Erfindung.
Die Fig. 16 und 17 sind Innenverdrahtungsdiagramme des Photounterbrechers Fig. 18 ist die Darstellung der Charakteristika eines erfindungsgemäßen Photounterbrechers.
Die Fig. 19 und 20 sind Querschnitte, die Beispiele für Druckfarbenrestmengen-Fühlvorrichtungen der erfindungsgemässen Druckfarbenpatronen darstellen.
Fig. 21 ist ein typischer Seitenquerschnitt, der eine Ink-Jet-Aufzeichnungsvorrichtung gemäß der Erfindung zeigt, in der ein magnetisch empfindliches Element verwendet wird.
Fig. 22 ist ein Querschnitt, der eine Flüssigkeitsdruckfühleinrichtung eines erfindungsgemäßen Auf zeichnungskopfes zeigt.
Fig. 23 ist eine Veranschaulichung der Wirkungen eines erfindungsgemäßen Hall-Elementes.
Die Fig. 24 und 25 sind eine Grafik bzw. die äußere Ansicht eines erfindungsgemäßen Hall-Elementes.
Fig. 26 ist ein Antriebsstromkreis-Diagramm eines erfindungsgemäßen Ilall-Elementes.
Fig. 27 ist ein Querschnitt, der ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Druckfarbenrestmengen-Fühleinrichtung darstellt.
Fig. 28 ist ein Querschnitt, der ein anderes Beispiel der Flüssigkeitsdruck-Fühleinrichtung der erfindungsgemäßen Auf zeichnungsköpfe zeigt.
Fig. 29 ist ein typischer Querschnitt einer Ink-Jet-Aufzeichnungsvorrichtung gemäß der Erfindung, in der eine Fühleinrichtung unter Zuhilfenahme elektrostatischer Kapazität verwendet wird.
Fig. 30 ist ein Querschnitt der eine Flüssigkeitsdruckfühleinrichtung eines erfindungsgemäßen Auf zeichnungskopfes zeigt.
Die Fig. 31 bis 33 zeigen verschiedene Bauweisen der Elektroden für die Flüssigkeitsdruckmessung gemäß der Erfindung.
Fig. 34 ist eine perspektivische Ansicht, die ein weiteres Beispiel der Flüssigkeitsdruck-Fühlabschnitte flexibler Diaphragmen gemäß der Erfindung zeigt.
Die Fig. 35 und 36 zeigen ein weiteres Beispiel für die erfindungsgemäßen Flüssigkeitsdruck-Fühleinrichtungen.
Fig. 37 ist ein Querschnitt der eine Fühleinrichtung für Druckfarbenrestmengen einer erfindungsgemäßen Druckfarbenpatrone zeigt.
Die Fig. 38 und 39 sind jeweils schematische Schaltungs-Baudiagramme, die jeweils den Betrieb der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsdruck-Fühleinrichtungen veranschaulichen.
Fig. 40 ist eine schematische Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Die Fig. 41 und 42 sind ein Querschnitt bzw. eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel zeigen, in dem eine Flüssigkeitsdruck-Fühleinrichtung gemäß der Erfindung zwischen einem Aufzeichnungskopf und einem Druckfarbenreservebehälter angeordnet ist.
Die Fig. 43 bis 45 sind Querschnitte, die ein Beispiel zeigen, bei dem eine Flüssigkeitsdruck-Fühleinrichtung gemäß der Erfindung an eine Druckfarbenpatrone befestigt ist.
Die Fig. 46 bis 49 sind Querschnitte, die verschiedene Bauweisen der erfindungsgemäßen flexiblen Diaphragmen zeigen.
Die Fig. 50 und 54 sind Blockdiagramme, die ein Flüssigkeitsdruck-Meßkontrollverfahren zeigen.
Fig. 51 ist ein Querschnitt, der eine Reihe von Verfahren zur Deformation eines flexiblen Diaphragmas gemäß der Erfindung, abhängig von der Änderung des Flüssigkeitsdrucks zeigt.
Fig. 52 zeigt die charakteristischen Kurven des Flüssigkeitsdrucks eines Aufzeichnungskopfes und der Verschiebungen eines flexiblen Diaphragmas.
Fig. 53 zeigt die charakteristische Kurve des Flüssigkeitsdrucks eines Druckfarbenzufuhrsystems vom hydrostatischen Drucktyp.
In der folgenden Beschreibung und den Beispielen wird die Erfindung genauer erläutert.
Fig. 4 zeigt einen Seitenquerschnitt, der einen erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopf zeigt, in den eine eingebaute Flüssigkeitsdruck-Fühleinrichtung und ein Druckfarbenzufuhrsystem einbezogen sind.
Fig. 5 ist ein Querschnitt längs der Linie A-A' in der Fig. 4.
Ein Auf zeichnungskopf enthält zumindest ein Düsenstück für das Ausspritzen von Druckfarben- bzw. Tintentröpfchen, Druckkammern 22 der gleichen Anzahl wie die Anzahl der Düsen 21, die jeweils mit der entsprechenden Druckkammer 22 verbunden sind und die gemeinsame Druckfarbenkammer 23 zur Aufnahme von Druckfarbe bzw. Tinte aus der Druckfarben-bzw. Tintenpatrone 27 und zu deren Verteilung in die jeweiligen Druckkammern 22. Die Aufzeichnungsdruckfarbe bzw. Aufzeichnungstinte wird in die Druckfarbenpatrone 27 eingefüllt und anschließlich daraus durch das Filter 26 und die Ventileinrichtungen 25 und über den Weg des Druckfarbenzufuhrrohrs 24 zu der beschriebenen gemeinsamen Druckfarbenkammer 23 geführt, die in dem Aufzeichnungskopf vorgesehen ist. Die Druckfarbe wird verzweigt und aus der gemeinsamen Druckfarbenkammer 23 zu mehreren Druckkammern 22 geführt, die mit mehreren Düsen 21 verbunden sind, die jeweils den Bildelementen in der vertikalen Richtung eines Aufzeichnungsbildes entsprechen.
An einen Teil der äußeren Wandung jeder Druckkammer 22 ist ein piezoelektrisches Signalumwandlerelement 28 befestigt, das elektrisch mit dem Elektronenimpulsgenerator 29 verbunden ist. Das piezoelektrische Signalumwandlungselement 28 enthält eine geeignete flexible Platte, zum Beispiel einen piezoelektrischen Kristall, der ins Innere der Druckkammer 22 gebogen werden kann, wenn ein elektrisches Signal von dem Generator 29 empfangen wird.
In einem wie vorstehend erwähnt konstruierten Aufzeichnungskopf wird ein piezoelektrisches Signalumwandlungselement 28 rasch ins Innere der Druckkammer 22 gebogen, wenn es ein elektrisches Signal empfängt, das von dem Generator 29 erzeugt wird. Die so bewirkte Verringerung des Volumens der Druckkammer 22 bewirkt, daß die Druckfarbe bzw. die Tinte aus dem Auf zeichnungskopf zu Druckfarbentröpfchen wird, die aus der Düse 21 ausgespritzt und von dieser weg auf das gegenüberliegende Auf zeichnungspapier P fliegen, so daß eine punktförmige Aufzeichnung erzielt wird.
Außerdem hat die beschriebene gemeinsame Druckfarbenkammer 23 des Aufzeichnungskopfes eine Öffnung im oberen Teil . Das flexible Diaphragma 30 ist an die öffnung derart befestigt, daß die Öffnung bedeckt wird unter Bildung einer flexiblen oberen Wandung der gemeinsamen Druckfarbenkammer 23. Auf diese Weise wird die Druckfarbe in der gemeinsamen Druckfarbenkammer 23 eng umschlossen. Auf der oberen Oberfläche des flexiblen Diaphragmas 30 wird ein Regulatorrahmen 31 befestigt. Dieser Regulatorrahmen weist eine Öffnung auf, in der ein Teil des flexiblen Diaphragmas 30 der Luft ausgesetzt wird.
Durch die vorstehend erwähnte Bauweise, die eine übliche Druckfarbenkammer 23 und einen freiliegenden Teil des flexiblen Diaphragmas 30 umfaßt, kann das sogenannte Kanal-Unterbrechungsphänomen, bei dem Druckwellen, die in mehreren Druckkammern zum Zeitpunkt der Aufzeichnung erzeugt werden, um die anderen Druckkamern herum verlaufen können, verhindert werden. Es tritt eine geringe Änderung des Flüssigkeitsdrucks in der gemeinsamen Druckkammer 23 auf, bewirkt durch die Änderung des Druckvolumens, die durch die Änderungen von Temperatur und Feuchtigkeit oder durch eine Änderung des Flüssigkeitsdrucks, bedingt durch die Änderungen der Druckfarbenmengen, die aus dem Druckfarbenreservebehälter durch eine Ventileinrichtung zugeführt werden, erzeugt werden. Das vorstehend erwähnte flexible Diaphragma kann auch wirksam dazu beitragen, eine derartige geringe Änderung des Flüssigkeitsdrucks in der gemeinsamen Druckfarbenkammer 23 zu absorbieren und einzustellen. Genauer gesagt wird, wenn der Flüssigkeitsdruck der gemeinsamen Druckkammer 23 ein wenig erhöht wird, das flexible Diaphragma 23 etwas aufgeblasen und das Volumen der gemeinsamen Druckfarbenkammer wird dadurch ein wenig erweitert, so daß der spezielle Flüssigkeitsdruck aufrechterhalten werden kann. Wenn im Gegensatz dazu der Flüssigkeitsdruck ein wenig verringert wird, so wird das flexible Diaphragma 30 ein wenig nach innen gebogen, so daß der spezielle Flüssigkeitsdruck ebenfalls beibehalten werden kann.
Als Materialien, die für die flexiblen Diaphragmen 30 verwendet werden können, kommen in Frage einzelne Materialien aus dünnen Folien und laminierten Substanzen, die jeweils aus einem Kunststoffmaterial erzeugt wurden, wie Vinylidenchlorid, Polyethylen, Nylon, Polypropylen und dergleichen.
Es kann auch ein Material wie eine dünne Metallfolie, wie eine dünne Aluminiumfolie, die auf die vorstehenden Materialien laminiert oder aufgedampft ist, verwendet werden.
Es ist auch möglich, das beschriebene flexible Diaphragma einer vorausgehenden Wärmebehandlung zu unterziehen, da in Betracht gezogen werden kann, daß das flexible Diaphragma 30 möglicherweise durch Wärme verformt werden kann, wenn eine Wärmehärtung durchgeführt wird, nachdem es an das Kopfsubstrat und an den Regulatorrahmen 31 befestigt wurde.
Dann wird eine flexible Platte 32 zur Feststellung bzw. zum Fühlen eines Flüssigkeitsdrucks an dem Öffnungsteil angebracht, das auf einer Druckfarbenkammer vorhanden ist und es wird zu einem Teil oder einem verlängerten Teil der beschriebenen gemeinsamen Druckfarbenkammer 23 gemacht, so daß ein dicht geschlossener Zustand vorliegt. Diese flexible Platte 32 umfaßt eine dünne Metallplatte aus rostfreiem Stahl, Messing, Phosphorbronze, Kovar oder dergleichen, und kann gegebenenfalls durch eine Korrosionsbeständigkeitsbehandlung (stainless treatment) angebracht werden.
Ein Vibrationselement 33 wird in enger Beziehung an die äußere Oberfläche der flexiblen Platte 32 befestigt. Das Vibrationselement 33 ist beispielsweise ein Vibrationselement vom piezoelektrischen Typ und unter anderem wird ein Kristallvibrator oder ein keramischer Vibrator für diesen Zweck verwendet. Wenn eine Wechselstromspannung an dieses Vibrationselement 33 vom piezoelektrischen Typ angelegt wird, so wird der Durchmesser dieses Vibrationselement 23 ausgedehnt und verringert. Jedoch ist es an eine Oberfläche der flexiblen Metallplatte 32 geklebt, so daß es eine verzerrte Vibration zusammen mit der flexiblen Metallplatte 32 bewirkt, und somit sowohl 32 als auch 33 einen Elektrostriktionsvibrator bilden. 34 und 35 sind die Leitungsdrähte, die mit der flexiblen Platte 32 und dem Vibrationselement 33 verbunden sind und ihr anderes Ende ist mit einem Antriebsstromkreis bzw. einer Antriebs schaltung verbunden.
Die Fig. 6 zeigt die Charakteristika des vorstehend erwähnten Elektrostriktionsvibrators. Dieser Elektrostriktionsvibrator weist einen Resonanzpunkt in einem speziellen Frequenzband auf und wird elektrisch äquivalent zu einem LCR-Filter, das mit einer Induktivität L, einer elektrostatischen Kapazität C und einem elektrischen Widerstand R kombiniert ist. In diesem Elektrostriktionsvibrator werden die Frequenzen des Resonanzpunkts und des Antiresonanzpunkts davon und die Impedanz davon je nach den Änderungen des Flüssigkeitsdrucks der Druckfarbe, die damit in Kontakt kommt, variiert. Wenn daher eine Erregerfrequenz als Frequenz fp zwischen dem Resonanzpunkt fr und einem Antiresonanzpunkt fa unter einem angegebenen Flüssigkeitsdruck gewählt wird, wird eine derartige Impedanz entsprechend dem Flüssigkeitsdruck variiert. Wenn mit anderen Worten eine Impedanz gemessen wird, kann ein Flüssigkeitsdruck erhalten werden, vorausgesetzt, daß eine Erregerfrequenz so gewählt werden sollte, daß kein Resonanz- und Antiresonanzphänomen in fp innerhalb des Bereichs der zu verwendenden Flüssigkeitsdrücke auftritt.
Fig. 7 stellt ein Blockdiagramm dar, das den Betrieb des beschriebenen Elektrostriktionsvibrators zeigt. Ein Signal mit der vorstehenden spezifizierten Frequenz wird von einem Oszillator OSC abgegeben, der kontinuierlich eine Reihe von Vibrationen erzeugt, von denen jede eine konstante Wellenform, Frequenz und Amplitude aufweist, so daß der Elektrostriktionsvibrator erregt werden kann. Wie vorstehend beschrieben, wird eine derartige Impedanz je nach dem Flüssigkeitsdruck der gemeinsamen Druckfarbenkammer 23 variiert und die Amplitude des Signals der konstanten Frequenz wird daher in Abhängigkeit von den Flüssigkeitsdrücken variiert.
