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Anordnung zum Uberprüfen von Düsenaustrittsöffnungen an Tin-
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tenschreibköpfen auf Verstopfung oder Verschmutzung in Tintenschreibwerken
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Überprüfen von Düsenaustrittsöffnungen
an Tintenschreibköpfen auf Verstopfung oder Verschmutzung in Tintenschreibwerken
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Obwohl Farbstrahldrucker viele Vorteile bieten, bilden sich in den
Düsen, über welche die Farbe ausgestoßen wird, leicht Farbpfropfen, welche die Düsen
verstopfen. Wenn Störungen dieser Art bei Druckern mit einer hohen Zeichenrate auftreten,
erzeugen diese große Mengen an Papier, die Abfall sind. Außerdem ist es mit leicht
verstopften Austrittsöffnungen nicht möglich, eine gleichmäßige Tintentröpfchenbildung
und damit eine gleichbleibende gute Schriftqualität zu erzielen. Weiterhin kann
sich aufgrund der Befeuchtung der Düsen durch die flüssige Tinte sehr leicht Staub
an den Austrittsöffnungen absetzen, was zur Folge hat, daß die versprühten Tintentröpfchen
nicht in bestimmter konstanter Menge ausgetragen werden können. Infolgedessen bilden
sich an dafür nicht vorgesehenen Stellen des Aufzeichnungsträgers Punkte, welche
die Aufzeichnungsgüte auf dem Aufzeichnungsträger aufgrund des mangelnden geradlinigen
Austritts der Tintentröpfchen aus den Austrittsöffnungen beeinträchtigen. Darüber
hinaus wird durch die auf die Staubteilchen, die an der Düse haften, auftreffende
Tinte die Umgebung der Düsenfläche des Schreibkopfes befeuchtet und somit die Düsenfläche
durch Tinte verunreinigt. Dieser Zustand ist besonders dann ungünstig, wenn mehrere
in Längsrichtung angeordnete Düsen dicht nebeneinander vorgesehen sind, weil hierbei
die anderen Düsen wegen der kurzen Düsenabstände auf
der Düsenfläche
des Schreibkopfes ebenfalls durch die verschmutzte Düse ungünstig beeinflußt werden.
In anderen Fällen verfestigt sich die mit Staubteilchen in Berührung gelangende
Tinte auf diesen Staubteilchen, so daß sich letztere allmählich vergrößern, bis
schließlich ein größerer Klumpen ausgetrockneter Tinte und Staub die Düsenöffnung
blockiert, so daß die verstopfte Düsenöffnung keine Tinte mehr auf den Aufzeichnungsträger
auszusprühen vermag.
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Aus obigen Gründen ist zur Erzielung einer gleichmäßigen Tintentröpfchenbildung
und damit einer gleichbleibenden guten Schriftqualität erfordertich, die Düsenaustrittsöffnungen
auf Verschmutzung und Verstopfung und damit die Tintentröpfchenbildung ständig zu
überwachen.
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Zwischenzeitlich sind schon verschiedene Anordnungen bei Tintenschreibwerken
bekannt geworden, mit denen das oben genannte Versagen der Tintenschreibköpfe vermieden
werden kann. So wird bei einer aus der DE-OS 22 61 251 bekannten Tintenausstoßanordnung
von einer Steuereinrichtung jeweils die Länge des Zeitintervalles überwacht, das
zwischen zwei aufeinanderfolgenden Druckvorgängen liegt, bei denen von den Ausstoßdüsen
zum Drukken der Zeichen auf einem Aufzeichnungsmedium jeweils Tinte ausgestoßen
wird. Übersteigt das Zeitintervall zwischen zwei Druckvorgängen einen bestimmten
Wert, so wird an die Ausstoßdüse vor Beginn des jeweils neuen Druckvorganges Tinte
gegeben, um ein vorbereitendes kurzzeitiges Ausstoßen von Tinte aus der Ausstoßdüse
auf einen Tintensammler zu bewirken, das zu einer Reinigung der Ausstoßdüse von
eventuell eingetrockneten Tintenresten dienen soll.
