DE4035303A1 - Tintennachfuellvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft das Nachfüllen von Tintenstrahl- Druckköpfen für Tinte, die in dem Druckkopf vom festen in den flüssigen Aggregatzustand umgewandelt wird.

Bei Druckern findet die Verwendung von Tinte, die im allgemeinen als Tinte mit Phasenwechsel oder als heiß­ schmelzbare Tinte bekannt ist und die erhitzt wird, um sie zur Aufbringung auf ein Substrat in flüssigen Zustand zu setzen, unter Berücksichtigung der Anzahl von Vorteilen, die derartige Tinten bieten, eine wachsende Akzeptanz.

Ein Druckkopf für eine derartige Tinte enthält ein Reservoir zum Speichern eines Tintenvorrats zusammen mit einem Heizelement, das die Tinte im flüssigen Zustand hält.

Da die Zeitdauer, in der ein Drucker kontinuierlich arbeiten kann, von der Menge der in dem Reservoir ge­ speicherten Tinte abhängt, sollte die Menge der in dem Reservoir gespeicherten Tinte aus Gründen der Produkti­ vität so groß wie möglich sein. Wie die Tintenspeicher­ kapazität des Druckkopfes aber erhöht wird, erhöht sich gleichsam die zu bewegende Masse des Druckkopfes, wodurch die Probleme zunehmen, die sich aus dem Ver­ schieben des Druckkopfes mit hoher Geschwindigkeit und der Isolierung der übrigen Teile des Druckkopfes von den bei diesen Verschiebungen erzeugten Kräften ergeben.

Wenn aber die Masse der in dem Reservoir gespeicherten Tinte vergrößert wird, erhöht sich die Energie, die erforderlich ist, um die Tinte in dem flüssigen Zustand zu halten.

Diese Probleme stellen sich insbesondere bei Farb­ druckern, deren Druckköpfe mit einem Tintenvorrat von drei oder vier verschiedenen Farben versehen sein müssen.

In dem Bemühen, den Konflikt zwischen der Forderung nach einem über einen längeren Zeitraum kontinuierlich arbeitenden Drucker und der Forderung nach einer Mini­ mierung der von dem Druckkopf verkörperten bewegten Masse zu lösen, wurden verschiedene Vorrichtungen zum automatischen Nachfüllen des Druckkopfreservoirs vorge­ schlagen. Beispiele von derartigen Vorrichtungen sind in US 45 93 292, 46 36 803 und 46 67 206 beschrieben. Den in diesen Patenten beschriebenen Vorrichtungen ist gemeinsam, daß der Nachfüllvorgang einen relativ auf­ wendigen Mechanismus erfordert, der störanfällig ist und der eine begrenzte Speicherkapazität hat. Falls es aber möglich wäre, eines der bekannten Systeme einem Farbdrucker anzupassen, würde für jede Tintenfarbe ein separates System mit einer separaten Antriebseinheit zwingend erforderlich sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die konti­ nuierliche Betriebsfähigkeit eines Druckers, ins­ besondere eines Farbdruckers für Tinte mit Phasen­ wechsel, zu verlängern.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Durch die Erfindung wird ermöglicht, ein schnelles automatisches Nachfüllen des/der Reservoirs in einem Druckkopf zu gewährleisten.

Ferner wird in einer vollautomatischen Art und Weise das Nachfüllen der Reservoirs von derartigen Druck­ köpfen in einer betriebssicheren und sehr zuverlässigen Art bewirkt.

Des weiteren wird jedes Reservoir des Druckkopfes eines Farbdruckers auf Verlangen automatisch nachgefüllt.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeich­ nungen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 den grundlegenden Aufbau der Nachfüllvorrich­ tung in Seitenansicht,

Fig. 2 die Vorrichtung von Fig. 1 in Draufsicht,

Fig. 3 die Seitenansicht einer weiteren Ausführungs­ form der Pellet-Übertragungsvorrichtung in teilweise geschnittener Darstellung,

Fig. 4 einen Ausschnitt aus Fig. 3 zur Verdeutlichung des Betriebs der Vorrichtung und

Fig. 5 ein Blockdiagramm einer Steuervorrichtung für die Vorrichtungen der Fign. 3 und 4.

Fig. 1 zeigt einen Kanal der Nachfüllvorrichtung für einen Farbdruckkopf. Der in Fig. 1 gezeigte Aufbau kann aber auch in einem Tintenstrahldrucker mit einer einzi­ gen Farbe Verwendung finden.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung weist einen Druck­ kopf 2 auf, der mit einem Reservoir 4 zur Aufnahme eines Tintenvorrats versehen ist, welcher durch eine geeignete Heizeinrichtung in flüssigem Zustand gehalten wird. Der Druckkopf 2 kann nach den bekannten Prinzi­ pien aufgebaut sein. Das einzige bauliche Merkmal des erfindungsgemäßen Druckkopfes 2 ist eine Drehtür 6 oder Klappe, die von einem federnden Element 7 getragen wird, welches sich an zwei Stiften 8 abstützt, um das Öffnen der Tür 6 durch horizontales Bewegen der Tür nach rechts erlauben. Das federnde Element 7 erzeugt eine Kraft, die die Tür 6 in ihre in Fig. 1 darge­ stellte geschlossene Position drückt. Ein in dem Druck­ kopf 2 angebrachter Magnet stellt sicher, daß die Tür 6 vollständig geschlossen wird. Die Tür 6 befindet sich an der Rückseite des Druckkopfes 2, während sich die Düsen des Druckkopfes an der Vorderseite befinden, die in Fig. 1 nicht gezeigt ist und die auf der rechten Seite des dargestellten Teils des Kopfes 2 liegt.