Ein Signal mit einer Gleichstromspannung, die einem Flüssigkeitsdruck entspricht, kann erzielt werden durch Fühlen bzw. Feststellen dieser Amplitudenvariationen mit einem Detektor. Das so erhaltene Signal wird binär signalisiert durch Vergleich der Gleichstromspannung des erhaltenen Signals mit der Bezugsspannung, die dem speziellen Flüssigkeitsdruck entspricht, unter Anwendung einer Vergleichsvorrichtung bzw. eines Komparators. Das binäre Signal wird mit einem Verstärker verstärkt, um auf eine Ventileinrichtung 25, wie ein piezoelektrisches Ventil, einzuwirken. Die Ventileinrichtung 25 arbeitetbeispielsweiseso, daß ein piezoelektrisches Ventil sich öffnet, wenn ein Flüssigkeitsdruck geringer ist als das spezifizierte Druckniveau und schließt, wenn er höher ist. Bei der Öffnung dieses Ventils wird Druckfarbe von dem Druckfarbenreservebehälter 27 zur gemeinsamen Druckfarbenkammer 23 durch das Filter 26 und das Druckfarbenzufuhrrohr 24 geführt. Beim Schließen des Ventils wird die Druckfarbenzufuhr beendet. Mit dem Verbrauch der Druckfarbe durch das Ausspritzen erfolgt die jeweilige Ergänzung der Druckfarbe intermittierend und zeitlich so, daß ein Flüssigkeitsdruck der gemeinsamen Druckfarbenkammer auf dem spezifizierten Druckniveau gehalten wird.
Die vorstehend erwähnte Flüssigkeitsdruck-Fühleinrichtung kann verwendet werden, um eine Druckfarbenrestmenge festzustellen, wenn sie an eine Ink-Jet-Aufzeichnungsvorrichtung vom hydrostatischen Typ befestigt wird. In einer Aufzeichnungsvorrichtung dieser Art ist im allgemeinen keine Ventileinrichtung 25 zur Einstellung des Flüssigkeitsdrucks vorgesehen und der Druckfarbenreservebehälter 27 ist direkt mit der gemeinsamen Druckfarbenkammer 23 verbunden, so daß Druckfarbe unter dem gleichen hydrostatischen Druckniveau gehalten werden kann. Wird in diesem Falle beispielsweise die Druckfarbenrestmenge in dem Druckfarbenreservebehälter gering, so beginnt der Druck rasch abzufallen. Hiermit einhergehend wird eine zu Beginn vorgeschriebene Bezugsspannung, die dem Flüssigkeitsdruck entspricht, verringert.
Wenn eine Flüssigkeitsdruck-Fühleinrichtung entsprechend dem vorstehend erwähnten Elektrostriktionsvibrator feststellt( daß ein derartiger Druckabfall geringer wird als das Bezugsniveau, so wird eine Warnung abgegeben oder wird die Aufzeichnung beim Betrieb beendet.
Fig. 8 ist ein Seitenquerschnitt eines Aufzeichnungskopfes mit eingebauter Flüssigkeitsdruck-Fühleinrichtung und einem Druckfarbenzufuhrsystem gemäß einem weiteren Beispiel der Erfindung.
Fig. 9 ist ein Querschnitt des vorstehend veranschaulichten Auf zeichnungskopfes längs der Linie A-A' in der Fig. 8.
In diesen beiden Figuren liegt eine Öffnung im oberen Teil der gemeinsamen Druckfarbenkammer 43 vor, die die Druckfarbe aus dem Druckfarbenreservebehälter 27 verteilt und zu den beschriebenen Druckkammern 22 durch eine Ventilvorrichtung 25 führt. Das flexible Diaphragma 50 wird an den oberen Teil der gemeinsamen Druckfarbenkammer 43 befestigt, so daß die Öffnung bedeckt wird und eine flexible obere Wandung der Kammer 43 gebildet wird, so daß die Druckfarbe in der gemeinsamen Druckfarbenkammer 43 abgedichtet ist. Auf das flexible Diaphragma 50 wird ein Regulatorrahmen 51 befestigt. Dieser Regulatorrahmen 51 weist zwei Öffnungen auf. Eine Öffnung wird befestigt, um den Flüssigkeitsdruck der Druckfarbe der gemeinsamen Druckfarbenkammer 43 festzustellen und ein Teil des flexiblen Diaphragmas 50 wird offengehalten unter Bildung eines weichen flexiblen Flüssigkeitsdruckdetektors 50A. Eine weitere Öffnung wird vorgesehen, um einen Umlauf der Druckwellen zu verhindern (das heißt, ein Kanal-Unterbrechungsphänomen) der im Inneren der gemeinsamen Druckfarbenkammer 43 zum Zeitpunkt der Aufzeichnung bewirkt wird, und zur Einstellung des Flüssigkeitsdrucks des Aufzeichnungskopfes zur Bildung eines weichen Regulators 50B durch Aussetzen eines Teils des flexiblen Diaphragmas 50 der Luft durch eine Öffnung.
Somit dient ein Teil des flexiblen Diaphragmas 50 als Flüssigkeitsdruck-Fühleinheit 50A und die Regulatoreinheit 50B dient zum Abpuffern von Druckwellen und zur Einstellung des Flüssigkeitsdrucks. Diese Einheiten sind jeweils so konstruiert, daß sie in empfindlicher Weise entsprechend dem Druckfarbendruck des Aufzeichnungskopfes verschoben werden.
Als Materialien zur Verwendung für solche flexible Diaphragmen 50 kommen einzelne Folien oder laminierte Schichten aus Kunststoff wie Polyvinylidenchlorid, Polyethylen, Nylon, Polypropylen oder dergleichen in Frage. Als flexible Diaphragmen können auch Diaphragmen wie dünne Platten verwendet werden, die die vorstehend erwähnte Kunststoffplatte aufweisen, auf die eine dünne Aluminium- oder rostfreie Stahlplatte laminiert ist, eine dünne Diaphragmaplatte, die eine dünne Metallplatte aus rostfreiem Stahl, Messing, Phosphorbronze oder dergleichen als Oberflächenbehandlung darauf enthält.
Ein Stimmgabelvibrator 52 ist auf diesem flexiblen Diaphragma 50 angeordnet. Eine Trägerwelle 53 zur Rotation ist am oberen Teil des Regulatorrahmens 51 angebracht, so daß der Arm 54 frei rotieren kann. Der Arm 54 weist in der Mitte die Trägerwelle 53 auf, wobei sich der Stimmgabelvibrator an einem Ende und ein Ausgleichsgewicht 55 am anderen Ende befindet, so daß das Gleichgewicht gehalten wird.
Außerdem weist der Stimmgabelvibrator 52 ein Paar von Armen auf, die mit den jeweiligen inhärenten Vibrationsfrequenzen vibrieren in Abhängigkeit von den Größen und Bauweisen der Arme, wie dies bekannt ist. Die Vibrationsfrequenzen sind genau und stabil. Als Materialien dafür kann eine Legierung verwendet werden, wie von Eisen, Nickel, Elinvar oder dergleichen, Bariumtitanat-Porzellane und dergleichen.
Ein mechanisches Filter wird gebildet durch Befestigen eines Erreger-piezoelektrischen Elements 56 an einem der Arme dieses Stimmgabelvibrators 52 und ein Vibrations-Empfangspiezoelektrisches Element 57 an dessen anderem Arm, wobei jedes davon mit einer Oszillationsschaltung verbunden ist.
58, 59 sind Leitungsdrähte, die die piezoelektrischen Elemente mit der Oszillationsschaltung verbinden. In diesem Falle ist der Stimmgabelvibrator 52 selbst mit einer Erdungsschaltung verbunden Andererseits kommt die Spitze des Stimmgabelvibrators 52 nicht in Kontakt mit dem Flüssigkeitsdruckdetektors 50A, sondern es liegt ein Zwischenraum zwischen den beiden vor, wenn der Flüssigkeitsdruck nicht größer ist als der spezifizierte Flüssigkeitsdruck, das heißt, wenn die Lage des Flüssigkeitsdruckdetektors 50A des flexiblen Diaphragmas 50 nicht größer ist als die vorgegebene bzw. spezifizierte Höhe. Wenn anschließend der Flüssigkeitsdruck größer wird als der vorgegebene Druck und das flexible Diaphragma 50 expandiert wird, so daß es aus dem Flüssigkeitsdetektor 50A hervorsteht, dann liegen 50A und die Spitze des Stimmgabelvibrators 52 derart zueinander, daß sie miteinander in Kontakt kommen. Sollten Blasen oder feste Stoffe innerhalb einer Druckfarbenströmung vorliegen und insbesondere innerhalb einer Düse 21 eines Aufzeichnungskopfes, so ist ein sogenannter Spülungsarbeitsgang durchzuführen, bei dem ein Hindernis zusammen mit Druckfarbe weggespült wird, durch Erzielen eines Hochdrucks der Druckfarbe mit einem Ausbruch aus dem Druckfarbenströmungsgang in die Düse 21. In diesem Falle wird jedoch der Flüssigkeitsdruck der gemeinsamen Druckfarbenkammer 43 wesentlich größer als der vorgegebene Druck zum Zeitpunkt der Aufzeichnung und der Flüssigkeitsdruckdetektor 50A des flexiblen Diaphragmas 50 drückt fortschreitend nach außen, unter Bildung eines starken Drucks auf die Spitze des Stimmgabelvibrators 52, so daß in einigen Fällen das flexible Diaphragma 50 und der Stimmgabelvibrator 52 brechen können. Um eine derartige Störung zu verhindern, sollte der Stimmgabelvibrator 52 in Kontakt mit dem Flüssigkeitsdruckdetektor 50A des flexiblen Diaphragmas 50 gebracht werden, durch Energiezufuhr einer (nicht dargestellten) Feder. Wenn der Flüssigkeitsdruck stärker ansteigt als der vorgegebene Druck, so wird 50A angehoben, wobei dem Stimmgabelvibrator 52 von der Feder ein konstanter Kontaktdruck vermittelt wird. Wenn darüber hinaus der Flüssigkeitsdruck durch die vorstehende Spülung oder dergleichen stark gesteigert wird, wodurch das flexible Diaphramga 50 ausgedehnt wird und der Feder eine Druckkraft eines vorgegebenen Drucks oder mehr vermittelt wird, dann werden der Stimmgabelvibrator 52 und die Arme 54 um den beschriebenen Rotationsträgerschaft 53 rotiert. Somit wird der durch die Feder unter Energie gehaltene Stimmgabelvibrator 52 durch den Schock-Absorptionseffekt der Feder geschützt und die Rotations-Verschiebebewegung des Rotationsträgerschafts 53, so daß eine Störung oder Probleme, wie ein Zusammenbruch oder dergleichen, nicht erfolgen.
Die Ziffer 60 bezeichnet einen Stopper, der an dem Regulatorrahmen 51 ausgebildet ist, so daß er an dem Arm 54 befestigbar und lösbar ist. Wenn der Druckfarbendruck der gemeinsamen Druckfarbenkammer 43 äquivalent zu einem vorgegebenen Druck ist, so ist der Stopper 60 so gestaltet, daß die Höhe oder die Winkel des Arms 54 eingestellt werden derart, daß die Spitze des Stimmgabelvibrators 52 in Kontakt mit dem flexiblen Diaphragma 50A kommen kann.
Das flexible Diaphragma 50A, der Stimmgabelvibrator 52, der Arm 54 und der Stopper 60 sind wie vorstehend erwähnt konstruiert. Wenn dementsprechend ein Flüssigkeitsdruck der gemeinsamen Druckfarbenkammer 43 nicht größer als der vorgegebene Druck ist, so befindet sich das flexible Diaphragma 50A in relativ niedriger Lage und der Arm 54 berührt den Stopper 60, wobei er in der vorgeschriebenen Lage verbleibt. Daher wird die Spitze des Stimmgabelvibrators 52 von dem flexiblen Diaphragma 50A getrennt und somit wird der Stimmgabelvibrator 52 durch eine Erreger schaltung angeregt, um in einer bestimmten Frequenz zu vibrieren.
Wenn der Flüssigkeitsdruck über das vorgeschriebene Maß ansteigt, wodurch das flexible Diaphragma 50A angehoben wird, so kommt es in Kontakt mit der Spitze des Stimmgabelvibrators 52. Die Vibration des Stimmgabelvibrators 52 wird durch das flexible Diaphragma 50A absorbiert, das in der Bewegung unterbrochen wird. Wie vorstehend beschrieben wird der Antrieb eines piezoelektrischen Ventils, das heißt, einer Ventileinrichtung 25, gesteuert durch Fühlen der Erregung oder des Aufhörens der Bewegung, bei der es sich um die Änderung der Amplitude des Stimmgabelvibrators 52 handelt, mit einer Schaltung ähnlich der in der Fig. 7 gezeigten.
Die Fig. 10 zeigt ein Beispiel der Erfindung, bei dem eine Feststell- bzw. Fühlvorrichtung für die Änderung der Amplitude gemäß der Erfindung verwendet wird, um die Restmenge der Druckfarbe einer Druckfarbenpatrone festzustellen. In dieser Zeichnung bildet ein Teil des Druckfarbenbehältersackes, der die Auf zeichnungsdruckfarbe in enger Beziehung enthält, ein flexibles Diaphragma 70 und seine Außenseite befindet sich in hydrostatischem oder unter Druck befindlichem Zustand. Die Druckfarbe des Druckfarbenbehältersacks wird zu einem Aufzeichnungskopf durch eine entfernbare Druckfarbenverbindungseinrichtung 71 und das Druckfarbenzufuhrrohr 24 zur Ergänzung geführt, wenn Druckfarbe in dem Aufzeichnungskopf (der nicht dargestellt ist) verbraucht wird.