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Weiterhin ist durch die DE-OS 23 56 434 eine Anordnung bekannt, mit
der die Konzentration von Farbstoffteilchen zu einem Lösungsmittel einer sich in
einem Vorratsbehälter befindenden
Tinte konstant gehalten werden
soll. Zu diesem Zweck ist in dem Vorratsbehälter ein Schallgeber und Schallempfänger
vorgesehen, so daß eine von dem Schallgeber ausgesendete Schallwelle die in dem
Vorratsbehälter vorhandene Tinte durchlaufen muß, bevor sie von dem Schallempfänger
aufgenommen werden kann.
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Die Schallgeschwindigkeit, mit der die Schallwelle von dem Schallgeber
zu dem Schallempfänger gelangt, hängt von der jeweiligen Konzentration der Farbstoffteilchen
zu dem Lösungsmittel in der Tinte ab. Ändert sich daher die erfaßte Schallgeschwindigkeit
um einen bestimmten Wert, so wird in dem Vorratsbehälter für die Tinte eine bestimmte
Menge an Lösungsmiteln zugeführt, um die Konzentration der Tinte wieder auf den
gewünschten Wert zurückzubringen.
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Weiterhin ist durch die deutsche Auslegeschrift 24 -12 852 eine Anordnung
zum Erkenhen der Tröpfchenfrequenz und des Ablösezeitpunktes einzelner Tröpfchen
in Tintenstrahischreibern bekannt. Zu diesem Zweck ist eine Fühleinrichtung aus
einem Widerstand vorgesehen, der parallel zum Eingang der Kopplungsschaltung angeordnet
ist und bei dem ein Ende in Verbindung mit einer Elektrodenanordnung steht. Hierbei
ruft das Tintentröpfchen beim Passieren der auf Erdpotential liegenden Beschleunigungselektrode
durch Influenz in dieser einen Stromimpuls hervor, der an dem Widerstand einen Spannungsimpuls
erzeugt. Außerdem ist es durch eine derartige Anordnung möglich, Tröpfchen. die
zwar die Düsen verlassen haben, sich aber am Schreibkopf an den Elektroden oder
im Schreibkopf selber niederschlagen und diesen verschmutzen, zu erkennen.
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Eine weitere durch die US-PS 4,328,504 bekannte Anordnung weist eine
optische Sensoreinrichtung auf, mit der die auf das Aufzeichnungsmedium gespritzten
Tintentröpfchen auf Größe und Lage kontrolliert werden. Hierbei ist es allerdings
erforderlich, daß die Sensoreinrichtunt auf dem bewegbaren Wagen mit angeordnet
ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Uberprüfungsanordnung
von Düsenaustrittsöffnungen auf Verstopfung oder Verschmutzung in Tintenschreibwerken
zu schaffen, die einfach im Aufbau und in der Wirkung ist und durch die bei der
Schriftzeichenerzeugung plötzlich auftretende Fehler frühzeitig erkannt werden.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst.
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Die erfindungsgemäße Überprüfungsanordnung auf Verstopfung oder Verschmutzung
der Austrittsöffnungen der Düsen zeichnet sich durch ihren einfachen Aufbau und
ihre schnelle Wirksamkeit aus. Bei überschreiten eines einstellbaren Grenzwertes
der Reflexionsschwankungen werden der Schreibvorgang unterbrochen und ein Spülvorgang
eingeleitet. Nach diesem Spülen wird die Reflexion des ausgetretenen Lichtes des
Lichtsenders nochmals gemessen, wobei nach nochmaliger Überschreitung des Grenzwertes
ein Warnsignal betätigt und die Maschine abgeschaltet wird. Hierdurch wird vermieden,
daß gerade bei Ausgabedruckern zuviel Papier produziert wird, das Abfall ist.
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Die vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes nach Anspruch
2 ermöglicht eine leichte Zugänglichkeit der Sensoreinrichtung zum Abtasten der
Düsenfläche und einen nachträglichen Einbau in bereits verkauften Schreibwerken.
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Weiterhin wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 13 das.