Der Druckkopf 2 ist vollständig in dem Druckergehäuse zusammen mit einem fest montierten ortsfesten Kasset­ tenhalter 10, der an einer Ladestation in der Nähe eines Endes des Laufweges des Druckkopfes 2 angebracht ist. Der Halter 10 ist derart aufgebaut, daß er ein oder mehrere Kassetten 14 für Festkörper-Tintenpellets aufnimmt. Jede Kassette 14 ist mit einem Kanal 16 ausgebildet, der eine in Schlangenlinie angeordnete Folge von geneigten Kanalsegmenten zur Speicherung einer Serie von Tintenpellets 20 aufweist, die die Form eines Festkörperzylinders haben. Der Kanal 16 stellt eine Schwerkraft-Zuführvorrichtung dar, die durch eine Druckfeder unterstützt wird, welche vor dem höchst­ liegenden Abschnitt des Kanals 16 angeordnet ist und sich zu dem Auslaßende des Kanals in der Nähe des Kassettenbodens 14 erstreckt.

Wenn die Kassette 14 in den Halter 10 eingesetzt wird, wird das Auslaßende des Kanals 16 auf den Transport­ kanal 24 der Übertragungsvorrichtung 26 ausgerichtet. Die Vorrichtung 26 ist schwenkbar an einer Welle 30 be­ festigt, die drehbar in innerhalb des Druckergehäuses befestigten Lagern gelagert ist. Die Kassette 14 kann an dem Auslaßende des Kanals 16 mit einem Verschlußteil versehen sein, welches automatisch zurückgezogen wird, wenn die Kassette 14 in den Halter 10 eingesetzt wird.

Die Übertragungsvorrichtung 26 ist derart angeordnet und aufgebaut, daß sie jeweils nur ein einziges Pellet 20 von der Kassette 14 erhält. Dies wird durch ein flexibles Plastikrückhalteband erreicht, das an dem Kassettenhalter 10 verankert ist. Das Band zieht sich zurück, sobald sich die Übertragungsvorrichtung 26 im Uhrzeigersinn dreht. Die Vorrichtung 26 ist in ihrer zurückgezogenen oder die Pellets aufnehmenden Position dargestellt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, wirkt die Vorrichtung 26 zuerst auf die Tür 6 ein, wenn der Druckkopf 2 sich in einer Position befindet, in der die Tür 6 auf die Vorrichtung 26 ausgerichtet ist und die Vorrichtung 26 im Uhrzeigersinn verschwenkt wird, so daß das Auslaßende des Kanals 24 an einer Stelle ober­ halb des Reservoirs 4 in das Innere des Druckkopfs ein­ dringt. Kurz nachdem das Einlaßende des ein Pellet 20 enthaltenden Kanals 24 seine höchste Position erreicht, wobei in dieser Zeit die Tür 6 zumindest teilweise geöffnet ist, rollt das im Einlaßende des Kanals 24 enthaltene einzelne Pellet 20 den Kanal entlang und fällt in das Reservoir 4. In diesem Augenblick befindet sich die Vorrichtung 26 in ihrer Ausgabeposition. Dieser Arbeitsgang wird normalerweise als Antwort auf ein Signal ausgeführt, das in dem Druckkopf erzeugt wird und das anzeigt, daß der Tintenvorrat in dem Reservoir 4 auf einen bestimmten Pegel abgefallen ist. Vorrichtungen zur Anzeige des Tintenpegels in dem Reservoir gehören zum Stand der Technik.

Während des Schwenkens der Vorrichtung 26 in ihre Aus­ gabeposition wird das Auslaßende des Kanals 16 von einer entsprechend ausgebildeten Sperrfläche 31 ver­ schlossen, die Bestandteil der Vorrichtung 26 ist.

Nach Beendigung des Ausgabevorganges wird die Drehrich­ tung der Welle 30 umgekehrt, um die Vorrichtung 26 in die in Fig. 1 gezeigte Aufnahmeposition zurückzubewe­ gen. Zu diesem Zeitpunkt ist das Auslaßende des Kanals 16 offen und ein einziges neues Pellet 20 wird durch Schwerkraft zu dem Einlaßende des Kanals 24 befördert. Es sei darauf hingewiesen, daß das Rückhalteband in den Kanal 24 ragt, um sicherzustellen, daß zu einem be­ stimmten Zeitpunkt nur ein einziges Pellet 20 von dem Kanal 24 aufgenommen werden kann und daß das nächst­ folgende Pellet 20 sich in einer Position befindet, in der es durch die Fläche 31 während der Schwenkbewegung der Vorrichtung in ihrer Ausgabeposition festgehalten wird. Die Aufnahmeposition der Vorrichtung 26 wird durch einen in dem Druckergehäuse fixierten Anschlag 32 festgelegt.

Wie Fig. 1 zeigt, hat die Welle 30 zumindest in dem von der Vorrichtung 26 eingenommenen Abschnitt einen D-förmigen Querschnitt. Die Welle 30 trägt zusätzlich eine Anzahl von Scheiben 34, welche jeweils eine passende D-förmige Öffnung haben, so daß jede Scheibe 34 sich zusammen mit der Welle 30 dreht. Andererseits ist die Vorrichtung 26 selbst mit einer kreisförmigen Öffnung versehen, durch welche sich die Welle 30 er­ streckt, so daß die Vorrichtung 26 nicht direkt von der Welle 30 angetrieben wird. Vielmehr wird die jeweilige Scheibe 34 gegen jede Seite der Vorrichtung 26 gepreßt, um eine Reibungskupplung zwischen Welle 30 und Vorrich­ tung 26 zu schaffen.

