DE4009808A1 - Anordnung zur ueberwachung des tintenvorrats und der tintenversorgung im schreibkopf einer tintendruckeinrichtung - Google Patents
Anordnung zur ueberwachung des tintenvorrats und der tintenversorgung im schreibkopf einer tintendruckeinrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Überwachung des Tin
tenvorrats und der Tintenversorgung im Schreibkopf einer Tinten
druckeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Für den praktischen Einsatz von Tintenschreibeinrichtungen
spielt die Überwachung des Tintenvorrats, vor allem ein recht
zeitiges Erkennen des Tintenendes, eine große Rolle. Es sind
dazu mechanische und optische Überwachungssysteme (z.B.
DE 35 29 805 A) aber auch Überwachungsmaßnahmen bekannt gewor
den, die auf der Messung und Auswertung elektrischer Größen
beruhen. Zu letzteren gehören Tintenüberwachungssysteme, die
eine Änderung des Füllstandes im Tintenreservoir über die Ver
änderung des Widerstandes (DE 27 28 283 C) oder der Kapazität
erfassen (IBM, TDB, Vol. 16, No. 3, Aug. 1973, S. 775). Nach
diesem Stand der Technik kann das Tintenende optisch und/oder
akustisch angezeigt werden, um die Bedienungsperson zum Aus
tausch des Tintenbehälters bzw., wenn der Tintenbehälter und
der Schreibkopf eine Einheit bilden, zum Austausch dieser Ein
heit zu veranlassen. Die bekannten Anordnungen betreffen jedoch
jeweils nur den Tintenvorratsbehälter. Störungen, die darüber
hinaus im Versorgungssystem bis hin zu den tintenführenden
Bereichen im Schreibkopf auftreten, bleiben unberücksichtigt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, für Tintenschreib
einrichtungen eine Tintenüberwachung anzugeben mit der sowohl
der Tintenvorrat als aber auch die Tintenversorgung bis hin zu
den Tintenbereichen im Schreibkopf überwachbar ist, mit der
weiterhin die Durchführung von Reinigungsmaßnahmen automati
sierbar sind und die einfach aufbaubar sind.
Die Lösung der Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspru
ches 1 ermöglicht. Ausgestaltungen dazu sind in den Unteran
sprüchen angegeben.
Im folgenden wird die Erfindung näher unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen beschrieben. Dort zeigt
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel für einen Schreibkopf mit der
erfindungsgemäßen Anordnung,
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für eine Auswerteschaltung.
Das Ausführungsbeispiel in Fig. 1 zeigt in einer Schnittdar
stellung den Teil eines Schreibkopfes mit den zum Verständnis
der Erfindung notwendigen Einzelheiten. Der Schreibkopf ist,
wie für neue Tintendruckeinrichtungen bekannt, schichtweise
aufgebaut. Im wesentlichen besteht dieser Aufbau darin, daß auf
einem Substrat 1 eine gemeinsame Tintenkammer 2 und eine Viel
zahl von individuellen Tintenkanälen 3 ausgebildet werden, die
in Austrittsöffnungen oder Düsen 4 enden. Jedem Tintenkanal 3
ist ein Heizelement 5 zugeordnet, das über Anschlußelektroden
individuell ansteuerbar ist. Zwischen dem Substrat 1 und den
tintenführenden Bereichen im Inneren des Schreibkopfes sind
Schutzschichten vorgesehen, von denen im Ausführungsbeispiel
die Schutzschichten 6, 7 und 8 dargestellt sind. Tintenkammer 2
und Tintenkanäle 3 sind mit einer auf einer Klebefolie 9 aufge
brachten Abdeckplatte 10 abgeschlossen. Zur Tintenzufuhr weist
das Substrat 1 eine Öffnung 11 auf, die mit einem hier nicht
dargestellten Tintenreservoir verbunden ist.
Der Ausstoß von Tröpfchen aus den Düsen 4 des Schreibkopfes er
folgt jeweils durch Ansteuerung des betreffenden Heizelementes,
das als Heizwiderstand realisiert ist, wodurch sich im Tinten
kanal und zwar vorwiegend im Bereich oberhalb des Heizelements
kurzfristig eine Tintengasblase bildet, die den Tröpfchenaus
stoß bewirkt. Nach Beendigung der Ansteuerung des Heizelementes
bricht diese Tintengasblase sehr schnell wieder zusammen und
führt zum erneuten Auffüllen des Tintenkanals. Aufgrund dieser
Wirkungsweise spricht man von sogenannten Bubblesystemen. An
dere, hier nicht dargestellte Systeme benutzen zum Tintentröpf
chenausstoß den sogenannten piezoelektrischen Effekt.