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optische Abfühlen der Düsenaustrittsöffnungen vereinfacht.
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Hierdurch ist es möglich, den Lichtsender und den Lichtempfänger mit
einem großen Öffnungswinkel zueinander anzuordnen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den weiteren Unteransprüchen
zu entnehmen. ES zeigen:
Figur 1 ein Blockschaltbild zur schematischen
Veranschaulichung einer Ausführungsform der Erfindung, Figur 2 ein Flußdiagramm,
Figur 3 einen Schnitt durch eine Austrittsdüse, Figur 4 eine Einzelheit aus Figur
3, Figur 5 eine Draufsicht auf eine Düsenaustrittsfläche mit mehreren Lichtsendern
und -empfängern und Figur 6 eine zweite Ausführungsform einer Sensoreinrichtung.
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Der Transport eines Aufzeichnungsträgers 1 erfolgt gemäß Figur 1 über
eine Schreibwalze 3, die über einen Schrittmotor 5 schrittweise antreibbar ist.
Längs des Aufzeichnungsträgers 1 ist ein Schlitten 5 verschiebbar gelagert, auf
dem ein Mosaikdruckkopf 7 angeordnet ist. Dieser Mosaikdruckkopf 7 ist ein bekannter
Tintenschreibkopf, der eine Düsenplatte 9 mit in einer Reihe angeordneten Austrittsöffnungen
11 von Düsen 13 aufweist. Im Rahmen der Erfindung ist es selbstverständlich auch
möglich, einen Schreibkopf mit nur einer Austrittsöffnung 11 oder mit in mehreren
Reihen in Spaltenrichtung angeordneten Austrittsöffnungen zu verwenden. Aus den
Austrittsöffnungen 11 werden gemäß Figur 2 wahlweise einzelne Tintentröpfchen dadurch
ausgestoßen, daß deren Düsen 13 mit Druckkammern 15 in Fließverbindung stehen, die
durch eine elastische Membran 17 abgedeckt sind. Diese Membran 17 ist durch einen
z. B. aus einem Piezokri--stall bestehenden Druckgeber 19 zur Druckerzeugung in
der Druckkammer 15 und damit zum Ausstoßen von Tintentröpfchen aus den Austrittsöffnungen
11 in bekannter Weise beaufschlagbar. Werden
die Druckgeber 19
nur mit einer geringen Spannung beaufschlagt, so werden keine Tintentröpfchen aus
den Austrittsöffnungen 11 ausgestoßen, sondern es bilden sich lediglich gegenüber
der Oberfläche 21 der Düsenplatte 9 vorstehende Tintenmenisken 23 an den Austrittsöffnungen
11, siehe Figur 4.
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Der Schlitten 5 ist mittels eines durch eine Motorantriebseinheit
25 angesteuerten Schrittmotors 27 antreibbar. Der Schrittmotor 27 ist über einen
Riementrieb mit dem Schlitten 5 verbunden, wobei der Riementrieb aus einer mit dem
Schrittmotor 27 verbundenen Antriebsriemenscheibe 29, einer Spannriemenscheibe 31
und einem treibriemen 33 besteht.
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Bei eingeschalteter Maschine erhält ein Schreibregler 35 Steuersignale
von einem Schreibbefehlssignalgenerator 37, wodurch der Schreibregler 35 einerseits
Steuersignale an den Motorantriebskreis 25 zum Antrieb des Schrittmotors 25 und
damit des Schlittens 5 und andererseits Steuersignale über ein ODER-Glied 39, eine
monostabile Schaltung 41 und ein UND-Glied 43 an eine Druckgebertreiberschaltung
45 für den Schreibkopf 7 zum Ausstoßen von Tintentröpfchen aus den Austrittsöffnungen
11 abgibt. Auf diese Weise erfolgt das Schreiben auf dem Aufzeichnungsträger 1.
Der Schreibbefehlsgenerator 37 erhält die Schreibbefehle entweder von einer nicht
dargestellten Tastatur der Maschine oder von einem externen Befehlsgeber.