Die Vorrichtung 26 trägt ferner einen Steuerfinger 36, der an einem Absatz 40 an dem Druckkopf 2 anschlägt, wenn sich der Druckkopf 2 nicht in einer Position befindet, in der er ein Pellet von der Vorrichtung 26 aufnehmen kann. Der Absatz 40 ist mit einer Öffnung versehen, durch welche der Finger 36 bewegt werden kann, wenn sich der Druckkopf 2 in der zur Aufnahme eines Pellets 20 geeigneten Position befindet. Wenn der Druckkopf 2 sich in dieser Position befindet und die Welle 30 im Uhrzeigersinn gedreht wird, wird der zuvor beschriebene Ausgabevorgang ausgeführt.

Es ist ersichtlich, daß die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung die Bewegung der Pellets 20 im wesentlichen unter Schwerkrafteinfluß bewirkt, wobei die einzige benötigte Antriebskraft diejenige ist, die auf die Welle 30 ausgeübt wird.

Die Kassette 14 und der Kanal 16 sind derart ausge­ bildet, daß ein großer Pelletvorrat bereitgestellt wird, um den Betrieb des Druckers für einen relativ langen Zeitraum ohne Eingriff durch das Bedienungs­ personal zu erlauben. Jeder Nachfüllvorgang erfordert nur einen kurzen Zeitraum und kann normalerweise zwischen dem Drucken der aufeinanderfolgenden Seiten ausgeführt werden, ohne dabei eine nennenswerte Unter­ brechung des Druckvorgangs zu verursachen.

Von Zeit zu Zeit wird es aber notwendig sein, die Kassette 14 durch eine neue Kassette zu ersetzen. Daher sind der Halter 10 und die Kassette 14 zum schnellen und leichten Kassettenwechsel ausgelegt. Darüber hinaus werden insbesondere im Fall von Farbdruckern Vor­ kehrungen getroffen, um das Einsetzen einer Kassette zu verhindern, die eine nicht korrekte Tintenart oder -farbe enthält. Das Einsetzen der Kassette 14 wird dadurch erreicht, daß zuerst eine Aussparung 44 an der Rückseite der Kassette 14 mit Stiften 48 in Eingriff gebracht wird, die an den vertikalen Wänden des Halters 10 befestigt sind und daß die Kassette 14 dann nach unten in die in Fig. 1 gezeigte Einbauposition ge­ schwenkt wird.

Während dieser Bewegung zum Einbau der Kassette 14 kommt eine Öffnung am Boden der Kassette 14 mit einem Stift 50 in Eingriff, der von der Bodenplatte des Halters 10 nach oben zeigt. Die Position des Stifts 50 entspricht der an dieser Stelle vorgesehenen Tinten­ farbe und dem Tintentyp und die Öffnung am Boden der Kassette 14 ist in Abhängigkeit von Typ und Farbe der in der Kassette enthaltenen Tintenpellets entsprechend angeordnet. Daher kann die Kassette 14 nur dann voll­ ständig eingebaut werden, wenn die Tinte in der Kas­ sette 14 der Tinte entspricht, die an der jeweiligen Stelle des Halters 10 eingesetzt wird.

So würde der Halter 10 in einem Tintenstrahldrucker für Tinten von drei oder vier verschiedenen Farben drei oder vier verschiedene Aufnahmebereiche umfassen, von denen jeder einen Stift 50 an einer jeweils unter­ schiedlichen Stelle aufweist.

Die Art und Weise, in der die Abgabe der Tintenpellets mit der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung gesteuert wird, wird im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläu­ tert. Fig. 2 zeigt eine Draufsicht des Halters 10, der für die Aufnahme von Kassetten 14 ausgelegt ist, die vier verschiedene Tintenfarben enthalten, die nicht gezeigten Kassetten sowie vier Übertragungsvorrich­ tungen 26 und einen Teil des Druckkopfes 2. Fig. 2 zeigt ferner einen Motor 60, der mit der Welle 30 beispielsweise über ein Schneckenrad und ein Stirnrad 64 verbunden ist. Der Motor 60 wird in bekannter Weise dann in Gang gesetzt, wenn ein Signal anzeigt, daß ein oder mehrere der Reservoirs in dem Druckkopf 2 nachge­ füllt werden müssen und der Druckkopf 2 in der Lade­ station dem Halter, so wie Fig. 2 zeigt, zugeordnet ist. Ein Signal, das anzeigt, daß einer der Druckkopf­ reservoirs nachgefüllt werden muß, wird zusätzlich dazu benutzt, den Druckkopf so einzustellen, daß das passende Reservoir auf die entsprechende Übertragungs­ vorrichtung 26 ausgerichtet wird. Vorrichtungen, die den Druckkopf in jede gewünschte Position bewegen, sind bekannt und werden nicht im einzelnen beschrieben.

Fig. 2 zeigt den Druckkopf 2 in einer Position, um ein Nachfüllen des Reservoirs an dem linken Ende des Druck­ kopfs 2 zu ermöglichen. Zu diesem Zeitpunkt fluchtet der Finger 36, der mit der linken Übertragungsvorrich­ tung 26 zusammenwirkt, mit einer in dem Absatz 40 vorgesehenen Öffnung. Die Öffnungen in dem Absatz 40 sind derart angeordnet, daß, für jede gegebene Position des Druckkopfes 2, nur eine dieser Öffnungen mit einem zugehörigen Finger 36 fluchtet, wie Fig. 2 zeigt.

Wenn sich der Druckkopf 2 in der in Fig. 2 gezeigten Position befindet, wird der Motor 60 so angetrieben, daß die Welle 30 in diejenige Richtung dreht, in der sich die linke Übertragungsvorrichtung 26 aus ihrer Aufnahmeposition in ihre Abgabeposition bewegt, worauf­ hin ein Pellet an das passende Tintenreservoir ge­ liefert wird. Die Schwenkbewegung der linken Über­ tragungsvorrichtung 26 wird durch die Übertragung der von der Welle 30 erzeugten Rotationskraft auf diese Vorrichtung 26 mittels der beiden an diese Über­ tragungsvorrichtung 26 angrenzenden Reibscheiben 34 erreicht. Bezüglich der anderen Vorrichtungen 26 hindert das Angreifen ihrer Finger 36 an dem Absatz 40 die Vorrichtungen daran, mehr als eine nur sehr kleine Schwenkbewegung auszuführen.

