DE3730110A1 - Druckeinrichtung mit einem elektrothermisch betriebenen druckkopf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckeinrichtung gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zu deren Be­ trieb.

Druckeinrichtungen der eingangs genannten Art sind entweder als Thermotransfer-Druckeinrichtungen oder als Bubble-Jet-Druckein­ richtungen bekannt. Sie werden allgemein als elektrothermi­ sche oder thermoelektrische Drucker bezeichnet.

Bei Thermotransfer-Druckeinrichtungen wird über einen Heizele­ mente aufweisenden Thermokamm eine feste Farbe enthaltendes Farbband zeichenabhängig lokal erhitzt und so die Farbe zei­ chenpunktweise verflüssigt und auf einen hinter dem Farbband angeordneten Aufzeichnungsträger übertragen.

Bei Bubble-Jet-Tintendruckeinrichtungen, wie sie zum Beispiel in der deutschen Offenlegungsschrift 30 12 946 beschrieben wer­ den sind in einem Tintendruckkopf in Tintenkanälen eine Viel­ zahl von einzelnen, impulsweise ansteuerbaren Heizelementen enthalten. Diese Heizelemente werden von einer Schreibflüssig­ keit umspült und im Schreibbetrieb lokal erhitzt. Die Heizele­ mente erzeugen lokale Dampfblasen in der Schreibflüssigkeit, die den Ausstoß von Tintentröpfchen aus den Tintenkanälen be­ wirken.

Heizelemente von elektrothermisch betriebenen Druckern bestehen im allgemeinen aus Halbleiterwiderstandselementen, die impuls­ weise über einen Heizstrom angesteuert werden. Die mit derar­ tigen Druckern erzielbare Schreibgeschwindigkeit ist im wesent­ lichen begrenzt von der Größe der Restwärme eines Schreibvor­ ganges und durch deren Abfuhr. Bei hohen Schreibfrequenzen er­ wärmt sich der Schreibkopf, bis seine Funktion nicht mehr gewährleistet ist. Die von Umwelteinflüssen abhängige Grund­ temperatur des Schreibkopfes hat dabei einen wesentlichen Ein­ fluß.

Um eine sichere Betriebsweise von thermoelektrischen Druck­ köpfen sicherzustellen, war es bisher üblich, die Höhe der Schreibfrequenz auf Dauerbetrieb aller Schreib- bzw. Heizele­ mente auszulegen und die Heizdauer der Heizelemente den un­ günstigsten Betriebsbedingungen sowie Schreibwerkstoleranzen anzupassen.

So wird in der deutschen Offenlegungsschrift 36 12 469 eine elektrothermisch betriebene Druckeinrichtung beschrieben, bei der die Betriebsfrequenz des Tintendruckkopfes entsprechend der Temperatur verändert wird. Die Temperatur des Tintendruckkopfes wird dabei über einen im Kopf angebrachten Temperatursensor er­ faßt.

Eine derartige Temperaturmessung ist ungenau, weil sie im Prin­ zip nur die Durchschnittstemperatur aller Heizelemente erfaßt, nicht jedoch das Temperaturverhalten eines einzelnen Heizele­ mentes. Weiterhin hat eine derartige Temperaturmessung einen großen zeitlichen Nachlauf gegenüber der Wärmeabgabe der ein­ zelnen Heizelemente. Wird z.B. ein einzelnes Heizelement im Dauerbetrieb betrieben, so führt dies schnell zu einer lokalen Überhitzung, die Gesamtwärmeabgabe an den Kopf ist jedoch ge­ ring.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, bei einer Druckeinrich­ tung der eingangs genannten Art eine Einrichtung bereitzu­ stellen, die es ermöglicht, auch während des Druckbetriebes das Temperaturverhalten jedes einzelnen Heizelementes zu erfassen.

Diese Aufgabe wird bei einer Druckeinrichtung der eingangs ge­ nannten Art gemäß dem kennzeichnenden Teil des ersten Patentan­ spruches gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen gekennzeichnet.

Dadurch, daß eine den Zustandswechsel des Schreibmediums an jedem Heizelement erfassende Sensoreinrichtung vorgesehen ist, die die beim Zustandswechsel auftretende Leitwertänderung der Heizelemente durch Strommessung erfaßt und abhängig davon ein Sensorsignal generiert, läßt sich ein Schreibkopf mit mehreren derartigen Heizelementen optimal ansteuern.