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Um stets einwandfreie Schriftzeichen auf dem Aufzeichnungsträger 1
zu erzeugen, ist eine Überprüfung der Austrittsöffnungen 11 auf Verstopfung oder
Verschmutzung und der Düsenoberflächen aufaVerschmutzung erforderlich. Zu diesem
Zweck wird der Schlitten 5 über den Schreibregler 35 in die gestrichelt dargestellte
Stellung außerhalb des Schreibbereichs des Aufzeichnungsträgers 1 gemäß Figur 1
gefahren. Das Vorhandensein des Schlittens 5 in dieser Stellung wird über einen
Stellungsdetektor 47 festgestellt,
der aus einem Mikroschalter,
einem fotoelektrischen Detektor oder dergleichen bestehen kann. Dieser Stellungsdetektor
47 liefert bei Feststellung ein Ausgangssignal über einen Verstärker 49 an den Schreibregler
20, über ein UND-Glied 51 an eine Sensoreinrichtung 53 und über ein ODER-Glied 55
und eine monostabile Schaltung 57 an ein UND-Glied 59. Die Sensoreinrichtung 53
ist außerhalb des Schreibbereichs des Aufzeichnungsträgers 1 angeordnet und besteht
aus einem Lichtsender 61 und einem Lichtempfänger 63. Das vom Lichtsender 61 ausgesendete
Licht wird von der Oberfläche 21 der Düsenplatte 9 und/oder der in den Austrittsöffnungen
11 enthaltenen Tinte oder Schmutz reflektiert, wobei das reflektierte Licht vom
Lichtempfänger 63 empfangen, in einem Zählwerk 65 ausgewertet und dann in einem
Komparator 67 mit einem Grenzwert verglichen wird. Dieses Überprüfen kann in wählbaren
Zeitabständen über einen Zeitgeber 69 erfol$en , der an den chreibregler 35 und
an ein Verriegelungsglied 71 angeschlossen ist, so daß das vom Zeitgeber 69 gelieferte
Taktsignal zum Setzen des Verriegelungsgliedes 71 dient und dann als pulsierendes
Eingangstaktsignal einer anderen Klemme des UND-Gliedes 59 aufgeprägt wird, während
es außerdem dem Schreibregler 35 zugeführt wird. Wenn der Schreibregler 35 ein Taktsignal
vom Zeitgeber 69 empfängt, wird die Übertragung der'Schreibbefehlssignale vom Schreibbefehlssignalgenerator
37 unterbrochen. Der Ausstoß von Tintentröpfchen aus den Austrittsöffnungen 11 wird
hierdurch unterbrochen. Gleichzeitig liefert der Schreibregler 35 ein Steuersignal
an den Motorantriebskreis 25 zum Bewegen des Schlittens 5 in die Überprüfungsstellung
des Schreibbkopfes 7 durch die Sensoreinrichtung 53. Bei Erreichen dieser Uberprüfungsstellung
gibt der Detektor 47 nicht nur ein Steuerimpuls an die Sensoreinrichtung 53, sondern
auch noch ein Steuersignal an das UND-Glied 59. Da diesem UND-Glied 59 auch das
pulsierende Zeitsteuersignal vom Verriegelungsglied 71 der Zeitsteuereinrichtung
eingeprägt wird, liefert das UND-Glied 59 ein Ausgangssignal,
das
dann der einen Klemme des ODER-Gliedes 39 aufgeprägt wird, dessen andere Klemme
an den Ausgang vom Schribreglger 35 angeschlossen ist. In diesem Augenblick unterbricht
der Schreibregler 35 die Abnahme des Schreibbefehlssignals vom Schreibbefehlsgenerator
37, so daß dieses Befehlssignal nicht anliegt und sich somit das ODER-Glied 39 in
einem Zustand befindet, in welchem es nur das Ausgangssignal des UND-Gliedes 59
empfängt.