Nach einer bestimmten Zeitdauer, die sehr kurz sein kann, aber ausreichend ist, um sicherzustellen, daß ein Pellet 20 abgegeben wurde, wird die Drehrichtung des Motors 60 umgekehrt und die linke Übertragungsvorrich­ tung wird in ihre Pelletaufnahmeposition zurückbewegt, die durch den Anschlag 32 von Fig. 1 festgelegt ist, woraufhin ein weiteres Pellet automatisch an das Auf­ nahmeende des Kanals 24 dieser Übertragungsvorrichtung befördert wird.

Der Reibkontakt zwischen den Scheiben 34 und den Vor­ richtungen 26 wird durch eine Druckfeder 66 aufrecht­ erhalten, die an einem Ende des Schafts 30 angebracht ist und alle Scheiben 34 und Vorrichtungen 26 gegen­ einandergedrückt hält. Ein Sicherungsring 68 kann an dem gegenüberliegenden Ende der aus den Scheiben und den Übertragungsvorrichtungen bestehenden Baugruppe vorgesehen sein.

Während eines bestimmten Übertragungsvorgangs kann mehr als ein Druckkopfreservoir nachgefüllt werden. Um dies zu erreichen, wird der oben beschriebene Arbeitsgang ausgeführt, nach welchem der Druckkopf 2 verschoben wird, um eine andere Öffnung in dem Absatz 40 auf eine andere Übertragungsvorrichtung auszurichten, wonach der Motor 60 wieder zuerst in Vorwärtsrichtung und dann nach einer kurzen Haltezeit in Rückwärtsrichtung gedreht wird.

Fig. 2 zeigt zusätzlich die Art und Weise, in der die Stifte 50 angeordnet sein können, um Schlüssel zu bilden, die nur einem vorgegebenen Kassettentyp er­ lauben, in irgendeine der Kassettenaufnahmestellen eingesetzt zu werden.

Ein wesentlicher Vorteil der in den Fign. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform liegt darin, daß die korrekte Abgabe des Tintenpellets in einer im wesentlichen ausfallsicheren Art durch einen mechanischen Aufbau gesteuert wird, der zu jedem Zeitpunkt nur einer Über­ tragungsvorrichtung erlaubt, zu arbeiten und dies nur, wenn der Druckkopf 2 richtig in bezug auf die be­ treffende Vorrichtung positioniert ist. Darüber hinaus liegt ein wesentlicher Vorteil der Erfindung darin, daß die Abgabe einer Vielzahl von Tintenpellets mit ver­ schiedenen Farben durch einen einzigen Antriebsmotor, Motor 60, erreicht wird, der aufgrund der Übertragung der Drehbewegung auf die Vorrichtungen über Reib­ kupplungen nur die gewünschte Übertragungsvorrichtung 26 dreht, um einen Arbeitsgang für die Abgabe eines Pellets auszuüben.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfin­ dungsgemäßen Ausgabevorrichtung. Diese Ausführungsform unterscheidet sich konzeptionell von der Ausführungs­ form nach den Fig. 1 und 2 dadurch, daß sie einen Reibantrieb zwischen dem einzigen Antrieb und den einzelnen Ausgabevorrichtungen nicht erfordert, jedoch ein Steuersignal zur Steuerung der Tintenpellet-Auswahl erfordert. Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich ferner von dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 dadurch, daß der Zwischenraum zwischen den einzelnen Pelletausgabevorrichtungen derselbe ist wie der Zwischenraum zwischen den einzel­ nen Tintenreservoirs, so daß der Druckkopf nicht bewegt werden muß, wenn mehr als ein Tintenpellet geliefert werden soll.

Die in Fig. 3 gezeigte Ausgabevorrichtung kann den Tintenzuführkassetten, die in einem Kassettenhalter angebracht sind, in der gleichen Weise zugeordnet sein, wie in den Fign. 1 und 2 gezeigt ist.

Die in Fig. 3 gezeigte Vorrichtung weist eine Pellet- Übertragungseinheit 70 auf, die an einer Welle 72 befestigt ist, welche entweder über ein Getriebe der in Fig. 2 gezeigten Art oder über eine Kopplungseinrich­ tung anderer Art an einen einzigen Antriebsmotor gekoppelt ist. Auf diese Weise kann die Antriebswelle 72 (des nicht gezeigten) Motors beliebig angeordnet sein, wie es tatsächlich bei dem in Fig. 2 gezeigten Motor 60 der Fall ist. Die Welle 72 ist mit einer Anzahl von Auswahllöchern 74 versehen, eines für jede Tintenfarbe, und trägt eine Vielzahl von Auswahlnocken 78, von denen einer in gestrichelten Linien gezeigt ist, wobei für jede Tintenpelletfarbe jeweils ein Nocken 78 vorgesehen ist.

Die Einheit 70 umfaßt ein Trägerrohr 80 oder einen Trägerzylinder, der auf die Welle 72 aufgesetzt ist und derart dimensioniert ist, daß er um die Welle 72 frei drehbar ist.

Das Rohr 80 trägt über ein oder mehrere Arme ein Pelletförderteil mit vier parallelen Kanälen 84, von denen nur einer sichtbar ist, während die anderen Kanäle im rechten Winkel zur Zeichenebene dahinter angeordnet sind.