Dementsprechend befindet sich das flexible Diaphragma 70, das einen Teil des Druckfarbenbehältersacks bildet, in relativ höherer Lage, wenn die Druckfarbe in dem Anfangszustand aufgefüllt ist, jedoch sinkt es allmählich mit dem Ausströmen der Druckfarbe aus dem Sack ab und erreicht letztlich die Endlage, bei der Druckfarbe nicht mehr unter einem vorgeschriebenen Druck zugeführt werden kann. Die erfindungsgemäße Fühleinrichtung für die Druckfarbenrestmenge ist die gleiche wie für die Feststellung eines Flüssigkeits-Niveaus zum vorstehend beschriebenen Zeitpunkt, das heißt zur Feststellung einer bestimmten Endlage des flexiblen Diaphragmas 70.
Etwa am zentralen Teil der oberen Oberfläche dieses flexiblen Diaphragmas 70 ist ein Ende des Arms 74 befestigt. Dieser Arm 74 ist drehbar um die Rotationsträgerwelle 73 als Trägerpunkt und das andere Ende ist so angeordnet, daß es dem Stimmgabelvibrator 72 gegenüberliegt. Zwei Arme dieses Stimmgabelvibrators 72 sind mit einem piezoelektrischen Erregerelement 76 und einem piezoelektrischen Vibrationsempfangselement 77 versehen und eine Oszillationsschaltung ist damit über die jeweiligen Drahtverbindungen 78 bzw. 79 verbunden. In diesem Falle ist der Mechanismus so konstruiert, daß der Stimmgabelvibrator 72 selbst mit einer Erdungsschaltung verbunden ist, und ein Ende des Arms 74, das sich auf der Seite des Stimmgabelvibrators 72 befindet, kommt nicht in Kontakt mit dem Stimmgabelvibrator 72, sondern ist durch einen Zwischenraum davon getrennt, wenn die Druckfarbe in richtiger Weise zugeführt wird, wenn jedoch die Druck farbe in einer Druckfarbenpatrone verbraucht ist und die Druckfarbenrestmenge darin weniger als eine vorgeschriebene Menge wird, so fällt das flexible Diaphragma 70 ab und ein Ende des Arms 74 kommt in Kontakt mit dem Stimmgabelvibrator 72, wodurch die Vibrationdes Stimmgabelvibrators 72 in der Bewegung unterbrochen wird.
Dieser Stimmgabelvibrator 72 wird durch einen Oszillator angetrieben, der eine vorgegebene Frequenz erzeugt, und wenn dessen Amplitude plötzlich durch den vorstehenden Kontakt verringert wird, so erfolgt eine Feststellung der zu geringen Menge der Restmenge an Druckfarbe, wodurch eine Wirkung nach außen wie eine Warnung bezüglich der zu geringen Restmenge, ein Signal zur Unterbrechung des Druckarbeitsgangs oder dergleichen abgegeben wird.
Die Erfindung soll nicht auf die vorstehenden Beispiele beschränkt sein und es versteht sich, daß Modifikationen durchgeführt werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise kann die Erfindung auch so ausgeführt sein, daß ein Fühlelement, das entsprechend der Verschiebung oder der Deformation eines flexiblen Diaphragmas verschoben wird, durch eine Feder unter Energie bzw.
Spannung gehalten wird und anschließend in Kontakt mit dem flexiblen Diaphragma gebracht wird. Durch eine derartige Bauweise, wie vorstehend beschrieben, können ein System, das abgefühlt werden soll, und ein Fühlsystem voneinander getrennt sein und - falls notwendig - kann das Fühlsystem ersetzt werden.
Ein Merkmal der Erfindung ist auch eine konkrete Fühlvorrichtung, in der ein Photo- bzw. Lichtunterbrecher verwendet wird, der als Einrichtung zur Feststellung der Verschiebung des vorstehend erwähnten flexiblen Diaphragmas dient.
Diese Einrichtung ist sehr wirksam, um den Nachteil des Stands der Technik zu überwinden, daß eine irrtümliche Aufzeichnung durch einen instabilen Flüssigkeitsdruck eines Auf zeichnungskopfs bewirkt wird.
Erfindungsgemäß können Einrichtungen bereitgestellt werden, die genau den Flüssigkeitsdruck eines Aufzeichnungskopfes feststellen können und die eine mögliche Abnormalität eines Flüssigkeitsdrucks, den Mangel der Druckfarbenrestmenge und dergleichen im Auf zeichnungskopf, im Druckfarbenzufuhrsystem und im Druckfarbenreservebehälter feststellen können.
Das folgende Beispiel und die folgende Beschreibung dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung: Fig. 11 stellt einen Seitenschnitt dar, der einen Kopf und ein Druckfarbenzufuhrsystem mit eingebautem Flüssigkeitsdruckfühler gemäß der Erfindung zeigt.
Fig. 12 ist ein Querschnitt längs der Linie A-A' in der Fig. 11.
In den vorstehenden Zeichnungen werden den Elementen, die ähnlich den in der Fig. 8 dargestellten sind, die gleichen Bezugsnummern oder Buchstaben verliehen.
Der obere Teil der vorstehend erwähnten gemeinsamen Druckfarbenkammer 23 des Aufzeichnungskopfes weist eine Öffnung auf, an die ein flexibles Diaphragma 80 befestigt ist und die damit bedeckt ist, unter Bildung einer flexiblen oberen Wandung der gemeinsamen Druckfarbenkammer 23, so daß die Druckfarbe im Inneren der gemeinsamen Druckfarbenkammer 23 dicht abgeschlossen wird. Ein Regulatorrahmen 81 ist am oberen Ende des flexiblen Diaphragmas 80 befestigt. Der Regulatorrahmen bzw. Steuerrahmen 81 weist zwei Öffnungen auf. Eine Öffnung dient dazu, den Flüssigkeitsdruck der gemeinsamen Druckfarbenkammer 23 festzustellen und ein Teil des flexiblen Diaphragmas 80 bleibt offen, um einen flexiblen Flüssigkeitsdruckdetektor 80A zu bilden. Die andere Öffnung ist dazu vorgesehen, das vorstehende Kanal-Unterbrechungsphänomen zu verhindern, das in der gemeinsamen Druckfarbenkammer bewirkt wird, sowie zur Einstellung des Flüssigkeitsdrucks des Aufzeichnungskopfes zu jedem Zeitpunkt der Aufzeichnung. Ein Teil des flexiblen Diaphragmas 80 ist durch diese Öffnung der Luft ausgesetzt, um einen flexiblen Regulator 80B zu bilden.
Somit ist ein Teil des flexiblen Diaphragmas 80 so ausgebildet, daß es als Flüssigkeitsdruckdetektor 80A und als Regulator zur Abpufferung von Druckwellen und zur Einstellung des Flüssigkeitsdrucks dient. 80A und 80B sind jeweils so ausgebildet, daß sie als empfindliche Reaktion auf den Druckfarbendruck des Aufzeichnungskopfes verschoben werden.
Als Materialien zur Verwendung für die flexiblen Diaphragmen 80 können ein einzelnes Material aus einer dünnen Folie oder ein laminiertes Material aus Kunststoffen wie Vinylidenchlorid, Polyethylen, Nylon, Polypropylen oder dergleichen verwendet werden. Es können auch die vorstehenden Materialien verwendet werden, die jeweils weiter laminiert sind mit, oder auf die aufgedampft ist eine dünne Metallschicht wie eine Aluminiumschicht. Außerdem ist es auch wirksam, eine vorausgehende Wärmebehandlung des flexiblen Diaphragmas 80 durchzuführen, wobei man eine mögliche Wärmedeformation in Betracht zieht, falls das flexible Diaphragma 80 an einen Kopfkörper und den Regulatorrahmen 81 befestigt und anschließend durch Wärme gehärtet wird. Anschliessend wird eine Rotationsträgerwelle 82 am oberen Teil des Regulatorrahmens 81 vorgesehen und der Arm 83 wird frei schwingbar gestaltet. Ein Teil des Arms weist eine Anschlußklemme 83A auf, die sich in einem derartigen Zustand befindet, daß sie an die Oberfläche des Flüssigkeitsdruckdetektors 80A des flexiblen Diaphragmas 80 befestigt ist. Eine Lichtabschirmplatte 84 ist an der Spitze des Arms 83 befestigt. Eine weitere Spitze des Arms 83 ist mit dem Ausgleichsgewicht 85 verbunden, das die Abweichung durch das Gewicht des Arms 83 und dergleichen ausgleicht, um das Gleichgewicht zu halten, so daß das Ausgleichsgewicht die Genauigkeit des Flüssigkeitsdruckabfühlens verbessern kann.
Dementsprechend ist es nicht erforderlich, jeglichen Ausgleich 85 zu verwenden, wenn der Arm 83 leicht genug ist, oder je nach Bauweise des Arms 83. Der Arm 83 wird mit einer Beschleunigung, die an einen Auf zeichnungskopf durch den Betrieb einer Fahrwerk-Rückkehr oder dergleichen bei der Aufzeichnung angelegt wird, vibriert. Eine der Wirkungen dieses Ausgleichsgewichts 85 liegt darin, daß eine derartige Vibration des Auf zeichnungskopfes verhindert werden kann durch Halten des Arms 83 im Gleichgewicht.
In der Nachbarschaft der Lichtabschirmplatte 84 ist an den Auf zeichnungskopf oder dergleichen ein Photodetektor 90 befestigt, in den ein leichtes Emittierelement und ein leichtes Empfangselement einbezogen ist, wie ein Photo-bzw. Lichtunterbrecher wie ein optisches Kupplungselement vom Transmissionstyp und die Lichtabschirmplatte 84 ist so angeordnet, daß sie den optischen Weg des Photodetektors 90 abschirmt. Der optische Weg des Photodetektors 90 wird gebildet ohne Eingreifen der Abschirmplatte 84, wenn der Flüssigkeitsdruck des Aufzeichnungskopfes nicht größer als ein vorgegebener Druck wird und die Ausdehnung des Flüssigkeitsdruckdetektors 80A des flexiblen Diaphragmas 80 verringert wird, und der Weg wird abgeschirmt, wenn der Flüssigkeitsdruck nicht größer als der vorgegebene Druck wird und die Expansion des Flüssigkeitsdruckdetektors 80A des flexiblen Diaphragmas ansteigt.
Die Fig. 13 stellt einen Querschnitt eines Photodetektors 90 gemäß der Erfindung dar. In diesem sind ein Lichtemittierelement und ein Lichtempfangselement so eingearbeitet, daß sie sich in einem Detektorkörper 91 gegenüberstehen unter Bildung eines optischen Weges zur Feststellung. Der optische Weg wird durch Ein- und Ausschalten des elektrischen Stroms ausgestaltet und übertragen, wenn die Lichtabschirmplatte 84 die sich in dem Weg befindet und an der Spitze des Arms 83 befestigt ist, der als Reaktion auf den Flüssigkeitsdruck schwingbar ist, auf-und abbewegt wird.
Die bewegbare Lichtabschirmplatte 84 , die an dem Aufzeichnungskopf angebracht ist und der Photodetektor 90 sind in abhängiger Beziehung angeordnet und ein Licht, das aus dem Lichtemittierelement 92 abgegeben wird, wird dadurch in das Empfangselement 93 je nach dem Niveau des Flüssigkeitsdruckdetektors 80A des flexiblen Diaphragmas 80 eingeführt oder davon ausgeschlossen, so daß ein Ausgabesignal (ein photoelektrischer Strom) zum Antrieb einer Steuerschaltung abgegeben wird. In der Antriebssteuerschaltung wird das Signal binär gemacht, verstärkt und anschließend an ein piezoelektrisches Umwandlungselement einer Ventileinrichtung 25 angelegt. Wenn die Oberfläche des Flüssigkeitsdruckdetektors 80A des flexiblen Diaphragmas 80, das heißt das Flüssigkeits-Niveau der gemeinsamen Druckfarbenkammer 23 relativ gering ist und der Flüssigkeitsdruck nicht größer als der vorgegebene Druck ist, so arbeitet die Ventileinrichtung 25 so, daß geöffnet wird, wenn die Oberfläche des Flüssigkeitsdruckdetektors 80A des flexiblen Diaphragmas 80 in den expandierten Zustand gerät und der Flüssigkeitsdruck nicht geringer als der vorgegebene Druck ist, so arbeitet die Ventileinrichtung 25 so, daß geschlossen wird.
Die Fig. 14 stellt einen Querschnitt des Photodetektors 100 gemäß der Erfindung dar, der dadurch charakterisiert ist, daß eine Nadellochplatte 104 mit einem Nadelloch im optischen Weg zur Feststellung vorhanden ist, und ein Lichtemittierelement 102 und ein Lichtempfangselement 103 vorhanden sind. Mit diesem Photodetektor ist es möglich, den Einfluß der Abweichung beim Stehen auf die den Detektor bildenden Teile zu verhindern, den Unterschied zwischen den einzelnen Teilen zu elimieren, der durch die Streuung der Teilqualität bewirkt wird, sowie die Einstellungen bei der Herstellung zu vermindern.
Die Fig. 15 stellt eine Veranschaulichung des äußeren Aussehens eines Lichtunterbrechers dar, bei dem es sich um ein spezielles Beispiel des Photodetektors 90 oder 100 handelt.
Darin sind eine Lichtemittierdiode (LED) mit einer Anode A und einer Kathode CA und ein Phototransistor, der den Lichtempfänger bildet, mit einem Kollektor C und einem Strahler E in den Körper eingearbeitet.
Die Fig.16 stellt ein Innenverdrahtungsdiagramm des vorstehend gezeigten Lichtunterbrechers dar, wobei das von der emittierenden Diode LED emittierte Licht günstigerweise infraroteoder rote Lichtstrahlung ist, die durch äußeres Licht nicht beeinflußt wird. TR zeigt einen Phototransistor oder eine Photodiode an.
Die Fig. 17 zeigt einen Lichtunterbrecher vom Photokupplungselement vom Transmissionstyp, das mit einer Infrarot-Emittierdiode LED und einem hochempfindlichen Phototransistor vom Darlington-Typ ausgerüstet ist. Dieser wird gebildet durch Verbinden eines Phototransistors TR1 mit dem Transistor TR2, wie in der Zeichnung dargestellt, und ist dadurch charakterisiert, daß der gesamte Verstärkungsfaktor des elektrischen Stroms ein Produkt der jeweiligen elektrischen Stromverstärkungsfaktoren der beiden Stücke des Transistors wird und das Verhältnis des Ubertragungsstroms ist groß.