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Das ODER-Glied 39 liefert daraufhin ein Ausgangssignal, welches sodann
über eine monostabile Schaltung 41 zur einen Eingangsklemme eines UND-Gliedes 43
geliefert wird. Gleichzeitig wird die andere Eingangsklemme des UND-Gliedes 43 mit
einem Antriebssignal für alle Druckgeber 19 beaufschlagt, das vom Schreibregler
35 in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Detektors 47 geliefert wird. Hierbei erzeugt
die Treiberschaltung 45 für alle Druckgeber 19 nur eine derartige Spannung, daß
keine Tintentröpfchen aus den Austrittsdüsen 11 ausgestoßen, sondern daß lediglich
nur Tintenmenisken 23 gemäß Figur 4 gebildet werden. Diese Tintenmenisken werden
durch Lichtstrahlen des Lichtsenders 61 beaufschlagt, wobei die reflektierten Strahlen
der Lichtempfänger 63 in oben erwähnter Weise zugeleitet werden.
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Mit Hilfe dieser Tintenmenisken lassen sich etwaige Reflexionsschwankungen
besser ermitteln.
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Wenn sich durch Verstopfung oder Verschmutzung der Austrittsöffnungen
11 keine Tintenmenisken an den Austrittsöffnungen 11 bilden, dann wird der Grenzwert
für die zulässigen Reflexionsschwankungen überschritt,en. In diesem Fall gibt der
Komparator 67 ein Steuersignal an den Schreibregler 35, der den Schlitten 5 dann
in die Durchspülstation fährt, siehe punktgestrichelte Darstellung gemäß Figur 1.
Die Stellung des Schlittens 5 in dieser Stellung wird durch'einen Detektor 73 festgestellt,
der ein Ausgangssignal über einen Verstärker 75, das ODER-Glied 55 und die monostabile
Schaltung 57 an das UND-Glied 59 abgibt. Der Schreibregler 35 erhält ebenfalls ein
Steuersignal von dem Detektor
73. Die Steuerung der Treiberschaltung
45 erfolgt genauso wie oben für die Überprüfungsstellung des -Schreibkopfes 7 durch
die Sensoreinrichtung 53, wobei lediglich der Schreibregler 35 Ausgangssignale über
das UND-Glied 43 an die Treiberschaltung 45 derart abgibt, daß aus allen Austrittsöffnungen
11 der Düsen 13 Tintentröpfchen ausgestoßen werden, die von einem Sammelbehälter
77 aufgefangen werden.
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Sobald das Zeitsteuersignal am UND-Glied 59 nicht mehr ansteht, nimmt
der Schreibregler 35 wiederum das Schreibsignal vom Schreibbefehlssignalgenerator
37 ab, bringt den Schlitten 5 über den Schrittmotor 27 wieder in die Schreibstellung
und -aktiviert über die Treiber'schaltung 45 selektiv die Druckgeber 19, um aus
den betreffenden büsen Tintentröpfchen auszustoßen.
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Nach dem Durchspülvorganlg ist es selbstverständlich auch möglich,
daß der Schlitten 5 nochmals in die Überprüfungsstellung der Austrittsöffnungen
11 durch die Sensoreinrichtung 53 gefahren wird. Wenn der Grenzwert der Reflexionsschwankungen
nicht mehr überschritten wird, dann kann der Schlitten 5 in die Schreibstellung
wie oben beschrieben gefahren werden. Wenn aber andererseits der Grenzwert immer
noch überschritten wird, dann erhält der Schreibregler 35 vom Komparator 67 ein
Steuersignal zur Betätigung eines Warnsignalgliedes 79, der optische oder akustische
Signale erzeugen kann. Der Grenzwert der Reflexionsschwankungen, bei dem dieses
Steuersignal erzeugt wird, ist einstellbar.