Die Erfassung des Zustandswechsels über die Leitwerterfassung entspricht einer selektiven Heizelementetemperaturmessung.

Kennt man aber den Erhitzungsgrad der einzelnen Heizelemente, so kann man entsprechend der momentanen thermischen Belastung erheblich höhere Schreibfrequenzen zulassen, ohne an Zuverlässigkeit zu verlieren.

Deaktiviert man die Heizelemente abhängig vom festgestellten Zustandswechsel dadurch, daß man den Heizstrom rechtzeitig ab­ schaltet, so ergibt sich eine geringere thermische Belastung und damit eine höhere Schreibgeschwindigkeit bei gleichzeitigem Betrieb aller Heizelemente.

Die Schreibgeschwindigkeit läßt sich dadurch dynamisch der thermischen Belastung anpassen, wobei auch die anderen Tempera­ turkomponenten, wie Umgebungstemperatur, Temperatur der Schreibflüssigkeit etc. automatisch im Betrieb berücksichtigt werden.

Da gemäß der Erfindung das Temperaturverhalten jedes einzelnen Heizelementes erfaßt wird, läßt sich die Betriebsfrequenz des Druckkopfes in Abhängigkeit von dem thermisch am stärksten belasteten Element steuern.

Es ist außerdem über den Zustandswechsel möglich, die Funktionsfähigkeit des einzelnen Heizelementes zu überwachen.

Über die Feststellung des Zustandswechsels läßt sich außerdem bei der Herstellung des Druckkopfes die Aufheizzeit bei einer vorgegebenen Spannung messen und als Abgleichwert für eine statische, sowie als Ausgangswert für eine dynamische Anpassung der Heizdauer verwenden.

Aus der festgestellten Betätigungsfolge der Heizelemente läßt sich die thermische Belastung errechnen und die Heizdauer dynamisch anpassen.

Da bei steigender Temperatur die Aufheizzeit der Heizelemente bis zum Zustandswechsel immer geringer wird, läßt sich gemäß einer Ausführungsform der Erfindung diese Aufheizzeit in ein­ facher Weise zum Steuern der Schreibgeschwindigkeit und zur Funktionsüberwachung verwenden.

Wird z.B. die festgelegte Mindestaufheizzeit infolge zu starker Erwärmung unterschritten, wobei dies durch einfachen Vergleich mit einem gespeicherten Mindestwert geschehen kann, so kann dieser Vergleichsvorgang sofort zur Steuerung der Betriebsfre­ quenz verwendet werden.

Die nicht zu unterschreitende Mindestaufheizzeit läßt sich in einfacher Weise bei einem Testlauf bei definierter Kopftemperatur feststellen. Daraus läßt sich gegebenenfalls ein in einer Auswerteschaltungsanordnung verwendeter und gespeicherter Grenzwert ableiten.

Von besonderer Bedeutung ist die Erfindung für die Feststellung des Zustandswechsels in Tintendruckeinrichtungen (sog. Bubble- Jet-Druckeinrichtungen). Die Feststellung des Zustandswechsels Gas-flüssig, d.h. des Taupunktes bzw. des Zeitpunktes des Zu­ sammenfallens der Gasblase vermittelt den Zeitpunkt für die Steuerung des nächsten Heizzyklus.

Damit können Totzeiten vermieden und das Betriebsverhalten exakt erfaßt und optimiert werden.

Werden in derartigen Tintendruckköpfen Tinten unterschiedlicher Konsistenz und unterschiedlichem Verdampfungs- und Kondensa­ tionsverhalten verwendet, so läßt sich deren unterschiedliches Temperaturverhalten über die Feststellung des Zustands des Zeitpunktes des Zustandswechsels feststellen und über entspre­ chend ausgebildete Kompensationseinrichtungen ausgleichen.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen dar­ gestellt und wird im folgenden beispielsweise näher beschrie­ ben. Es zeigen

Fig. 1 ein schematisches Diagramm der Veränderung des Leit­ wertes der Heizelemente in Abhängigkeit von der Zeit bei der Tröpfchenerzeugung, dargestellt durch die Stromänderung über die Zeit;

Fig. 2 ein schematisches Diagramm der Abhängigkeit der Ver­ dampfungs- und Kondensationsparameter von der Spritzfrequenz;

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfin­ dung für einen Bubble-Jet-Drucker und

Fig. 4 und 5 schematische Darstellungen der Erfassung der Zu­ standswechsel in der Fertigung durch eine druckerunabhängige Sensoreinrichtung sowie das Erfassen der im Druckkopf gespei­ cherten Abgleichwerte im Drucker.