Die Fig. 18 stellt eine Veranschaulichung der Charakteristika eines Lichtunterbrechers dar. Die Fig. 18 (A) zeigt die Beziehung zwischen der Lage des Lichtunterbrechers 90 und der einer Lichtabschirmplatte 84, wobei L eine Lichtabschirmentfernung von dem Zentrum des Lichtweges des Lichtunterbrechers 90 zum vorderen Ende der Lichtabschirmplatte 84 darstellt. Die Fig. 18 (B) ist eine. grafische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Lichtabschirmentfernung L und einem relativen photoelektrischen Strom zeigt und die Grafik zeigt ein Licht, das vollständig übertragen oder abgeschirmt wird, wenn die Lichtabschirmentfernung - 0,5 mm beträgt.
Die Fig. 19 stellt ein weiteres Beispiel für die erfindungsgemäßen Flüssigkeitsdruckdetektoren dar, das heißt ein Beispiel eines Flüssigkeitsdruckdetektors, der in einer Druckfarbenpatrone vorgesehen ist. Dieses Beispiel zeigt einen Typ, bei dem ein flexibles Diaphragma 111 an einem Teil der Druckfarbenpatrone ausgebildet ist und die Höhe dieses flexiblen Diaphragmas 111 wird durch den Photodetektor festgestellt.
Die Druckfarbenpatrone ist von der Druckfarbenverbindung 71 abnehmbar und wenn die Druckfarbenpatrone befestigt und mit der Druckfarbenverbindung 71 verbunden ist, wird Druckfarbe, die in einem Druckfarbenbehältersack mit einem flexiblen Diaphragma verbunden ist, das zumindest einen Teil der Druckfarbenpatrone darstellt, daraus ergänzt und in einen Aufzeichnungskopf (der nicht dargestellt ist) durch die Druckfarbenverbindung 71 und über den Weg eines Druckfarbenzufuhrrohrs 24 zugeführt.
Andererseits werden ein Lichtemittierelement 113 und ein Lichtempfangselement 114 gegenüberliegend unter Zwischenschaltung der Druckfarbenpatrone auf einem Basisbrett 112 vorgesehen, auf dem sich die Druckfarbenpatrone befindet.
Die Ziffern 115, 116 sind Nadellochplatten oder Kondensatorlinsen, die jeweils in den optischen Weg zwischen dem Lichtemittierelement 113 und dem Lichtempfangselement 114 eingebaut sind. Darin können ein LED, eine kleine elektrische Röhre und dergleichen für die Lichtemittierelemente 113 verwendet werden, und ein Photoleiter, wie ein Phototransistor, eine Solarzelle, eine photoelektrische Selenzelle, CdS und dergleichen können als Lichtempfangselemente 114 Verwendung finden.
Gemäß einer derartigen Bauweise, wie vorstehend erwähnt, wird, wenn eine ausreichende Restmenge an Druckfarbe in der Druckfarbenpatrone ist, das flexible Diaphragma so angehoben, daß es ansteigt, und das Licht aus dem Lichtemittierelement 113 wird dadurch abgeschirmt und kann das Lichtempfangselement 114 nicht erreichen. Auf diese Weise kann kein Ausgabesignal erzeugt werden. Wenn die Restmenge der Druckfarbe verbraucht ist, so daß ein Niveau erreicht ist, das niedriger als ein vorgegebenes Niveau ist, so wird das flexible Diaphragma 111 in seiner Lage abgesenkt, wodurch das Licht aus dem Lichtemittierelement 113 zu dem Lichtempfangselement 114 gelangen kann und ein Ausgabesignal erzeugt wird, wodurch der notwendige Schritt eingeleitet wird, der bei einem Mangel der Druckfarbenrestmenge erforderlich ist, das heißt eine Warnung oder Unterbrechungswirkung des Druckarbeitsgangs.
Die Fig. 20 stellt einen Querschnitt einer Druckfarbenrestmengen-Fühleinrichtung gemäß einem weiteren Beispiel der Erfindung dar. In diesem Fall liegt ebenfalls ein flexibles Diaphragma 121 als Teil einer Druckfarbenpatrone vor und es ist von einer derartigen Bauweise, daß die Höhe dieses flexiblen Diaphragmas 121 direkt durch einen Photodetektor festgestellt wird.
Mindestens ein Teil des Druckfarbenbehältersacks, der die Druckfarbenpatrone bildet, bildet das flexible Diaphragma 121, um die Druckfarbe in dem Containersack abzudichten.
Druckfarbe, die in dem Containersack gelagert ist, wird dann daraus zur Ergänzung abgegeben, und wird in einen (nicht dargestellten) Aufzeichnungskopf geführt durch die Druckfarbenverbindung 71 und das Druckfarbenzufuhrrohr 24.
Andererseits ist ein Dorn 122 an dem nahezu zentralen Punkt der oberen Oberfläche des flexiblen Diaphragmas 121 derart befestigt, daß der Dorn 122 durch eine Steuerplatte 123 nicht abgeschrägt werden kann und eine Lichtabschirmplatte 124 ist am oberen Ende des Dorns 122 ausgebildet. Die Lichtabschirmplatte 124 liegt in Zwischenlage in einem Photodetektor, der ein Lichtemittierelement 125 und ein Lichtempfangselement 126 aufweist; beispielsweise handelt es sich um einen Photounterbrecher auf beiden Seiten der Lichtabschirmplatte 124. Gemäß einer derartigen Bauweise wie vorstehend erwähnt bewirkt die Änderung der Druckfarbenmenge des Druckfarbenbehältersacks eine Auf- und Abwärtsbewegung der Lichtabschirmplatte, die direkt mit dem flexiblen Diaphragma 121 verbunden ist und dementsprechend die Auf- und Abwärtsbewegung der Lichtabschirmplatte 124, wodurch die Druckfarbenrestmenge durch den Photodetektor festgestellt wird.
Wie vorstehend erwähnt sind verschiedene Arten zur Feststellung des Druckfarbendrucks oder der Druckfarbenrestmenge möglich außer den vorstehend angegebenen Beispielen, unter Verwendung eines Photodetektors gemäß der Erfindung, wie ein Lichtunterbrecher und entsprechend den Verschiebungen eines flexiblen Diaphragmas, das auf einem Druckfarbe enthaltenden Auf zeichnungskopf, einer Druckfarbenpatrone oder einem Druckfarbenzufuhrystem angebracht ist, so daß es durch Kontakt mit der Druckfarbe deformiert wird. Erfindungsgemäß ist es auch möglich, die Feststellung sehr genau und zuverlässig durchzuführen, da für die Messungen kein Druck erforderlich ist.
Die Fig. 21 stellt einen Seitenquerschnitt dar, der ein weiteres Beispiel für die Aufzeichnungsköpfe und Druckfarbenzufuhrsysteme mit eingebauten Druckfühleinrichtungen gemäß der Erfindung zeigt.
Die Fig. 22 ist ein Querschnitt längs der Linie A-A' in der Fig. 21.
In den Fig. 21 und 22 sind gleiche oder entsprechende Teile wie in der Fig. 11 durch gleiche Bezugsziffern oder Buchstaben gekennzeichnet.
Eine Rotationsträgerwelle 82 ist am oberen Teil des vorstehend erwähnten Regulatorrahmens 81 ausgebildet und der Arm 83 ist frei rotierbar. Ein Teil des Arms 83 weist ein Verbindungsglied 83A auf, das an der Oberfläche des Flüssigkeitsdruckdetektors 80A des flexiblen Diaphragmas 80 befestigt ist. An der Spitze des Arms 83 ist ein magnetisches Material 131, wie ein Magnet, befestigt. An der anderen Spitze des Arms 83 ist ein Ausgleichsgewicht 85 befestigt, so daß ein ausgeglichener Zustand vorliegt, wodurch der Einfluß des Gewichts des Arms und dergleichen ausgeräumt werden kann, um die Genauigkeit der Flüssigkeitsdruckfeststellung zu verbessern. Dieses Ausgleichsgewicht 25 muß nicht notwendig sein, wenn das Gewicht des Arms 83 leicht genug ist oder wenn dessen Bauweise entsprechend geeignet ist. Eine der Wirkungen dieses Ausgleichsgewichts 85 und dergleichen liegt darin, die Vibration des Arms zu verhindern, die durch eine Beschleunigung bewirkt wird, die durch eine Rückkehr des Fahrwerks erzeugt wird oder durch eine reziproke Druckbewegung des Aufzeichnungskopfs während der Aufzeichnung.
In der Nachbarschaft des magnetischen Materials 131 befindet sich ein magnetisch empfindliches Element 132, wie ein Hall-Element, befestigt an einem Auf zeichnungskopf oder dergleichen und 131 und 132 sind so angeordnet, daß sie sich mit einem bestimmten Intervall gegenüberliegen. In diesem Falle ist das magnetische Material 131, das an der Spitze des Arms 83 befestigt ist, frei drehbar, um die Rotationsträgerwelle 82. Um die Flüssigkeitsdruckfeststeilung empfindlich zu verbessern, um die Höhenänderungen des Flüssigkeitsdruckdetektors 80A und des flexiblen Diap.lragmas 80 zu fühlen, ist es günstig, in einer Höhe, die dem zu verwendenden Flüssigkeitsdruck entspricht, die magnetische Feldachse des magnetischen Materials etwa in einer Linie mit der Achse der maximalen Empfindlichkeit eines magnetisch empfindlichen Materials 132 zu gestalten.
Die Fig. 23 stellt eine schematische Darstellung dar, die die Wirkung eines Hall-Elementes zeigt, das ein Beispiel für erfindungsgemäße magnetisch empfindliche Elemente 132 darstellt.
Darin ist ein Magnetfeld B senkrecht zur Richtung des elektrischen Stroms IC angelegt, der durch das Hall-Element 132 fließt, und eine elektrische Kraft arbeitet in senkrechter Richtung sowohl zu dem elektrischen Strom IC als auch zu dem Magnetfeld, unter Erzeugung einer elektromagnetischen Kraft d.h,,die sogenannte Hall-Spannung VH. Dieses Phänomen wird als Hall-Effekt bezeichnet. Eine Hall-Spannung kann -wie folgt formuliert werden: VH= RH/t . Ic . B Darin bedeutet RH eine proportionale Konstante, die von den Substanzen abhängig ist; t ist die Dicke des Hall-Elements; Ic ist ein Kontrollstrom; und B ist die magnetische Flußdichte.
Wie durch diese Formel gezeigt ist, ist dieHall-Spannung VHproportional zur magnetischen Flußdichte B, wenn RH . t Ic festgehalten werden.
Die Fig. 24 stellt eine grafische Darstellung dar, die die Charakteristika dieses VH-B zeigt, und dies beweist, daß die Zeilenzahl bzw. Linienführung ausgezeichnet ist und eine sehr genaue Feststellung möglich ist.
Wenn das Hall-Element 132 und ein Magnet 131 einander gegenüberliegend angeordnet sind, und eines davon befähigt wird, so wird die magnetische Flußdichte B verändert und dementsprechend wird die Hall-Spannung VH in der vorstehenden Formel verändert. Erfindungsgemäß soll die Wirkung des Hall-Elements zur Feststellung eines Flüssigkeitsdrucks ausgenutzt werden.
Die Fig. 25 zeigt das äußere Aussehen des vorstehenden Hall-Elements, worin (1), (3) mit der Seite der Eingangsspannung Vc und (2), (4) mit der Seite der Hall-Spannung VH verbunden sind, die als Ausgabe dient.
Die Fig. 26 veranschaulicht ein Beispiel für die Antriebsschaltung bzw. den Antriebsstromkreis, der für das Hall-Element 132 mit den vorstehenden Charakteristika vorgesehen ist. Darin werden die Ausgabesignale des Hall-Elements 132 einer Impedanz-Transformation in einer Antriebs schaltung bzw. einem Antriebsstromkreislauf zur binären Bewertung mittels eines Wertes unterzogen, der einem vorgeschriebenen Flüssigkeitsdruck einer zu messenden Druckfarbenkammer entspricht und sie werden anschließend verstärkt und an ein piezoelektrisches Umwandlungselement der Ventileinrichtung 25 eines Aufzeichnungskopfes angewendet. Das Ventil der Ventileinrichtungen 25 wird geöffnet, wenn der Flüssigkeitsdruckdetektor 80A des flexiblen Diaphragmas 80 relativ niedrig ist und der Flüssigkeitsdruck niedriger als ein spezifischer vorgegebener Druck ist und das Ventil wird geschlossen, wenn der Detektor 80A relativ hoch ist und der Flüssigkeitsdruck höher als der vorgegebene Druck ist.
Wenn ein Flüssigkeitsdruck durch ein Hall-Element 132 festgestellt wird und der festgestellte Druck über der oberen Grenze oder unter der unteren Grenze des vorgegebenen Druckbereichs ist, so wird die Ventileinrichtung 25 auf AN oder AUS eingestellt und die Menge der zugeführten Druckfarbe aus dem Druckfarbenreservebehälter 27 wird eingestellt durch öffnen und Schließen des Ventils unter Erhaltung des Flüssigkeitsdrucks der gemeinsamen Druckfarbenkammer 23 in konstanter Form innerhalb eines Bereichs zwischen der oberen und der unteren Grenze des vorgegebenen Drucks.
In dem vorstehenden Beispiel wird ein magnetisches Material 131 wie ein Magnet an der Spitze des beweglichen Arms 83 befestigt, jedoch kann auch das vorstehend erwähnte Hall-Element 132 an dem beweglichen Arm 83 befestigt sein und der Magnet 131 an der feststehenden Seite vorliegen, da das Hall-Element klein und leicht ist. Außer dem vorstehenden ist es möglich, verschiedene Arten von Einrichtungen bezüglich der Bewegung des Magnets 131 und des Hall-Elements 132 anzuwenden. Als magnetische Materialien können eine magnetische dünne Folie, ein magnetischer Kautschuk oder andere metallische magnetische Substanzen sowie ein permanenter Magnet verwendet werden.