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Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, die Positionierung des
Schreibkopfes 7 gegenüber der Sensoreinrichtung 53 durch eine an dem Schreibkopf
7 oder dem Schlitten 5 angeordnete Abtastfläche vorzunehmen. In Figur 2 ist ein
Flußdiagramm für eine derartige Oberprüfung der Austrittsfläche 11 und der Düsenoberfläche
21 schematisch dargestellt. Zunächst wird der Schreibkopf
7 in
die überprüfungsstellung gefahren und so lange positioniert bis der Einfallswinkel
des Lichtes von dem Lichtsender 61 gleich dem Reflexionswinkel des von dem Lichtempfänger
63 empfangenen Lichtes ist. Ist dieses gegeben, dann wird die Intensität des Reflexiongswinkels
in dem Komparator 67 als Vergleichsintensität gespeichert. Dann erfolgt das Abtasten
der Düsenoberflächen 21 auf Verschmutzung, wobei bei Abweichung der Intensität von
der Vergleichsintensität eine Reinigung der Düsenoberfläche 21 ausgelöst wird. Wenn
diese Abweichung nach der Reinigung noch vorhanden ist, wird ein Alarmsignal ausgelöst.
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Wenn dagegen die Intensität der Reflexion gleich der Vergleichsintensität
ist, wird die Überprüfung der AuStrittsöffnungen 11 eingeleitet. Zu diesem Zweck
werden Tintenmenisken an den Austrittsöffnungen 11 gebildet, wozu eine geringe Spannung
an die als Druckgeber ausgebildeten Piezokristalle 19 gelegt wird.
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Weicht hierbei die Reflexionsintensität des'von den Tintenmenisken
kommenden Lichtes von der Vergleichsintensität ab, dann wird eine Durchspülung des
Schreibkopfes in der oben beschriebenen Weise veranlaßt. Wenn nach dieser Durchspülung
die Abweichung der Reflexionsintensität von dem Grenzwert noch weiter besteht, dann
wird ein Warnsignal ausgelöst. Das Überschreiten des Grenzwertes ist auf Verstopfung
oder Verschmutzung der Austrittsöffnungen 11 zurückzuführen, wodurch die Bildung
von Tintenmenisken verhindert wird. Im Rahmen der Erfindung kann statt der Intensitätsvergleichsprüfung
auch.ein Spannungsvergleich an den Piezokristallen 19 durchgeführt werden. Die zur
Bildung von Tintenmenisken erforderliche Spannung muß hierbei mit einer Vergleichsspannung
verglichen werden.
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Der Lichtsender 81 und der Lichtempfänger 83 sind in X- und Y-Richtung
auf einem Träger 85 zueinander justier- und arretierbar angeordnet, wobei der Träger
85 in Längsrichtung der Austrittsöffnungen
11 gemäß Figur 6 verschiebbar
gelagert ist. Der Lichtsender 81 und der Lichtempfänger 83 werden hierbei zum Abtasten
parallel verschoben. Gemäß Figur 5 können auch mehrere Lichtquellen 87 und Lichtemfänger
89 entsprechend dem Raster der Austrittsöffnungen in der Düsenoberfläche 11 vorgesehen
sein.
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Das Durchspülen des Schreibkopfes 7 zur Reinigung der Austrittsöff-nungen
11 von eingetrockneter Tinte erfolgt über eine Pumpe, die zwischen dem Tintenvorratsbehälter
und dem Schreibkopf 7 in der Tintenzuführung angeordnet ist und zum Ausstoßen von
Tintentröpfchen aus allen Austrittsdüsen des Schreibkopfes 7 in einen Tintenauffangbehälter
77, der sich an einer Stelle außerhalb des Schreibbereiches auf dem Aufzeichnungsträger
1 befindet, ansteuerbar ist. Der Schreibkopf 7 und die Pumpe sind über eine durch
ein bei überschreiten des Grenzwertes der Reflexionsschwankungen erzeugbare Steuersignal
der Steuervorrichtung schaltbare Ansteuerschaltungsanordnung ansteuerbar.
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Um Streulicht zu vermeiden, kann zwischen dem Lichtsender 61 und/oder
dem Lichtempfänger 63 ein optisches" Bauelement, z. B.
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eine Linse oder auch eine Blende im Strahlengang vor- bzw.
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nachgeschaltet sein. Der Lichtsender 61 kann übrigens aus einer Fotodiode
und der Lichtempfänger 63 aus einer Fotozelle bestehen.
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Vorteilhaft ist außerdem, daß Lichtsender 61 bzw. Lichtempfänger 63
aus Infrarot-Sender bzw. Infrarot-Empfänger gebildet sind.