Jeder Kanal 84 hat an seinem linken Ende einen Tropfen­ aufnahmebereich, der so bemessen ist, daß er ein einziges Pellet von der zugehörigen Kassette aufnimmt. An seinem rechten Ende hat jeder Kanal einen Auslaß, durch den das Pellet 20 einem zugeordneten Reservoir in dem Druckkopf zugeführt wird, nachdem die Tür 6 durch ein geeignetes Wandteil an dem Auslaßende des Kanals aufgestoßen wurde.

Jeder Kanal 84 ist mit einem einzelnen Sperrelement 88 versehen, das sich durch eine Öffnung an dem Boden des Kanals erstreckt und dessen Bewegung von einem der Nocken 78 gesteuert wird. Jedes Sperrelement 88 wird mit seinem zugehörigen Nocken 78 durch eine Druckfeder 90 in Anlage gehalten, die zwischen dem Kanalboden und einem an dem Sperrelement 88 befestigten Rückhalteteil 92 gespannt ist. Wenn das Sperrelement 88 sich in der gezeigten Position befindet, wird der Transport eines Pellets 20 verhindert.

Jeder Nocken 78 ist mit einem unteren Teil ausgebildet, der dem Sperrelement 88 erlaubt, zur Freigabe des zuge­ hörigen Kanals 84 sich nach unten zu bewegen. Die vier Nocken 78 sind längs der Achse der Welle 72 um einen Winkel von 90° gegeneinander versetzt angeordnet, so daß zu jedem Zeitpunkt nur ein Sperrelement offen sein kann. Vorzugsweise ist jeder Nocken 78 derart ange­ ordnet, daß das untere Teil des Nockens, welches das Öffnen des Sperrelements bewirkt, sich über einen Winkel von weniger als 90° erstreckt.

Alle Nocken 78 sind drehfest mit der Welle 72 ver­ bunden, während das Rohr 80 frei um die Welle 72 dreh­ bar ist. Das Rohr 80 kann aber teilweise an die Welle 72 durch die radiale Innenbewegung eines Auswahlstiftes 96 gekoppelt sein, der sich radial durch das Rohr 80 erstreckt. Die Bewegung des Stiftes 96 wird von einem zweiarmigen Hebel 98 bewirkt, der drehbar um eine an dem Rohr 80 fixierte Achse gelagert ist und dessen Bewegung bezüglich des Rohrs 80 von einem ortsfesten, an dem Druckergehäuse befestigten Anschlagteil 100 gesteuert wird. Der Hebel 98 ist durch eine Torsions­ feder 102 vorgespannt, um den Stift radial nach innen gegen die Achse der Welle 72 zu drücken.

Da die Auswahl der Tintenpellets von den Nocken 78 bewirkt wird, können die Kanäle 84 denselben gegen­ seitigen Abstand wie die Tintenreservoirs des Druck­ kopfes haben. Dies bedeutet, daß der Druckkopf an einer einzigen definierten Position angeordnet sein kann, um jedes beliebige Reservoir nachzufüllen, und daß mehrere Reservoirs nacheinander nachgefüllt werden können, ohne den Druckkopf zu bewegen. Darüber hinaus können die in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 verwendeten Türen 6 durch eine einzige Tür 6 ersetzt werden, die alle Reservoirs abdeckt. Der Einsatz einer einzigen Tür hat den Vorteil, daß sich geringere Probleme beim Abdichten der Türkanten ergeben, wenn die Tür geschlossen ist.

Zu Beginn des Ausgabevorganges befindet sich die Ein­ heit 70 in der gezeigten Position und alle Türen 6 oder die einzige Tür des Druckkopfes sind geschlossen.

Im Fall der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungs­ form ist die Einheit 70 mit einer Sperrwand 104 versehen, die das Auslaßende jeder Pelletkassette wirkungsvoll verschließt, bis die Vorrichtung in ihre zurückgezogene oder das Pellet aufnehmende Position zurückkehrt, wobei zu diesem Zeitpunkt der dann leere Kanal ein neues Pellet aufnehmen kann.

Das Rohr 80 weist ferner ein Transportloch 106 auf, in welchem ein separater Stift zum Transport des Druckers eingesetzt werden kann, um die Einheit 70 im Versand­ zustand in einer fixierten Position zu halten.

Bevor die Pelletausgabe erfolgt, muß das Tintenpellet 20, das dem Druckkopfreservoir zugeführt werden soll, ausgewählt werden.

Diese Auswahl wird durch den Betrieb der Motorantriebs­ welle 72 unter Steuerung durch eine logische Schaltung erreicht, um den Stift 96 in das zugehörige Loch 74 einzusetzen.

Der Welle 72 ist ein Umdrehungssensor zugeordnet, der einen Signalimpuls immer dann erzeugt, wenn die Welle 72 eine Umdrehung um 90° ausführt und die logische Schaltung enthält zu Beginn eine Information zur Iden­ tifizierung der Farbe des zuletzt abgegebenen Tinten­ pellets. Daraus ergibt sich, daß diese Information auf die Winkelstellung des Schaftes nach Beendigung des vorausgehenden Ladevorganges hinweist. Die Schaltung enthält ferner eine Information zur Identifizierung der Farbe des Tintenpellets, das während des nächsten Lade­ vorgangs abgegeben werden soll und diese Information weist auf die Winkelstellung hin, in welcher die Welle 72 gebracht werden muß, um dem Stift 96 zu ermöglichen, in das richtige Loch 74 einzugreifen.

Diese beiden einzelnen Informationen werden logisch verarbeitet, um ein Zählsignal zu erzeugen, das die Anzahl der 90°-Schritte angibt, um die die Welle 72 um das Rohr 80 zur Auswahl der gewünschten Tintenfarbe bewegt werden muß.