Die Fig. 27 zeigt ein Beispiel, bei dem eine Fühlvorrichtung unter Ausnutzung der Änderung des Magnetflusses gemäß der Erfindung verwendet wird, um die Druckfarbenrestmenge in einer Druckfarbenpatrone festzustellen. Darin bildet ein Teil des Druckfarbenbehältersackes, der die Druckfarbe in abgedichtetem Zustand enthält, ein flexibles Diaphragma 141, und die Außenseite des Sackes befindet sich in hydrostatischem Druck oder in einem unter Druck befindlichen Zustand.
Druckfarbe, die in dem Druckfarbenbehältersack gelagert ist, wird ergänzt und zugeführt zu einem Aufzeichnungskopf (der nicht dargestellt ist) je nach dem Druckfarbenverbrauch in dem Aufzeichnungskopf, durch eine abnehmbare Druckfarbenverbindung 71 und über den Weg des Druckfarbenzufuhrrohrs 24. Die Lage des flexiblen Diaphragmas 141, das einen Teil des Behältersackes bildet, ist relativ hoch zu Beginn, wenn die Druckfarbe darin aufgefüllt ist, jedoch sinkt die Lage allmählich ab, wenn die Druckfarbe ausströmt und erreicht zuletzt unten die endgültige Lage, bei der keine Druckfarbe mehr unter dem vorgegebenen Druck zugeführt werden kann.
Zu diesem Zeitpunkt dient die Fühleinrichtung für die Druckfarbenrestmenge als Mittel zur Feststellung des Flüssigkeitsniveaus zu diesem Zeitpunkt, das heißt der Endlage des flexiblen Diaphragmas.
Genauer gesagt ist ein kleiner Dauermagnet 142 am zentralen Teil des oberen Teils des flexiblen Diaphragmas 141 angebracht unter Anwendung eines Epoxyklebstoffs, Silikonkautschuks, Klebebands oder dergleichen. Außerdem ist ein Hall-Element 143 an der Bodenfläche eines Kassettengehäuses 140 befestigt und ebenfalls so angebracht, daß es dem Magnet 142 gegenüberliegt. Durch eine solche Bauweise wie vorstehend erwähnt kann, wenn die Druckfarbenrestmenge in dem Druckfarbenbehältersack so verringert wird, daß sie die vorstehend erwähnte spezielle Endlage erreicht, die Entfernung zwischen dem Magneten 142 und dem Hall-Element 143 am kürzesten werden und die Ausgabe spannung VH des Hall-Elements 143 zu diesem Zeitpunkt wird festgestellt, um äußere Maßnahmen einzuleiten, wie eine Warnung und ein Signal, das die Unterbrechung durch Bewegung fordert. Auf diese Weise kann ein kostengünstiger und verläßlicher Mechanismus zur Feststellung der Druckfarbenrestmenge bereitgestellt werden.
Die Fig. 28 stellt einen Querschnitt eines Aufzeichnungskopfes dar, der mit einem weiteren Beispiel einer erfindungsgemäßen Fühleinrichtung für die Druckfarbenrestmenge versehen ist. Darin ist ein Magnetwiderstandelement 150 in normaler linearer Lage auf einem beweglichen Arm 83 anstelle des Hall-Elements 132 der Fig. 22 angebracht. Die Lage der Flüssigkeitsdruckfühleinrichtung 80A des flexiblen Diaphragmas 80 wird durch die entsprechenden Bewegungen des vorstehend erwähnten Magnetwiderstandselements 150 und eines Magneten 151 festgestellt, der an der Spitze des Arms 83 befestigt ist. Die Magnet iderstandselement 150 erzeugen die Ausgabe des Ampere-Werts, der durch den magnetischen Widerstandseffekt bedingt wird, der die Lage feststellen soll, und sie werden in der Umgangssprache als MR-Element bezeichnet. Beispielsweise sind ein SDME (hergestellt von Sony) und dergleichen im Handel befindlich.
Wie vorstehend beschrieben, können außer dem vorstehend erwähnten verschiedene Arten von Einrichtungen zur Feststellung des Druckfarbendrucks oder der Druckfarbenrestmenge unter Ausnutzung eines Magnetflüßdichte-Fühlsystems unter Anwendung eines Hall-Elements oder dergleichen oder unter Ausnutzung eines Magnetwiderstands-Fühlsystems unter Anwendung eines MR-Elements oder dergleichen und durch Feststellen der Verschiebungen eines flexiblen Diaphragmas bereitgestellt werden, das sich auf einem Aufzeichnungskopf, einer Druckfarbenpatrone und einem Druckfarbenzufuhrsystem befindet, so daß es beim Kontakt mit der Druckfarbe deformiert werden kann. Diese sind dadurch charakterisiert, daß kein Druck für die Messungen erforderlich ist, daß die Empfindlichkeit und die Meßgenauigkeit sehr hoch sind, und daß die Temperaturcharakteristika und die Stabilität ausgezeichnet sind und eine günstige praktische Zuverlässigkeit und ein günstiger Preis erzielt werden können.
Die Fig. 29 stellt einen Seitenschnitt dar, der ein weiteres Beispiel für das Druckfarbenzufuhrsystem und einen Aufzeichnungskopf mit eingebauter Flüssigkeitsdruckfühleinrichtung gemäß der Erfindung zeigt.
Die Fig. 30 stellt einen mit längs der Linie A-A' in der Fig. 29 dar.
In den Fig. 29 und 30 sind gleiche oder entsprechende Teile wie in der Fig. 11 mit den gleichen Bezugsziffern oder Buchstaben bezeichnet.
Eine bewegliche Fühlelektrode 161 ist so befestigt bzw.
geklebt, daß sie in einen Körper des zentralen Teils der Flüssigkeitsdruck-Fühleinrichtung 80A einbezogen ist, der einen Teil eines flexiblen Diaphragmas 80 bildet, das sich auf einer gemeinsamen Druckfarbenkammer 23 befindet, konstruiert wie in den Fig. 29 und 30 dargestellt. Außerdem ist ein anderes Teil einer feststehenden Elektrode 163 an einem Trägerrahmen 162 befestigt, der auf dem Aufzeichnungskopf angeordnet ist, so daß er sich gegenüber der Elektrode 161 befindet. Die Elektroden 161 und 163 sind mit den jeweiligen Leitungsdrähten 164, 165 verbunden, so daß ein äußerer elektrischer Stromkreis geschaffen wird. Wird eine Spannung an ein Elektrodenpaar angelegt, das sich gegenüberliegend angeordnet ist, so werden im allgemeinen die Elektroden aufgeladen.
Wenn die Spannung V ist, eine gespeicherte Ladung Q ist, so kann eine elektrostatische Kapazität C, die zwischen den Elektroden gebildet wird, wie folgt formuliert werden: c=Q/V.
Außerdem wird die elektrostatische Kapazität C wie folgt formuliert: c=#S/d worin e die Dielektrizitätskonstante zwischen zwei Elektrodenstücken ist, d der Abstand zwischen den Elektroden ist, und S eine Fläche der Elektrode darstellt.
Dann wird, wie in der Fig. 30 gezeigt, eine bewegliche Elektrode 161 auf einem flexiblen Diaphragma 80A angeordnet und eine feststehende Elektrode 163 wird an einem Trägerrahmen 162 befestigt, die mit einer festgelegten Spannung versorgt wird, und somit wird die bewegliche Elektrode 161 auf dem flexiblen Diaphragma 80A entsprechend den Druckfarbendruckänderungen der gemeinsamen Druckfarbenkammer 23 bewegt, so daß die Entfernung d zwischen den Elektroden verändert wird, wodurch der Flüssigkeitsdruck durch Messen der elektrostatischen Kapazität C gemessen werden kann.
Zusätzlich zu dem vorstehenden ist es wesentlich, daß um den äußeren Umfang der Flüssigkeitsdruckfühlvorrichtung 80A des flexiblen Diaphragmas 80 der äußere Umfang, der nicht mit der beweglichen Elektrode 161 versehen ist, deutlich als Reaktion auf die Änderung des Flüssigkeitsdrucks deformiert werden sollte. Wenn daher die Breite einer derartigen Deformation zu gering ist, oder wenn das flexible Diaphragma zu hart oder zu steif ist, wird die Empfindlichkeit für die Feststellung des Flüssigkeitsdrucks verringert und darüber hinaus wird eine Hysterese entsprechend der Beziehung zwischen dem Flüssigkeitsdruck und der elektrostatischen Kapazität bewirkt, wodurch die Meßgenauigkeit verringert wird, was ungünstig ist.
Im folgenden werden die Bauweisen der Elektroden 161 und 162, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, in den Fig. 31 bis 33 dargestellt.
Die Fig. 31 zeigt zwei Stücke von Elektroden 161, 163, die die gleichen Abmessungen aufweisen und senkrecht einander gegenüberliegend angeordnet sind. Der Leitungsdraht 164 ist fest mit der beweglichen Elektrode 161 mit einer Drahtbindung, einer Verlötung oder einem leitfähigen Anstrichmittel verbunden, so daß sie in einer Lage angeordnet ist, in der das flexible Diaphragma 80 frei betrieben werden kann.
Es ist eine Kerbe 163A an einem Platz der festen Elektrode 163 vorgesehen, wo der Leitungsdraht 164 und ein Kontaktpunkt nicht beschädigt werden können, selbst wenn die bewegliche Elektrode 161 sich nahe zur feststehenden Elektrode 163 bewegt oder durch diese gedrückt wird.
Die Fig. 32 zeigt zwei Elektrodenstücke, die jeweils unterschiedliche Bauweisen aufweisen, es handelt sich dabei um ein Beispiel, bei dem die obere feststehende Elektrode 166 nicht durch das flexible Diaphragma 80 gestört wird, somit kann sie willkürlich oder den Umständen entsprechend größer gestaltet werden als die bewegliche Elektrode 161, und 166A stellt eine Kerbe dar, die zu demselben Zweck vorgesehen ist, wie vorstehend erwähnt.
Die Fig. 33 zeigt ein Beispiel für eine untere bewegliche Elektrode, die modifiziert ist, in der eine Senkung der Oberfläche 167A vorgesehen ist, anstelle der vorstehend erwähnten Kerbe 163A oder 166A, an einem Teil der beweglichen Elektrode 167, an den ein Leitungsdraht 164 gebunden ist.
Die Fig. 34 ist eine perspektivische Ansicht, die ein weiteres Beispiel des Flüssigkeitsdruck-Fühlabschnitts 80A des flexiblen Diaphragmas 80 zeigt, in dem ein leitfähiges Muster 170 auf einem flexiblen Diaphragma 80 durch Verdampfen oder Spritz- bzw. Sprühauftrag ausgebildet ist und eine bewegbare Elektrode 161 an das Zentrum des Flüssigkeitsdruck-Fühlabschnitts 80A mit einem leitfähigen Klebstoff befestigt ist. Außerdem ist ein Teil des Regulatorrahmens 171 für die Befestigung des flexiblen Diaphragmas 80 auf einer Aufzeichnungskopfbasis leitfähig gemacht und dieser ist mit einem Leitungsdraht 164 verbunden. Durch die Bauweise, wie vorstehend erwähnt, können Vorteile erzielt werden, die nicht nur darin liegen, daß der Leitungsdraht leicht verbunden werden kann, sondern auch daß keine Kerbe an der oberen befestigten Elektrode 163 erforderlich ist.
Außerdem sollten die vorstehend erwähnten Leitungsdrähte 164, 165 flexibel sein, so daß sie die Bewegung des Flüssigkeitsdruck-Fühlabschnitts 80A des flexiblen Diaphragmas 80 nicht stören, um die Bewegung empfindlich feststellen zu können. Als geeignete Leitungsdrähte sind feine Metallleitungen wie Goldleitungen oder eine Aluminiumleitung von 50 am Durchmesser beispielsweise geeignet.
Druckwellen, die aus mehreren Druckkammern 22 erzeugt werden, werden durch die Deformation des piezoelektrischen Umwandlungselements 28 zum Zeitpunkt eer Aufzeichnung absorbiert. Es wäre daher besser, ein flexibles Diaphragma 80 vorzusehen, das die Öffnung des oberen Teils der gemeinsamen Druckfarbenkammer 83 dicht abschließt und sich über die gesamte Breite des Einstroms sämtlicher Kammern erstreckt, so daß es als Regulator bzw. Steuereinrichtung 80B zur Absorption der Druckwellen dient. Es ist jedoch nicht hilfreich, wenn die Fläche des Regulators 80B verringert wird, da der vorstehend erwähnte Flüssigkeitsdruck-Fühlabschnitt 80A vorgesehen sein muß. Nichtsdestoweniger ist, wenn der Flüssigkeitsdruck-Fühlabschnitt 80A in einer derartigen Lage angeordnet ist, daß er einen Teil der gemeinsamen Druckfarbenkammer 23 bildet und auch nahe der Druckkammer 22 liegt, es möglich, daß 80A sich selbst und einen Druckwellenabsorber verdoppeln kann.
Darüber hinaus ist es für einen Lärmschutz nach außen hin günstig, den Umfang der Elektroden 161, 163 und des Leitungsdrahtes für die Feststellung des Flüssigkeitsdrucks mit einem Stück einer geerdeten Abschirmplatte zu umgeben.
Die Fig. 35 und 36 sind weitere Beispiele für die Flüssigkeitsdruck-Fühleinrichtung der Erfindung. Die Fig. 35 stellt einen Querschnitt einer üblichen Druckfarbenkammer eines Auf zeichnungskopfes dar und die Fig. 36 ist eine perspektivische Ansicht eines Elektrodenpaars. Darin ist ein leitfähiges Diaphragma 172, wie in der Zeichnung dargestellt, entweder an die obere feststehende Elektrode 163 oder an die untere bewegliche Elektrode 173 befestigt oder geklebt.