Erfindungsgemäß sind sich in die Tintenkammer 2 erstreckende
Sensorelektroden 12 und 13 vorgesehen, die nach außen geführte
Anschlüsse 14 und 15 aufweisen. Die Sensorelektroden 12 und 13
werden ebenfalls als Schichten des Schreibkopfausbaues ausge
bildet. Vorzugsweise überziehen sie als gegenseitig isolierte,
als Flächen ausgebildete Schichten den oberen und den unteren
Teil der Tintenkammer 2. Dadurch bilden sie die Platten eines
Kondensators, dessen Dielektrizitätszahl ε durch den Inhalt der
Tintenkammer 2 bestimmt ist. Neben der Fläche der Kondensator
platten und deren Abstand bestimmt diese Dielektrizitätszahl
die Kapazität des Kondensators. Der Wert der Dielektrizitäts
zahl ist ganz erheblich unterschiedlich, wenn das Dielektri
kum aus Tinte bzw. aus Luft besteht. Bei einem mit Tinte ge
füllten Innenraum des Schreibkopfes ergeben sich für ε Werte
von etwa 80, während sich bei mit Luft gefülltem Innenraum des
Tintenschreibkopfes für ε der Wert von 1 ergibt. Diese Verände
rung stellt eine auswertbare Größe dar, die in einer Auswerte
schaltung 20 in einfacher Weise zur Bildung eines Auswertesi
gnals 19 und damit zu exakten Angaben über den Füllzustand der
Tintenbereiche im Schreibkopf führt.
Ein Beispiel für eine Anordnung zur Auswertung ist in Fig. 2
dargestellt. Diese besteht im wesentlichen aus einem Oszilla
tor 16, dessen Eingang mit den Kontaktanschlüssen 14 und 15 der
Sensorelektroden 12 und 13 des Schreibkopfes verbunden ist und
an dessen Ausgang Signale abgegeben werden, deren Frequenz von
der Kapazität an seinem Eingang abhängig ist. Diese Signale
werden über eine Gleichrichterschaltung 17 einem Bewertungsele
ment 18 zugeführt, das vorzugsweise ein Schwellwertverhalten
aufweist. An dessen Ausgang steht somit jeweils dann ein Aus
wertesignal 19 zur Verfügung, wenn der Tintenbereich im
Schreibkopf nicht mehr ausreichend mit Tinte gefüllt ist. Das
ist auf jeden Fall bei leerem Vorratsbehälter der Fall. Das
Auswertesignal 19 kann in hier nicht dargestellter Weise in der
zentralen Steuerung der Tintenschreibeinrichtung zur Abgabe
einer entsprechenden Meldung für die Bedienungsperson und/oder
zur Abschaltung der Tintendruckeinrichtung führen.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel
beschränkt. Die Sensorelektroden können vielmehr auch dazu
dienen, einen durch den Inhalt der Tintenkammer bestimmten
Widerstand zu erfassen. In diesem Fall ist eine flächenhafte
Ausbildung der Sensorelektroden nicht zwingend erforderlich.
Bei Einsatz eines Oszillators, dessen Ausgangsfrequenz sich in
Abhängigkeit vom Widerstand an seinen Eingang ändert wird eben
falls die beschriebene Wirkung erreicht.
Die erfindungsgemäße Anordnung eignet sich in vorteilhafter
Weise aber auch dazu, vor einer endgültigen Abschaltung
Schritte zur Wiederherstellung des Schreibbetriebes einzulei
ten. Das ist z.B. dann sinnvoll, wenn die Tintenzufuhr nur
kurzzeitig unterbrochen ist oder wenn durch andere Ereignisse
Lufteinschlüsse in das Tintenversorgungssystem eingedrungen
sind. Wenn, was bei neueren Tintendruckeinrichtungen in der
Regel der Fall ist (z.B. WO 89/02 827), eine sogenannte Reini
gungsstation vorgesehen ist, mit der sowohl die Düsenaustritts
flächen gesäubert als aber auch ein Durchspülen des gesamten
Schreibkopfes durchführbar ist, dann kann das Auswertesignal 19
der Auswerteschaltung zunächst einen solchen Reinigungsvorgang
einleiten; eine endgültige Abschaltung der Tintenschreibein
richtung findet erst nach ein- oder zweimaliger Durchführung
eines Reinigungsvorganges statt.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Abschaltung der Tinten
druckeinrichtung und die Abgabe von entsprechenden Meldungen
mit einer völligen Unterbrechung der Funktionsfähigkeit des
Schreibkopfes zu verbinden. Das ist z.B. dann sinnvoll, wenn
der Tintenvorratsbehälter eine untrennbare Einheit mit dem
Schreibelement bildet (sogenannter austauschbarer Tintendruck
kopf) und ein unberechtigtes Nachfüllen des Tintenvorratbehäl
ters verhindert werden soll. In diesem Falle werden nach Fest
stellung des Tintenendes bzw. nach Durchführung mindestens
eines Reinigungsvorganges von der zentralen Druckersteuerung
die Heizelemente des Schreibkopfes mit einem entsprechenden in
seiner Höhe und/oder in seiner Dauer eingestellten Ansteuer
impuls beaufschlagt, daß diese durchbrennen, somit völlig
zerstört und damit unbrauchbar werden.