Bezugnehmend auf Fig. 4 war der Stift 96 während des ersten Ladevorgangs mit dem Loch 74a in Eingriff und nach Beendigung dieses Ladevorgangs werden die Welle 72 und das Rohr 80 in den in Fig. 4 gezeigten Winkel­ stellungen belassen. In der folgenden Beschreibung wird die Drehung der Welle 72 und/oder des Rohrs 80 im Uhr­ zeigersinn als Vorwärtsdrehung und entgegen dem Uhr­ zeigersinn als Rückwärtsdrehung bezeichnet.

Ein Auswahlvorgang wird durch ein Signal eingeleitet, das anzeigt, daß der Druckkopf sich in der Ladestation befindet und durch ein Signal, das anzeigt, daß ein bestimmtes Reservoir nachgefüllt werden soll. Das letztere Signal wird von den bekannten, den Füllstand des Reservoirs erfassenden Meßeinrichtungen erzeugt, die jedem Reservoir zugeordnet sind. Falls das letztere Signal anzeigt, daß der Stift 96 für den nächsten Lade­ vorgang in das Loch 74c eingreifen soll, muß die logische Schaltung zwei Signalimpulse von dem Um­ drehungssensor erhalten, bevor der Ladevorgang ausge­ führt wird.

Der Auswahlvorgang wird wie folgt durchgeführt:.

Die Welle 72 übt eine Rückwärtsdrehung aus, während das Rohr 80 dadurch festgehalten wird, daß der Stift 96 auf der Außenfläche der Welle 72 gleitet und der Hebel 98 gegen den Anschlag 100 stößt, obwohl zu diesem Zeit­ punkt der Hebel 98 nicht vollständig durch den Anschlag 100 niedergedrückt ist.

Wenn das Loch 74b mit dem Stift 96 fluchtet, wird der Hebel 98 nicht mehr durch die Außenfläche der Welle 72 festgehalten. Die Kraft der Druckfeder 102 auf den Hebel 98 bewirkt, daß der Hebel 98 nicht mehr gegen den Anschlag 100 drückt und verursacht ein kurzes Vorwärts­ drehen des Rohrs 80, so daß der Stift 96 in der Lage ist, in das Loch 74b einzugreifen.

Das Rohr 80 übt dann eine Rückwärtsdrehung zusammen mit der Welle 72 aus, bis der Hebel 98 wieder durch den Anschlag 100 zu einem Punkt gedrückt wird, an welchem der Stift aus dem Loch 74b zurückgezogen wird. Dieses Zurückziehen wird durch die Tatsache unterstützt, daß jedes Loch 74 eine Schrägfiäche an der Seite hat, welche gegen den Stift 96 dann stößt, wenn die Welle 72 eine Rückwärtsdrehung ausübt. Daraufhin dreht sich das Rohr 80 kurz vorwärts, während der Hebel 98 gegen den Anschlag 100 drückt. Kurz danach erreicht die sich weiterhin rückwärts drehende Welle eine Winkelstellung, in der ein Signalimpuls durch den Umdrehungssensor erzeugt wird.

Das Rückwärtsdrehen der Welle wird solange fortgesetzt, bis in der oben beschriebenen Weise der Stift 96 in das Loch 74c eingreift und dann aus dem Loch zurückgezogen wird. Der Signalimpuls, der durch den Umdrehungssensor während der fortgesetzten Rückwärtsdrehung der Welle 72 erzeugt wird, zeigt der logischen Schaltung an, daß das Loch 74c dasjenige Loch ist, welches mit dem Stift 96 in Eingriff kommen muß, um das gewünschten Tintenpellet auszugeben. Zu diesem Zeitpunkt wird die Welle 72 mit dem Loch 74c angehalten, wobei sich das Loch 74c in einer Position befindet, in der das Loch 74a in Fig. 4 gezeigt ist.

Daraufhin wird die Welle 72 nach vorwärts gedreht, während der Stift 96 wieder in das Loch 74c eingreift und die Welle 72 und die Einheit 70 die Drehbewegung in Vorwärtsrichtung fortsetzen, so daß die Einheit 70 in die Pelletabgabestellung gedreht wird.

Welle 72 und Einheit 70 werden in der Abgabeposition für eine bestimmte Zeit gehalten, nach welcher die Welle 72 eine Rückwärtsdrehung ausübt, der Hebel 98 an dem Anschlag 100 anschlägt, um den Stift 96 aus dem Loch 74c zurückzuziehen und die Welle 72 die Rückwärts­ drehung fortsetzt, bis der Umdrehungssensor einen anderen Signalimpuls erzeugt, der ein Anhalten der Welle 72 bewirkt und den Mechanismus in der Stellung für den nächste Auswahl- und Ladevorgang beläßt.

Während der Vorwärtsdrehung der Welle 72, um die Ein­ heit 70 in ihre Abgabeposition zu bewegen, dreht sich die Welle 72 um einen Winkel von weniger als 90°, so daß kein Signalimpuls von dem Umdrehungssensor erzeugt wird.

Bevor der Druckkopf die Ladestation verläßt, kann eine andere Abgabeoperation für ein Tintenpellet mit anderer Farbe ausgeführt werden.

Fig. 5 zeigt eine geeignete Anordnung von Tast- und Kontrollelementen für die Ausführungsform nach den Fign. 3 und 4. Diese Elemente umfassen die Winkellage anzeigende Stifte 110 und 111, die sich radial von der Welle 72 erstrecken und um 90° gegeneinander versetzt sind. Die Stifte 110, 111 sind derart angeordnet, daß sie während der Drehung der Welle 72 eine Infrarot­ lichtschranke durchkreuzen, die einen IR-Sensor 114 aufweist. Jedesmal, wenn während der Rotation der Welle 72 ein Stift 110 oder 111 die Schranke durchkreuzt, erzeugt der Infrarotdetektor 114 einen entsprechenden Signalimpuls. Es ist nur ein Stift 110 vorgesehen, der breiter als einer der drei Stifte 111 ist, beispiels­ weise zwei Mal so breit, so daß das Signal, das von dem Detektor 114 erzeugt wird, wenn die Schranke von dem Stift 110 durchkreuzt wird, eine unverwechselbare Referenzposition der Welle 72 anzeigt. Dieses Signal kann dazu benutzt werden, die Auswahlschaltung zu initialisieren.