Die Dicke des leitfähigen Diaphragmas 172 ist günstigerweise dicker als die der Verbindungsklemme des Leitungsdrahtes 164. Bei der vorstehend erwähnten Bauweise kann die Isolation zwischen den Elektroden 163 und 173 selbst dann aufrechterhalten werden, wenn der Flüssigkeitsdruck-Fühlabschnitt 80A des flexiblen Diaphragmas expandiert wird, wobei die bewegliche Elektrode 173 angehoben wird und somit die Elektroden 163 und 173 in Kontakt miteinander kommen, da das leitfähige Diaphragma 172 sich dazwischen befindet.
Wenn dementsprechend ein Elektrodenpaar sehr nahe aneinander in dem Zustand angeordnet ist, wenn ein Flüssigkeitsdruck für einen normalen Aufzeichnungsbetrieb eingehalten wird, so ist es möglich, das leitfähige Diaphragma 172 dazwischenzuschieben, um die Beschädigung der Elektroden oder der Leitungen zu verhindern, die durch den Flüssigkeitsdruck-Fühlabschnitt 80A des flexiblen Diaphragmas 80 bewirkt werden, der sich diesen nähert und einen Druck auf diese ausübt, wenn der Flüssigkeitsdruck-Fühlabschnitt 80A durch einen Druckanstieg gehoben wird, der durch beispielsweise eine Spülung bewirkt wird, das heißt, wenn eine Blase oder ein Feststoff mit Druckfarbe in einer Düse 21 vermischt ist, das heißt, wenn eine sogenannte Verstopfung bedingt wird und eine derartige Blase oder ein Feststoff aus der Düse 21 durch Ausüben von Druck auf die Druckfarbe entfernt wird, um Druckfarbe aus dem Druckfarbenreservebehälter 27 in die Druckfarbenströmungskanäle eines Aufzeichnungskopfes zu führen, oder wenn eine derartige Verstopfung verhindert wird, bevor eine Blase oder Feststoffmaterial erzeugt wird, durch periodische vorherige Ausübung auf die zugeführte Druckfarbe. Jedoch können beide Elektroden nahe beieinander angeordnet werden, da das vorstehend erwähnte leitfähige Diaphragma 172 so angeordnet ist, daß es keinen Kurzschluß erzeugt, wodurch die elektrostatische Kapazität C und die Empfindlichkeit für die Flüssigkeitsdruckfeststellung erhöht werden können.
Die Fig. 37 ist ein Querschnitt, der ein Beispiel darstellt, in dem eine Flüssigkeitsdruck-Fühleinrichtung gemäß der Erfindung in einer Druckfarbenpatrone angeordnet ist, um eine Druckfarbenrestmenge der Patrone festzustellen. In dieser Zeichnung ist ein flexibles Diaphragma 180 an mindestens einem Teil eines Druckfarbenbehältersacks vorgesehen, der Aufzeichnungsdruckfarbe enthält und fast im Zentrum des flexiblen Diaphragmas 180 ist eine bewegliche Elektrode 182 zur Feststellung des Flüssigkeitsdrucks mit einem Klebstoff oder dergleichen befestigt. Außerdem ist eine Anschluß klemme in mindestens einem Teil des Druckfarbenpatronenkörpers ausgebildet, dem die bewegliche Elektrode 182 gegenüberliegt, so daß eine elektrostatische Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode 182 und der Anschlußklemme 184 des Patronenkörpers erzeugt werden kann. Anschlußdrähte 185 und 186 sind mit den Elektroden 182 bzw. 184 verbunden, um einen äußeren Antriebsstromkreis zu bilden. Ein Ende der Druckfarbenpatrone dient als ein elastisches Septum 181 und ist mit einer Druckfarbenverbindung 183 verbunden, worauf Druck farbe von dem Druckfarbenbehältersack zu einem Aufzeichnungskopf durch die Druckfarbenverbindung 183 und das Druckfarbenzufuhrrohr 24 zugeführt wird. In einer derartigen Druckfarbenpatrone, die wie vorstehend erwähnt konstruiert ist, fällt, wenn das flexible Diaphragma 180 abgesenkt wird, wenn die Druckfarbe allmählich verbraucht wird, die bewegliche Elektrode 182 gleichzeitig ab, so daß sie sich der Anschlußklemme bzw. dem Leiter 184 nähert, die am unteren Körper liegt, wodurch die elektrostatische Kapazität verstärkt wird. Der Wert der elektrostatischen Kapazität zum Zeitpunkt eines unzureichenden Druckfarbenrestspiegels wird als Bezugswert verwendet, und wenn die elektrostatische Kapazität den Bezugswert überschreitet, wird eine Warnung abgegeben oder die Aufzeichnung wird unterbrochen. Es ist daher möglich, einen zuverlässigen und kostengünstigen Druckfarbenrestmengen-Fühlmechanismus zu erzielen. Darüber hinaus sollte bei diesem Beispiel die Druckfarbe dielektrisch sein. Sollte die Druckfarbe leitfähig sein, so wird deren elektrostatische Kapazität konstant, unabhängig von der Höhe des flexiblen Diaphragmas 80.
Die Fig. 38 stellt ein Schaltdiagramm dar, das den Betrieb einer Flüssigkeitsdruck-Fühlsteuerung mit der Erfindung darstellt. Darin ist ein Oszillator OSC eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Erzeugung von Vibrationen mit konstanten Wellenformen, Frequenzen und Amplituden und er ist mit einem monostabilen Multivibrator M (im folgenden als Monomulti bezeichnet) verbunden. Dieser Monomulti M ist eine Schaltung, die durch einen äußeren Impuls als Starter nur während einer Periode umgekehrt wird, die durch ihre eigene Leitungskonstante bestimmt wird, und kehrt anschließend in den Originalzustand zurück. Dieser Monomulti M erzeugt einen konstanten Impuls innerhalb eines weiten Bereichs von ns bis zu mehreren 10 Sekunden bei äußerem Widerstand und elektrostatischer Kapazität. Für den erfindungsgemäßen Flüssigkeitsdruck-Fühlzweck ist ein Monomulti Modell SN 74123 der Texas Instrument Co. beispielsweise gut geeignet zur Steuerung eines Ausgabewertes.
Als eine äußere elektrostatische Kapazität zur Bestimmung eines Impulsbereichs, der durch den vorstehend erwähnten Monomulti M erzeugt wird, verbindet eine Fühlelektrode C zur Feststellung eines Flüssigkeitsdrucks, die die beschriebene bewegliche Elektrode 161 (oder 167, 182) und die feststehende Elektrode 163 (oder 166, 184) umfaßt. Somit wird ein Impulszug, der von dem Monomulti M erzeugt wird, während der Impulsdauer entsprechend dem Flüssigkeitsdruck moduliert. Der Impulszug, dessen Impulsdauer moduliert wird, wird durch einen Integrator geglättet. Auf diese Weise erhält man ein Spannungssignal entsprechend einem Flüssigkeitsdruck. Das Spannungssignal entsprechend dem Flüssigkeitsdruck, das aus dem Integrator erzeugt wird, und das Bezugsspannungssignal, das dem vorgegebenen Flüssigkeitsdruck entspricht, werden miteinander durch eine Vergleichsvorrichtung (Komparator) verglichen. Die Ausgabe daraus wird verstärkt und anschließend auf das piezoelektrische Ventil der Ventileinrichtungen 25 angelegt.
Wenn in diesem Falle die Höhe der Flüssigkeitsdruck-Fühleinrichtungen 80A des flexiblen Diaphragmas 80 relativ niedrig ist und der Flüssigkeitsdruck vergleichsweise geringer ist als der vorgegebene Druckwert, so wird das Ventil der Ventileinrichtungen 25 durch das piezoelektrische Ventil geöffnet, und wenn die Höhe der Flüssigkeitsdruck-Fühleinrichtungen 80A groß ist und der Flüssigkeitsdruck höher ist als der vorgegebene Druckwert, so schließt das Ventil.
Die Fig. 39 ist ein Schaltungsanordnungsdiagramm, das veranschaulicht, wie eine Flüssigkeitsdruck-Fühlsteuerung der Erfindung gemäß einem weiteren Beispiel betrieben werden kann, das dadurch charakterisiert ist, daß die Fühlgenauigkeit der elektrostatischen Kapazität verbessert wird.
Gemäß diesem Diagramm wird ein weiteres Schaltungssystem um den Monomulti M weiter hinzugefügt. In dem zweiten Schaltungssystem wird die Impulsdauer des Monomulti M2 durch den Vergleichskondensator Co mit feststehender Kapazität bestimmt. Die elektrostatische Kapazität dieses Co ist so bestimmt,daß sie gerinafügig niedriger ist als jeglicher vorgegebene Flüssigkeitsdruck, der gesteuert werden soll, oder der vorgegebene Flüssigkeitsdruckwert, der einem Zeitpunkt für die Warnung für eine Druckfarbenrest-Feststellung oder einem Zeitpunkt für die Unterbrechung des Aufzeichnungsbetriebs entspricht. Eine Flüssigkeitsdruck-Fühlelektrode C mit variabler Kapazität und ein Vergleichskondensator Co mit feststehender Kapazität werden an dem Monomulti M1 bzw. M2 gebunden und diese Systeme werden durch eine Uhr angetrieben, die durch den gleichen Oszillator OSC betrieben wird. Die Elektroden C, Co sind günstigerweise so gewählt, daß die Temperaturkoeffizienten beider Elektroden und dergleichen übereinstimmen können.
Die Ausgabeimpulse, die von den beiden Monomultis M1 und M2 erzeugt werden, werden in eine ausschließende-ODER-Schaltung, EX-OR, eingegeben und anschließend weiter in den Integrator eingespeist. Mit einer derartigen binären Systemanordnung, wie vorstehend erwähnt, entspricht die Dauer der in den Integrator eingegebenen Impulse der Flüssigkeitsdruckänderung und dem Ausmaß der Änderung, wenn die Dauer groß wird. Die Schaltungsanordnungen nach dem Integrator sind die gleichen wie in der Fig. 13 gezeigt. Mit einer derartigen Anordnung, wie vorstehend erwähnt, ist es möglich, eine hochstabilisierte und empfindliche Schaltung zur Feststellung des Flüssigkeitsdrucks und der Druckfarbenrestmenge zu erzielen.
Die Fig. 40 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Beispiel, in der eine Druckfarbenrestmenge einer Druckfarbenpatrone festgestellt wird, wenn leitfähige Druckfarbe verwendet wird, unter Ausnutzung der Leitfähigkeit der Druckfarbe. In gleicher Weise wie bei der Druckfarbenpatrone, die in der Fig. 37 dargestellt wird, wird die dieses Beispiels in einer Ink-Jet-Aufzeichnungsvorrichtung verwendet.
Die Bezifferung 190 stellt einen Druckfarbenpatronenkörper dar und darin befindet sich ein Druckfarbenbehältersack 191 für die Aufnahme der Druckfarbe. 192 stellt eine Nadel dar, die durch eine Containerkappe 191a läuft, deren Hauptteil aus Kautschuk besteht. Die Nadel ist eine Hohlnadel mit einer Öffnung für die Druckfarbenströmung, aus der Druckfarbe in einen Auf zeichnungskopf durch ein Druckfarbenbeschickungsrohr beschickt wird. 193 stellt eine Elektrode dar, die am Boden des Patronenkörpers angebracht ist. Die Nadel 192 besteht aus einem Metall und ist als Gegenelektrode zu der Elektrode 193 ausgebildet. Beide Elektroden 192 und 193 sind mit einem Detektor für elektrostatische Kapazitäts, wie in der Fig. 40(a') gezeigt, verbunden.
Wenn Druckfarbe in dem Druckfarbenbehältersack 191 aufgefüllt ist, wird die Druckfarbe über die gesamte Fläche der Elektrode 193 verbreitet, daher funktioniert die Druckfarbe als eine Elektrode, so daß sie äquivalent zu den Elektroden wie in der Fig. 40(a') gezeigt ist. Selbst wenn die Druckfarbenmenge durch den Verbrauch etwas verringert wird, bedeckt die Druckfarbe weiterhin nahezu die gesamte Elektrode 193, wie in der Fig. 40(b) gezeigt, und die Elektroden können in gleicher Weise wie die funktionieren, wenn Druckfarbe, wie in der Fig. 40(b') gezeigt, eingefüllt ist.
Wenn die Druckfarbe in dem Druckfarbenbehältersack weiter auf ein derartiges Ausmaß wie in den Fig. 40(c) und 40(d) gezeigt verringert wird, bedeckt die Druckfarbe nur einen Teil der Elektrode 193 und die obere Elektrode kann nur als im wesentlichen kleine Elektrode fungieren, wie in den Fig. 40(c') und 40(d') gezeigt.
Die Änderungen der Elektrodenstruktur, die vorstehend beschrieben wurden, können durch einen Detektor für elektrostatische Kapazität festgestellt werden.
Wie vorstehend beschrieben, kann mittels einer Positions-Feststelleinrichtung vom Nicht-Kontakt-Typ, unter Anwendung einer Flüssigkeitsdruck-Fühleinrichtung gemäß der Erfindung, die einen Druck gemäß einer elektrostatischen Kapazität feststellt, und basierend auf den Verschiebungen eineJ Diaphragmas, das durch Kontakt mit der Druckfarbe deformiert wird und an den Aufzeichnungskopf, die Druckfarbenpatrone oder das Druckfarbenzufuhrsystem befestigt ist, ein Druckfarbendruck und eine Druckfarbenrestmenge zur Steuerung festgestellt werden. Insbesondere ist diese Einrichtung hochempfindlich, ist genau und stabil und weist ausgezeichnete Temperaturcharakteristika auf und ist praktisch bei geringen Kosten zuverlässig.