Die Erfindung wurde anhand eines Schreibkopfaufbaues erläutert,
bei dem als Ansteuerelemente Heizelemente in Form von dünnen
Wiederstandsschichten vorgesehen sind. Sie ist jedoch mit den
gleichen Vorteilen auch in Tintendruckeinrichtungen einsetzbar,
bei denen in den Schreibköpfen andere Antriebselemente wie z.B.
aus piezoelektrischem Material bestehende Antriebselemente vor
gesehen sind.
Claims (6)
1. Anordnung zur Überwachung der Tintenversorgung im Schreib
kopf einer Tintendruckeinrichtung mit einer Vielzahl von je
weils in Austrittsöffnungen mündenden Tintenkanälen, die über
eine gemeinsame Tintenkammer aus einem gemeinsamen Tintenreser
voir versorgt werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Tintenkammer (2) des Schreibkopfes zwei gegenüber
liegende, elektrisch isolierte Sensorelektroden (12, 13) vorge
sehen sind, deren Anschlußelektroden (14, 15) nach außen geführt
und mit einer Auswerteschaltung verbunden sind in der Änderun
gen der elektrischen Leitfähigkeit zwischen den Sensorelektro
den (12, 13) in ein Ausgangssignal (19) umsetzbar sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sensorelektroden (12, 13) als flächenhafte Schichten ausgebildet sind und als Kondensator wirken, dessen Dielektri zitätszahl (ε) durch den Inhalt der Tintenkammer (2) bestimmt ist, und
daß eine Auswerteschaltung (20; 16, 17, 18) mit Schwellwert verhalten vorgesehen ist, die an ihrem Ausgang bei nicht aus reichend mit Tinte gefülltem Tintenversorgungssystem (11, 2) ein Ausgangssignal (19) abgibt.
daß die Sensorelektroden (12, 13) als flächenhafte Schichten ausgebildet sind und als Kondensator wirken, dessen Dielektri zitätszahl (ε) durch den Inhalt der Tintenkammer (2) bestimmt ist, und
daß eine Auswerteschaltung (20; 16, 17, 18) mit Schwellwert verhalten vorgesehen ist, die an ihrem Ausgang bei nicht aus reichend mit Tinte gefülltem Tintenversorgungssystem (11, 2) ein Ausgangssignal (19) abgibt.
3. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sensorelektroden (12, 13) punktförmig oder als Leiter bahnen ausgebildet sind und den durch den Inhalt des Tintenver sorgungssystems (11, 2) bestimmten Widerstand erfassen, und
daß eine Auswerteschaltung (20; 16, 17, 18) mit Schwellwert verhalten vorgesehen ist, die an ihrem Ausgang bei nicht aus reichend mit Tinte gefülltem Tintenversorgungssystem (11, 2) ein Ausgangssignal (19) abgibt.
daß die Sensorelektroden (12, 13) punktförmig oder als Leiter bahnen ausgebildet sind und den durch den Inhalt des Tintenver sorgungssystems (11, 2) bestimmten Widerstand erfassen, und
daß eine Auswerteschaltung (20; 16, 17, 18) mit Schwellwert verhalten vorgesehen ist, die an ihrem Ausgang bei nicht aus reichend mit Tinte gefülltem Tintenversorgungssystem (11, 2) ein Ausgangssignal (19) abgibt.
4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß durch das Ausgangssignal (19) über eine zentrale Drucker
steuerung die Tintendruckeinrichtung abschaltbar ist.
5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß durch das Ausgangssignal (19) über eine zentrale Drucker steuerung für den Schreibkopf ein Reinigungs- und Spülvorgang eingeleitet wird, und
daß die Tintendruckeinrichtung erst nach Durchführung mindestens eines Reinigungs- und Spülvorganges bei weiterhin bestehendem Ausgangssignal (19) abschaltbar ist.
daß durch das Ausgangssignal (19) über eine zentrale Drucker steuerung für den Schreibkopf ein Reinigungs- und Spülvorgang eingeleitet wird, und
daß die Tintendruckeinrichtung erst nach Durchführung mindestens eines Reinigungs- und Spülvorganges bei weiterhin bestehendem Ausgangssignal (19) abschaltbar ist.
6. Anordnung nach Anspruch 4 und 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckersteuerung in Abhängigkeit vom Ausgangssignal
(19) die Tintendruckeinrichtung abschaltet und die Heizelemente
(5) in den Tintenkanälen (3) dauerhaft unwirksam macht.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19904009808 DE4009808A1 (de) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | Anordnung zur ueberwachung des tintenvorrats und der tintenversorgung im schreibkopf einer tintendruckeinrichtung |
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