Die Signalimpulse von dem Detektor 114 werden einer logischen Auswahlschaltung 118 zugeführt, die auch ein Signal empfängt, das anzeigt, daß die nächste Tinten­ pelletfarbe von der Tintenauswahlschaltung 122 geladen werden soll, welche die Reservoirfüllstandssignale erhält.

Die Schaltung 118 kann, wie oben beschrieben wurde, initialisiert werden, um eine Kennung für die Tinten­ farbe zu speichern, die derjenigen Stellung der Welle 72 zugeordnet ist, in der der Stift 110 die Infrarot­ lichtschranke durchkreuzt. Diese Kennung verändert sich in Abhängigkeit von jedem Signalimpuls, der von dem Detektor 114 während der Rückwärtsdrehung der Welle 72 erzeugt wird.

Sobald ein Signal von der Schaltung 122 eintrifft, bestimmt die Schaltung 114 die Anzahl der Signal­ impulse, die von der Schaltung 114 erzeugt werden müssen, um die gewünschte Tintenfarbe auszuwählen. Sofern die Farbe dieselbe wie die während des voraus­ gehenden Arbeitsganges abgegebene ist, müssen vier Signalimpulse erzeugt werden, um die Welle 72 sicher zu der richtigen Farbauswahlposition zu bringen.

Eine Angabe über die so bestimmte Anzahl von Impulsen wird dann zugeführt, um einen Rückwärtszähler 126 auf einen Anfangszählstand zu setzen, der der Anzahl der Impulse entspricht.

Zu demselben Zeitpunkt wird die Schaltung 118 in einen Zustand gesetzt, in dem sie den von dem Detektor 114 abgegebenen Signalimpuls ignoriert, nachdem die fest­ gesetzte Anzahl von Impulsen erzeugt worden ist. Der ignorierte Impuls ist derjenige Impuls, der erzeugt wird, wenn die Vorrichtung 70 am Ende eines Abgabe­ vorgangs in ihre Aufnahmestellung zurückkehrt. Die Schaltung 118 sendet des weiteren ein Startsignal an eine Motorsteuerschaltung 130 aus, die mit einem an die Welle 72 gekoppelten Antriebsmotor 134 gekoppelt ist.

Der Ausgang des Detektors 114 ist auch mit dem Zähl­ eingang des Zählers 126 verbunden.

Sobald die Schaltung 130 das Startsignal erhält, bewirkt die Schaltung 130, daß der Motor 134 rückwärts dreht, während der Zähler 126 als Antwort auf jedes an seinen Zähleingang gelegtes Signal abwärts zählt, bis der Zählausgang des Zählers 126 Null wird. Zu diesem Zeitpunkt führt die Schaltung 130 einen zeitlich gesteuerten Arbeitsgang aus, in welchem die Welle 72 um einen bestimmten Winkel von weniger als 90° vorwärts­ gedreht wird, und der Motor 134 wird für eine vorbe­ stimmte Zeit angehalten, während ein Tintenpellet abge­ geben wird. Der Motor 134 wird daraufhin in Rückwärts­ richtung gedreht.

Der Ausgang des Zählers 126 ist mit dem Steuereingang eines Gatters 138 verbunden, das einen mit dem Ausgang des Detektors 114 verbundenen Signaleingang hat. Das Gatter 138 hat einen Signalausgang, der mit dem Stop- Eingang der Schaltung 130 verbunden ist. Wenn der Zähler 126 den Zählstand Null erreicht, wird das Gatter 138 geöffnet, um den nächsten Signalimpuls von dem Detektor 114 an den Stop-Eingang der Schaltung 130 zu legen. Dabei wird der Motor 134 angehalten, bis die nächste Abgabeoperation ausgeführt werden soll.

Falls verschiedene unterschiedliche Tintenpellets zu einer bestimmten Zeit ausgegeben werden sollen, kann der oben beschriebene Arbeitsgang so oft ausgeführt werden, wie erforderlich ist, während der Druckkopf sich in einer Stellung befindet, um diese Pellets aufzunehmen.

Die vollständige Betriebsschaltung umfaßt auch Vorrich­ tungen zur Anzeige, daß der Druckkopf in der Lade­ station angehalten ist.

Claims (15)

1. Drucker mit einem Druckkopf (2) für Tinte mit Phasenwechsel, mit einem Reservoir (4) zur Auf­ nahme eines Tintenvorrats, gekennzeichnet durch
eine Tintenspeichervorrichtung zum Speichern einer Vielzahl von Festkörper-Tintenpellets (20), die einen Auslaß und einen Zuführkanal (16) zum Zuführen der Pellets (20) unter Schwerkraftein­ wirkung hat,
eine Pelletübertragungseinrichtung, die zwischen dem Auslaß der Speichervorrichtung und dem Druck­ kopf (2) angeordnet ist und zwischen einer Auf­ nahmeposition, in der sie wenigstens ein Pellet (20) von dem Auslaß der Speichervorrichtung auf­ nimmt, und einer Abgabeposition bewegbar ist, in der sie ein in der Aufnahmeposition aufgenommenes Pellet zu dem Druckkopfreservoir (4) transportiert und
eine Antriebsvorrichtung (134), die mit der Pelletübertragungseinrichtung derart gekoppelt ist, daß sie die Pelletübertragungseinrichtung zwischen der Aufnahme- und der Abgabeposition bewegt.

2. Drucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Drucker ein Farbdrucker ist, daß der Druckkopf (2) mehrere Reservoirs (4) hat, von denen jedes für Tinte einer anderen Farbe vorge­ sehen ist,
daß die Speichervorrichtung mehrere Speicherein­ richtungen hat, von denen jede einen Zuführkanal zum Speichern von mehreren Tintenpellets (20) einer Farbe und einen Auslaß hat und
daß die Speichervorrichtung eine der Pelletüber­ tragungseinrichtung zugeordnete Selektionsvorrich­ tung hat, die ein Tintenpellet von bestimmter Farbe zur Übertragung durch die Übertragungs­ einrichtung zu dem zugehörigen Reservoir (4) selektiert.

3. Drucker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pelletübertragungseinrichtung mehrere Pellettransportkanäle (16) aufweist, die jeweils einer Speichervorrichtung (10) und einem zuge­ hörigen Reservoir (4) zugeordnet sind.

4. Drucker nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pelletübertragungsein­ richtung mehrere unabhängig voneinander bewegbare Übertragungsvorrichtungen (26) aufweist, die jeweils mit einem der Transportkanäle (16) ver­ sehen sind.

5. Drucker nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung (134) einen einzigen Antrieb (60) aufweist, der an die Pelletübertragungseinrichtung zum Betrieb der Vorrichtung gekoppelt ist.

6. Drucker nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Antriebsvorrichtung (134) an die Übertragungseinrichtung zur Übertragung einer Antriebskraft auf jede Übertragungsvorrichtung (26) gekoppelt ist und daß die Selektionsvorrich­ tung mit den Übertragungsvorrichtungen (26) derart gekoppelt ist, daß zu jeder Zeit nur eine Über­ tragungsvorrichtung (26) von der Aufnahmeposition in die Abgabeposition bewegt wird.

7. Drucker nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstand zwischen den Druckkopfreservoirs (4) von dem Abstand zwischen den Übertragungsvorrichtungen (26) verschieden ist
und daß die Selektionsvorrichtung eine Vielzahl von Bewegungsbegrenzungsteilen aufweist, die jeweils an einer Übertragungsvorrichtung (26) befestigt sind und
daß ein Selektionssteuerglied an dem Druckkopf angebracht ist, das nur einer selektierten Über­ tragungsvorrichtung (26) die Bewegung in die Abgabeposition der Pelletübertragungseinrichtung erlaubt.

8. Drucker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Selektionssteuerglied einen an dem Druck­ kopf (2) angebrachten Anschlag aufweist, der auf die Pelletübertragungseinrichtung zeigt, um mit den Bewegungsbegrenzungsteilen in Eingriff zu kommen, wobei der Anschlag mit mehreren Öffnungen versehen ist, die jeweils derart angeordnet sind, daß das jeweilige Bewegungsbegrenzungsteil durch­ geht, wenn der Druckkopf (2) sich in einer Posi­ tion befindet, in der das Reservoir (4), das einem der Transportteile zugeordnet ist, an welchem das jeweilige Bewegungsbegrenzungsteil befestigt ist, auf eine der Übertragungsvorrichtungen ausgerich­ tet ist.

9. Drucker nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung (134) eine an alle Übertragungsvorrichtungen gekoppelte Reibungskupplung aufweist.

10. Drucker nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet,
aß alle Zuführkanäle (16) gleich­ zeitig zwischen den Aufnahme- und Abgabepositionen bewegbar sind und
daß die Selektionsvorrichtung Sperrelemente zum getrennten Blockieren jeweils einer der Über­ tragungskanäle (16) und
eine mit den Sperrelementen gekoppelte Freigabe­ vorrichtung aufweist, die ein selektives Sperr­ element bewegt, um jeweils einen der Übertragungs­ kanäle (16) freizugeben, aufweist.

11. Drucker nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung (134) eine mit der Antriebsvorrichtung verbundene Welle (30) aufweist, die von der Antriebsvorrichtung gedreht wird, und daß eine Kupplung vorgesehen ist, die die Welle (30) an die Pelletübertragungs­ einrichtung ankuppelt.

12. Drucker nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Freigabevorrichtung mehrere Nockenelemente (78) aufweist, die jeweils an der Welle (72) befestigt sind und daß jedes Nocken­ element derart angeordnet ist, daß es ein be­ stimmtes Blockierelement in Abhängigkeit von der Rotation der Welle (72) relativ zur Pelletüber­ tragungseinrichtung bewegt.

13. Drucker nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kupplung eine Verbindungsvor­ richtung aufweist, die zwischen einer Eingriff­ position, in der die Welle (72) mit der Pellet­ übertragungseinrichtung verbunden ist, und einer Freigabeposition, in der die Welle (72) von der Pelletübertragungseinrichtung getrennt ist, beweg­ bar ist, so daß sich die Welle (72) unabhängig von der Pelletübertragungseinrichtung dreht.

14. Drucker nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß die Welle (30) bei Drehung in Vorwärtsrichtung die Pelletübertragungseinrichtung aus der Auf­ nahmeposition in die Abgabeposition bewegt, und bei Drehung in Rückwärtsrichtung die Pelletüber­ tragungseinrichtung aus der Abgabeposition in die Aufnahmeposition bewegt, und
daß die Verbindungsvorrichtung in die Freigabe­ position nur dann bewegbar ist, wenn sich die Welle (72) in Rückwärtsrichtung dreht.

15. Drucker nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß die Tintenspeichervorrichtung einen in den Drucker eingesetzten Halter (10) aufweist, der die Speichervorrichtungen hält, und daß der Zuführkanal (16) jeder Speichervorrichtung schlangenförmig ausgebildet ist und nach unten zu dem Speicherauslaß geneigt ist, wenn die Speicher­ vorrichtung in den Halter (10) eingesetzt ist.