Wie vorstehend beschrieben wird durch die Erfindung die Feststellung einer Lage durch ein flexibles Diaphragma ermöglicht, das gemäß einem Druckfarbendruck oder einer Druckfarbenrestmenge deformiert wird, unter Zuhilfenahme von einem Vibrationselement, einem Photodetektor,einem magnetisch empfindlichen Element oder einem elektrostatischen Detektor als Fühleinrichtung zur Feststellung einer Verschiebung des flexiblen Diaphragmas, benachbart zu dem flexiblen Diaphragma und es ist möglich, aus den Fühleinrichtungen zwei Stücke der gleichen Art oder unterschiedlicher Art einzusetzen. Beispielsweise werden zwei Stücke flexibler Diaphragmen und der entsprechenden Fühleinrichtungen dafür auf einem oder zwei Stücken einer gemeinsamen Druckfarbenkammer 23 eines Aufzeichnungskopfes, eines Teils des Druckfarbenströmungsdurchtritts und der Druckfarbenpatrone vorgesehen. Eine der Fühleinrichtungen sendet eine Warnung, daß die Druckfarbenrestmenge nahezu zu gering ist und zum Zeitpunkt des Mangels wird die Druckfarbenpatrone ersetzt und die Druckfarbe wird ergänzt. Mit der anderen Fühleinrichtung wird eine Aufzeichnungsvorrichtung im Notfall außer Betrieb gesetzt, wenn diese Fühleinrichtung vorher einen Zustand feststellt, bei dem die Druckfarbe trotz der Warnung nicht ergänzt wird, und die Druckfarbe weiter verringert wird, so daß es nicht mehr möglich ist, einen regelmäßigen Aufzeichnungsbetrieb durchzuführen. Somit ist die Erfindung dadurch charakterisiert, daß jegliche konstante und stabile Aufzeichnung mit zwei Fühleinrichtungen durchgeführt werden kann.
Im folgenden werden weitere Beispiele für flexible Diaphragmen und Fühleinrichtungen erläutert.
Die Fig. 41 zeigt ein Beispiel, bei dem eine Druckfarbendruck-Fühleinrichtung 200, die ein flexibles Diaphragma 201 und eine Fühleinrichtung 202 enthält, in der Mitte einer Druckfarbenzufuhrleitung zur Zufuhr von Druck farbe aus dem Druckfarbenreservebehälter 27 zum Aufzeichnungskopf 20 angeordnet ist. Beispielsweise ist die Flüssigkeitsdruck-Fühleinrichtung 200 entweder an die fahrbare Beladungsvorrichtung des Auf zeichnungskopfs 20 oder im Inneren einer Auf zeichnungsvorrichtung befestigt. Wie in der Fig. 42 gezeigt ist, ist es auch möglich, so zu konstruieren, daß eine direkte Verbindung einer Flüssigkeitsdruck-Fühleinrichtung 200 mit einer Druckfarbeneinführverbindung 24A des Aufzeichnungskopfes 20 verbunden ist. Die Fig. 42 stellt eine perspektivische Ansicht dar, die einen Zustand zeigt, bei dem die Fühleinrichtung 200 noch nicht mit 24A verbunden ist.
Die Fig. 43 zeigt eine Flüssigkeitsdruck-Fühleinrichtung, die dadurch charakterisiert ist, daß die Einrichtungen zur Feststellung des Flüssigkeitsdrucks für den Aufzeichnungskopf 20 an einem Teil der Druckfarbenpatrone 210 vorgesehen sind.
Die Lage dieser Flüssigkeitsdruck-Fühleinrichtungen kann in der Nähe des äußeren der Druckfarbenpatrone 210 sein, an die eine Druckfarbenverbindung 71 gebunden ist, oder im Inneren des Körpers 21 der Druckfarbenpatrone 20. Die Fig.43 zeigt ein Beispiel, in dem die Flüssigkeitsdruck-Fühleinrichtungen am Äußeren der Druckfarbenpatrone 210 angebracht sind. In dieser Zeichnung stellt 214 ein flexibles Diaphragma dar, das in flüssigkeitsdichter Weise an der Oberfläche der Öffnung der Druckfarbenkammer 213 befestigt ist; 215 stellt einen Verschiebungsfühler dar, der am oberen Teil des flexiblen Diaphragmas 214 so vorgesehen ist, daß eine Verschiebung gemessen wird, die durch die Deformation des flexiblen Diaphragmas 214 bewirkt wird, derart, daß diese Fühleinrichtung bzw. dieser Detektor 215 in leichten Kontakt oder in keinem Kontakt mit dem flexiblen Diaphragma 214 kommt.
Die Fig. 44 stellt einen Querschnitt eines weiteren Beispiels dar, das einen Druckfarbenströmungsdurchtritt zeigt, der eine erfindungsgemäße Flüssigkeitsdruck-Fühleinrichtung aufweist. Darin befindet sich ein Patronenkörper 221, der eine Druckfarbenpatrone 220 bildet und einen Druckfarbenbehältersack 222 aufweist. Die Druckfarbe, die in dem Druckfarbenbehältersack 222 enthalten ist, steht in kommunizierender Beziehung mit einem Aufzeichnungskopf 20 durch die Druckfarbenverbindung 71, das Filter 26 bzw. das Druckfarbenzufuhrrohr 24. Das Volumen des Druckfarbenbehältersacks 222 wird entsprechend der Verringerung der Druckfarbenrestmenge verringert. Ein Verschiebungsfühler bzw.
-detektor 228, der am oberen Teil des Druckfarbenbehältersacks 222 ausgebildet ist, wird zusammen mit dem Druckfarbenbehältersack 222 abgesenkt, und wenn der Flüssigkeitsdruck des Druckfarbenbehältersacks 222 über einen vorgegebenen Druck hinaus verringert wird, so zeigt er die Verschiebung des flexiblen Diaphragmas 222 so an, daß Ventilsteuereinrichtungen 24 gesteuert werden, um eine Warnung oder eine Unterbrechung der Aufzeichnung zu bewirken.
Die Fig.45 stellt einen Querschnitt dar, der ein weiteres Beispiel einer Druckfarbenlagerung mit einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitsdruck-Fühleinrichtung enthält. In dieser Zeichnung ist der Kammerkörper 231 zur Bildung eines Druckfarbenbehälters 230 an einem Ende mit einem Kolben 232 versehen, bei dem es sich um eine Vorrichtung zur Ausübung von Druck handelt, das heißt, eine Flüssigkeitsdrucksteuereinrichtung, sowie mit einer Antriebskraftquelle 233, wie einem elektromagnetischen Motor oder dergleichen, für den Antrieb des Kolbens 232. Außerdem befindet sich am oberen Teil des Kammerkörpers 231 ein Verschiebungsfühler 238, derart, daß er die Höhe des flexiblen Diaphragmas 237 feststellt durch Kontakt oder keinen Kontakt mit dem flexiblen Diaphragma 237. Wenn der Flüssigkeitsdruck eines Auf zeichnungskopfes, das heißt der Flüssigkeitsdruck des Kammerkörpers, über einen festgesetzten Druck hinaus verringert wird, so wird die Änderung dieses Flüssigkeitsdrucks als Verschiebungsmenge festgestellt, so daß der Flüssigkeitsdruck des Druckfarbenbehälters 230 konstant gehalten wird, oder daß der Flüssigkeitsdruck auf einem willkürlichen Niveau je nach Bedarf gehalten wird, durch Antrieb der Antriebseinrichtung 233 für die Vorrichtung zur Anlegung von Druck, durch eine Steuerschaltung und eine Antriebsschaltung, um den Kolben 232 hin- und herzubewegen.
In den Fig. 46 bis 49 werden verschiedene Querschnitte flexibler Diaphragmen dargestellt und es können verschiedene Typen eingesetzt werden, wie in 30, 50, 80,201, 214, 217, 227 und 237 gezeigt. Die Fig. 46 bis 49 veranschaulichen die jeweiligen Querschnitte der flexiblen Diaphragmen in der Form einer Wassersäule, einer Kuppel, einer Wellenanordnung und einer kleinen Wellenanordnung, die am Umfang des flexiblen Diaphragmas vorliegt. Die Aufsichten der flexiblen Diaphragmen mit den vorstehend angegebenen Querschnitten können rechteckig, kreisförmig, elliptisch oder jegliche andere Form je nach der Bauweise der Aufzeichnungsköpfe annehmen.
Das flexible Diaphragma 30 jeder der vorstehend genannten Formen ist so geformt, daß es sich als empfindliche Reaktion auf einen Druckfarbendruck des Auf zeichnungskopfes verschiebt und es ist in flüssigkeitsdichter Anordnung an der Oberfläche eines Rahmenkörpers 240 befestigt, zum Beispiel einer Druckfarbenkammer 23, eines Druckfarbenströmungsdurchtritts 24 oder eines Druckfarbenbehälters 27 eines Auf zeichnungskopfes.
Als Materialien für die flexiblen Diaphragmen 30 kann Kunststoffmaterial wie Vinylidenchlorid, Polyethylen, Nylon, Polypropylen und dergleichen dienen, das in der Form eines einzigen dünnen Diaphragmas oder einer laminierten Schicht bzw. eines Schichtstoffs bzw. Verbundmaterials vorliegen.
Es kann auch eine derartige mit dünnem Metall laminierte Schicht wie durch Behandlung mit Aluminium oder durch eine Verdampfungsabscheidung verwendet werden. Zusätzlich zu dem vorstehenden kann,.wenn man die Wärmedeformation in Betracht zieht, die bewirkt wird, wenn ein flexibles Diaphragma 30 an einen Rahmenkörper 240 befestigt wird und anschließend thermisch gehärtet wird, es auch wirksam sein, das flexible Diaphragma 30- einer vorausgehenden Wärmebehandlung zu unterziehen. Als Materialien für die flexiblen Diaphragmen können verschiedene Arten dünner Platten, hergestellt aus Aluminium, rostfreiem Stahl, Messing oder dergleichen verwendet werden, jedoch sollte ein Metall, das beim Kontakt mit der Druckfarbe oder während der Herstellung in seiner Zusammensetzung veränderlich ist und sich schädlich auf die Druckfarbe auswirkt, nicht verwendet werden.
Der Druckfarbendruck wird durch Anwendung eines derartigen flexiblen Diaphragmas wie vorstehend erwähnt gesteuert, sowie durch Maßnahmen bzw. Bestandteile, wie in dem Blockdiagramm der Fig. 50 gezeigt. Die Höhe des flexiblen Diaphragmas 30 wird entsprechend zu den Änderungen des Flüssigkeitsdrucks des Aufzeichnungskopfes verändert. Durch die Änderung der Höhe des flexiblen Diaphragmas 30 wird der Raum zwischen der Lage vom Nicht-Kontakt-Typ der Fühlen richtung 241, die an dem oberen Ende des Aufzeichnungskopfes und des flexiblen Diaphragmas 30 befestigt ist, gemessen bzw. festgestellt und das resultierende Ausgabesignal wird in eine Steuerschaltung eingegeben. Die Steuerschaltung verarbeitet das eingegebene Signal derart, daß eine Ausgabe eines Steuersignals für eine Schaltung zum Antrieb einer Ventileinrichtung 25 abgegeben wird. Bei der Aufnahme des von der Antriebsschaltung für die Ventileinrichtung abgegebenen Signals beginnt die Ventileinrichtung 25 so zu arbeiten, daß Druckfarbe aus dem Druckfarbenbehälter 27 in den Aufzeichnungskopf fließt. Bei fortschreitendem Druckvorgang wird die Druckfarbenmenge des Aufzeichnungskopfes verringert und wenn der Flüssigkeitsdruck verringert wird, wird die niedrigere Lage des flexiblen Diaphragmas 30 durch das vorstehend erwähnte System festgestellt, so daß eine geeignete Druckfarbenmenge von dem Druckfarbenbehälter 27 strömt, so daß die Druckfarbenmenge oder der Druckfarbendruck des Auf zeichnungskopfes in dem Bereich zwischen dem konstanten oberen und unteren Grenzen gehalten wird und stabile Ink-Jet-Flugcharakteristika aufrechterhalten werden können.
Die Fig. 51 (A), (B) bzw. (C) zeigen die Deformationsverfahren des flexiblen Diaphragmas 30 und die Verringerung des Druckfarbendrucks, die durch den vorstehend erwähnten Aufzeichnungskopf 20 bewirkt werden. H1, H2, H3 zeigen in jeder Figur die jeweilige Entfernung von der Bezugslage der oberen Oberfläche des Rahmenkörpers 240 zu einem speziellen Feststellungspunkt des flexiblen Diaphragmas 30 an. Die Lage der Höhe eines derartigen flexiblen Diaphragmas 30 kann mit einer Lagefühleinrichtuhg 241 vom Nicht-Kontakt-Typ festgestellt werden, um den Zwischenraum zwischen den Fühleinrichtungen 241 und dem flexiblen Diaphragma 30 zu messen.
In der Fig. 50 wird das Verfahren gezeigt, bei dem das flexible Diaphragma 30 deformiert wird, wenn der Flüssigkeitsdruck P variiert wird. Wenn nämlich der Flüssigkeitsdruck allmählich von einem ausreichend hohen Druck P3 verringert wird, so beginnt sich beispielsweise der zentrale Teil des flexiblen Diaphragmas 30 einzuziehen, und wenn der Druck weiter auf und um etwa P2 herum verringert wird, so wird die Ausbeulung bis zu dessen Umfang verbreitet, und wenn der Druck ausreichend bis auf P1 verringert wird, so wird der gesamte Körper des flexiblen Diaphragmas schließlich ausgebeult.
Die Fig. 52 stellt charakteristische Kurven dar, die jeweils die Änderung der Höhe eines flexiblen Diaphragmas 19 (H1 H3) sowie die Änderung des Druckfarbendrucks des vorstehend erwähnten Auf zeichnungskopfes (P1N ~ ) zeigen. Diese Charakteristika sind in den jeweiligen Hysteresekurven wie in der Fig. 52 gezeigt, dargestellt, aufgrund der speziellen Steifigkeit in Abhängigkeit von den Materialien, der Dicke und der Behandlung des flexiblen Diaphragmas 30. Wenn eine Tangentenlinie an einem willkürlichen Punkt dieser Kurve gezogen wird, so wird eine Tangente dieser Tangentenlinie durch dH/dP angegeben. Zur Bezeichnung eines flexiblen Diaphragmas ist es wesentlich, die Druckempfindlichkeit des flexiblen Diaphragmas unter einem Flüssigkeitsdruck Pl zu bestimmen, der für Ink-Jet-Aufzeichnungszwecke verwendet werden soll. Diese Druckempfindlichkeit bedeutet das Verhältnis der Änderung der Höhe eines flexiblen Diaphragmas zur Änderung des Flüssigkeitsdrucks P. Je höher der Wert von dH/dP ist, um so genauer kann die Druckfeststellung sein, und um so leichter erfolgt die Drucksteuerung. Wenn andererseits der Wert von dH/dP gering ist, kann ein weiter Bereich der Druckmessung erfolgen, jedoch ist die Genauigkeit der Druckmessung oder der Drucksteuerung verringert.
Falls der Wert von dH/dP zunimmt, wäre es besser, ein flexibles Diaphragma in der Form mehrerer konzentrischer Kreise oder schneckenförmiger Wellen bzw. schneckenförmiger Wellenlinien, wie in der Fig. 48 gezeigt, bereitzustellen.
Eine Kugelform, wie in der Fig. 47 gezeigt, wird besser angenommen, wenn eine Hysterese bis zu einem gewissen Ausmaß größer sein muß als die in der Fig. 51 dargestellten Kurven.
Bei der praktischen Ink-Jet-Aufzeichnung können ausgezeichnete Flüssigkeitströpfchen-Spritzcharakteristika erzielt werden, wenn der Druckfarbendruck P um etwa P1 herum gehalten wird, das heißt etwas negativ, zum Beispiel -5 bis -10 cm H2O, und darüber hinaus, wenn ein dH/dP-Wert um den Flüssigkeitsdruck P1 größer gestaltet werden sollte, sollte bis zu einem gewissen Ausmaß besser eine Hysterese angewendet werden.
Im Rahmen der Erfindung wurde versucht, im Bereich von dH/dP-Werten von 5 Am/cm H2O bis 20 mm/cm H2O zu arbeiten und es wurde schließlich möglich, die Erfindung bereitzustellen. Außerdem kann davon ausgegangen werden, daß die Durchführbarkeit gegeben ist im Bereich von 0,1 ßm/cm H20 bis 1000 mm/cm H20 durch Modifizieren der Struktur eines Auf zeichnungskopfes und der Bauweise, der Größe und des Materials des flexiblen Diaphragmas. Die vorstehenden dH/ dP-Werte sind die in dem durch den Fühler 241 gemessenen Teil eines flexiblen Diaphragmas, das durch die Änderung des Flüssigkeitsdrucks deformiert wird. Im Hinblick auf eine charakteristische Kurve werden diese Werte in einem Teil gemessen, der zur Messung der Verschiebung an der charakteristischen Kurve verwendet wird. Ein derartiger Teil ist meistens der geformteste oder schärfste Gradiententeil der gemessen werden soll.
Bei der Bereitstellung eines flexiblen Diaphragmas sollte die in der Fig. 52 dargestellte Kurve ausgezeichnet reproduzierbar sein. Zusätzlich ist es besser, die Hysterese in der vorstehend erwähnten schlaufenförmigen charakteristischen Kurve kleiner zu machen, wenn dies möglich ist.
In einer charakteristischen Kurve eines flexiblen Diaphragmas, das während längerer Zeit zum Drucken benutzt wird oder erwärmt wird, wird die Höhe H1 des flexiblen Diaphragmas für einen Flüssigkeitsdruck P1 fast in der Mitte zwischen der oberen Kurve und der unteren Kurve, dargestellt in der Fig. 52, stabil.
Ein günstiger dH/dP-Wert kann in der Nähe eines Flüssigkeitsdruck von P1 der zur Aufzeichnung verwendet wird, erzielt werden durch geeignete Auswahl der Bauabschnitte flexibler Diaphragmen, dargestellt in den Fig.46 bis 49, das heißt der Dimensionen, der Kurvenart und dergleichen, einer trapezoiden, kreisförmigen, wellenlinienförmigen, umfangswellenlinienförmigen Form und dergleichen, sowie der Steifheit der Materialien des flexiblen Diaphragmas.
Wenn die Möglichkeit zur Fühlung des Flüssigkeitsdrucks gemäß der Erfindung durch die Verschiebungscharakteristika eines flexiblen Diaphragmas erzielt wird, so ist es auch möglich, die Druckfarbenrestmenge in einem Druckfarbenbehälter eines Druckfarbenzufuhrsystems vom hydrostatischen Typ, zu bestimmen. Genauer gesagt wird, wenn eine Druckfarbenrestmenge in einem Druckfarbenbehälter verringert wird, der Druckfarbendruck eines Auf zeichnungskopfes verringert. Daher wird der Druckfarbendruck des Aufzeichnungskopfes überwacht, um eine Warnung abzugeben und einen Druckvorgang zu beenden, wenn der Flüssigkeitsdruck über einen vorgegebenen Wert hinaus verringert wird. Beispielsweise zeigt die Fig. 53 eine charakteristische Kurve für Flüssigkeitsdruckänderungen am Auf zeichnungskopf. Diese Kurve zeigt eine Reihe von Druckfarbendruckänderungen in dem Aufzeichnungskopf in fortschreitender Form in einem Zustand, bei dem ein Druckfarbenbehälter bis zu einem Zustand aufgefüllt wird, bei dem die Druckfarbe in konstantem Ausmaß beim Druckvorgang verbraucht wird. Dabei wird ein fast konstanter Flüssigkeitsdruck am Anfang aufrechterhalten; wird jedoch die Druckfarbenrestmenge über einen bestimmten Grad hinaus verringert, so fällt der Flüssigkeitsdruck plötzlich ab. Zu dem Zeitpunkt, zu dem der Flüssigkeitsdruck auf Po absinkt, wird eine Warnung abgegeben oder wird der Druckbetrieb unterbrochen. Es kann auch möglich sein, die Funktionen in zwei Teile aufzuteilen, das heißt eine Warnung wird bei Pol abgegeben und der Druck wird bei Po2 unterbrochen.
Im Falle der Anwendung auf eine Druckfarbenrestmengenbestimmung ist es auch möglich so zu gestalten, daß die Höhe eines flexiblen Diaphragmas rasch um den Flüssigkeitsdruck Po herum variiert werden kann. Wenn beispielsweise ein Flüssigkeitsdruck etwa Po erreicht, so wird die charakteristische Kurve plötzlich von ausreichend konvex zu ausreichend konkav geändert. Bei Anordnung einer charakteristischen Kurve wie vorstehend erwähnt, kann eine relativ ungenaue und kostengünstige Flüssigkeitsdruck-Fühleinrichtung verwendet werden.
Die Fig. 54 stellt ein Blockdiagramm dar, das eine Ink-Jet-Auf zeichnungsvorrichtung zeigt mit Einrichtungen zum Anlegen von Druck, um den Druck der Druckfarbe zu steuern.
Darin wird das flexible Diaphragma 27 verwendet, das vorstehend beschrieben wurde und die Ink-Jet-Aufzeichnungsvorrichtung ist so gebaut, wie im Blockdiagramm der Fig. 54 dargestellt, und hierdurch wird ein Druckfarbendruck des Aufzeichnungskopfes 20 gesteuert. Genauer gesagt wird die Höhe des flexiblen Diaphragmas je nach den Änderungen des Druckfarbendrucks in dem Aufzeichnungskopf variiert. Derartige Änderungen der Höhe dieses flexiblen Diaphragmas 30 werden durch Messung des räumlichen Abstands zwischen einem Verschiebungsfühler, der am oberen Teil des flexiblen Diaphragmas 30 angebracht ist und diesem Diaphragma 30 gemessen und das resultierende Ausgabesignal wird in eine Steuerschaltung eingespeist. Diese Steuerschaltung verarbeitet das Signal und gibt ein Steuersignal an eine Schaltung zum Antrieb einer Druckvorrichtung und dergleichenab. Beim Empfang des von der Antriebsschaltung abgegebenen Signals wird die Druckeinrichtung aktiviert, so daß Druck auf die Druckfarbe einer Druckfarbenpatrone ausgeübt wird und die Druckfarbe in den Auf zeichnungskopf zur Wiederherstellung des Druckfarbendrucks eingeführt wird. Wenn die Druckfarbenmenge in dem Auf zeichnungskopf verringert wird und der Flüssigkeitsdruck dann während des Druckens durch einen raschen Druckfarbenverbrauch verringert wird, wird eine Lage auf die das flexible Diaphragma abgesenkt wird, durch die vorstehenden Systeme festgestellt, und es wird dadurch eine geeignete Druckfarbenmenge aus einem Druckfarbenbehälter ausgegossen, um die Druckfarbenmenge oder den Druckfarbendruck in dem Aufzeichnungskopf innerhalb der festgesetzten oberen Grenze bis zur unteren Grenze konstant zu halten, wodurch es möglich ist, stabile Druckfarbentröpfchen-Spritzcharakteristika sicherzustellen und zu entwickeln. Auch wenn der Druckfarbendruck in dem Aufzeichnungskopf durch Änderung von Temperatur und Feuchtigkeit oder dergleichen ansteigt, kann der angehobene Flüssigkeitsdruck wieder hergestellt werden, um einen speziellen Druck aufrecht zu erhalten, durch Feststellung des Drucks in ähnlicher Weise wie vorstehend erwähnt, um den Druck wieder abzusenken.
Sollte die vorstehend genannte Einstellung des Flüssigkeitsdrucks versagen oder sollte eine Vorrichtung verwendet werden, die keine Einstellvorrichtungen für den Flüssigkeitsdruck aufweist, so wird eine Warnung durch eine Antriebsschaltung zum Zeitpunkt der Feststellung abgegeben, daß die Höhe des flexiblen Diaphragmas 27 über ein spezielles Niveau hinaus abgesenkt wird, und der Druckvorgang wird unterbrochen, wenn der Flüssigkeitsdruck weiter absinkt.
Diese Warnung und das Aussetzen des Druckvorgangs können in zwei Stufen aufgeteilt werden oder können sie gleichzeitig erfolgen.
In den vorstehenden Beispielen wurde die Erfindung unter Bezugnahme auf Ink-Jet-Aufzeichnungsvorrichtungen beschrieben; es versteht sich jedoch, daß die Erfindung auch auf Aufzeichnungsvorrichtungen angewendet werden kann, die ein Bild durch Druckfarben bzw. Tinten bilden, wie eine Aufzeichnungsvorrichtung mit Feder bzw. Schreibfeder, Schreibstift oder dergleichen.

Claims

Ink-Jet-Aufzeichnungsvorrichtung Patentansprüche 1.)Ink-Jet-Aufzeichnungsvorrichtung, dadurch g e -en n z e i c h n e t , daß sie Ink-Jet-Systeme enthält, die jeweils eine Druckfarben-bzw. Tintentröpfchen-Spritzdüse(21 ),deren Offnunaen eine definierte Weite aufweisen, und eine Druckkammer(23,die in Verbindung mit dieser Düse steht und eine flexible Wandung(30)besitzt, sowie Druckfarben- bzw. Tintenzufuhrsysteme(24, 25)jeweils zur Zufuhr von Druckfarbe bzw.

Tinte aus einem Druckfarben bzw. Tintenbehälter(27)zu dem Ink-Jet-System aufweisen, worin ein flexibles Diafraoma (30),das entsprechend dem Druckfarbendruck ode der Druckfarbenrestmenge deformierbar ist, an einem Teil des Druckfarbenzufuhrsystems ausgebildet ist,und mindestens ein Vibrationselementr23;ein Fotodetektor(90)ein magnetisch empfindliches Element(132) oder eine Fühl- bzw. Meßeinrichtung für elektrnstatische Kapazität angrenzend an das flexible Diafragma ausgebildet ist, so daß es als Fühleinrichtung zur Feststellung der Verschiebung des flexiblen Diafragmas dient.
2. Ink-Jet-Aufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das flexible Diafragma und die Fühleinrichtungen an einem Teil des Durchtritts für eine Druckfarbenzufuhr eines Auf zeichnungskopfes angebracht sind, bei dem sich das Ink-Jet-System außerhalb des Druckfarbenzufuhrsystems befindet.
3. Ink-Jet-Aufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das flexible Diafragma und die Fühleinrichtunaen an einem Teil des Druckfarbenbehälters außerhalb des Druckfarbenzufuhrsystems angeordnet sind.
4. Ink-Jet-Aufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das flexible Diafragma und die Fühleinrichtungen an einem Teil des Druckfarbenzufuhrrohrs, das den Aufzeichnungskopf mit dem Druckfarbenbehälter außerhalb des Druckfarbenzufuhrsystems verbindet, angebracht sind.
5. Ink-Jet-Aufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das flexible Diafragma und die Fühleinrichtungen jeweils an dem Aufzeichnungskopf und dem Druckfarbenbehälter außerhalb des Druckfarbenzufuhrsystems angeordnet sind.
6. Ink-Jet-Aufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch o e k e n n z e i c h n e t , daß das flexible Diafragma und die Fühleinrichtungen jeweils an dem Aufzeichnungskopf und einem Teil eines Druckfarbenzufuhrrohrs außerhalb des Druckfarbenzufuhrsystems angeordnet sind.
7. Ink-Jet-Aufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 1 dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das flexible Diafragma und die Fühleinrichtungen jeweils an dem Druckfarbenbehälter und einem Teil eines Druckfarbenzufuhrrohrs außerhalb des Druckfarbenzufuhrsystems angeordnet sind.
8. Ink-Jet-Aufzeichnungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß das flexible Diafrasma und die Fühleinrichtunoen an zwei Stellen des Druckfarbenzufuhrsystems angeordnet sind, wovon eines als Fühleinrichtung zur Abgabe einer Warnung bei einem Mangel der Druckfarbenrestmenge dient und das andere als Unterbrechungseinrichtung für die Aufzeichnung dient, wodurch Abweichungen einer Druckfarbenrestmenge festgestellt werden.
9. Ink-Jet-Aufzeichnungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch o e k e n n z e i c h n e t daß das flexible Diafragma derart ausgebildet ist, daß dessen Verschiebung aufgrund einer Änderung des Druckfarbendrucks 0,1 pm/cm H20 bis 1000 mm/cm H2° beträgt.
10. Ink-Jet-Aufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das flexible Diafragma so ausgebildet ist, daß dessen Verschiebung aufgrund einer Änderung des Druckfarbendruckes 0,1 pm/cm H20 bis 10 mm/cm H20 betragen kann.