Bei Bubble-Jet-Tintenschreibwerken, wie sie z.B. in der deutschen Offenlegungsschrift 30 12 946 beschrieben sind, wer­ den Tintentropfen durch Dampfblasen ausgestoßen. Zur Erzeugung eines Tropfens verdampft man Tinte auf einer sehr kleinen Heizfläche. Die entstehende Dampfblase vergrößert sich und drückt die noch flüssige Tinte aus der Düse. Anschließend kon­ densiert die Blase und fällt zusammen. Die Heizelemente be­ stehen dabei aus tintenresistenten Widerstandselementen, vor­ zugsweise aus Halbleitermaterial, die über einen Rechteck­ spannungsimpuls definierter Höhe angesteuert werden. Dies kann z.B. durch Anschalten an eine Versorgungsspannung geschehen. Dabei ist zu beobachten, daß die Größe der ausgestoßenen Tropfen bzw. deren Geschwindigkeit abhängig ist von der Heiz­ leistung, d.h. im wesentlichen von der Höhe des Spannungsim­ pulses. Bei konstantem Spannungsimpuls ist die Dauer des an­ gelegten Impulses insoweit ohne Einfluß auf die Größe des Tröpfchens, als bei Erreichen der Siedetemperatur der Tinte am Heizelement die Dampfblasenbildung automatisch abläuft, da aufgrund der Gasbildung am Heizelement eine weitere Wärme­ zufuhr im Prinzip unterbrochen wird.

Der Übergang, d.h. die Zustandsänderung von flüssig in gas­ förmig bewirkt eine schnellere Änderung des Widerstands- bzw. Leitwertes am Heizelement. Dasselbe gilt für den Kondensa­ tionszeitpunkt der Dampfblase, einem Zeitpunkt, in dem die Dampfblase zusammenfällt und erneut Tinte die Heizelemente umhüllt.

Diese Dampfblasenbildung und Kondensation und die damit zu­ sammenhängende Leitwertänderung am Heizelement ist in der Fig. 1 dargestellt. Die Fig. 1 zeigt im Prinzip die normierte Darstellung der Veränderungen des Leitwertes des Heizelementes, ausgedrückt durch die Stromänderung Δ J im Heizelement in Ab­ hängigkeit von der Zeit T, wenn man einen konstanten Erreger­ puls definierter Länge anlegt. Die Stromänderung Δ J ist bezogen auf den Anfangsstromwert bei Heizbeginn.

An ein Halbleiterheizelement eines handelsüblichen Bubble-Jet- Druckkopfes wird zum Zeitpunkt T 1 ein Rechteckimpuls von einer Impulsspannungshöhe von 22,5 V und einer Dauer von 6 µs ange­ legt. Aus der normierten Darstellung erkennt man, daß die Stromänderung und damit die Leitwertänderung bis zum Zeitpunkt der Dampfblasenbildung TV infolge der Erhitzung etwa einen √T-Verlauf zeigt. Zum Zeitpunkt der Dampfblasenbildung TV ist ein Knick in der Kurve zu beobachten, da infolge der verringer­ ten Wärmeabfuhr am Heizelement dieses sich jetzt stärker er­ hitzt und damit der Leitwert sich schneller verändert. Der Ver­ dampfungszeitpunkt ist dabei definiert durch die Verdampfungs­ zeit TV und den Verdampfungsleitwert gemessen über die Strom­ änderung Δ JV.

Zum Zeitpunkt T 3 ist der Impuls abgeschaltet, das Heizelement kühlt sich wieder ab und zum Zeitpunkt TK kondensiert die Dampfblase. Dies verändert die Leitwertänderungsgeschwindigkeit und verursacht damit einen erneuten Knick in der Leitwertkurve. Der Kondensationszeitpunkt ist dabei definiert durch die Strom­ änderung Δ JK zum Kondensationszeitpunkt TK.

In der Fig. 2 ist nun die Abhängigkeit der Verdampfungs- und Kondensationsparameter in Abhängigkeit von der Spritzfre­ quenz F dargestellt. Die Ordinate bezeichnet die einerseits durch die Werteskala 1-10 die Stromänderungswerte Δ I und den Verdampfungszeitpunkt TV sowie andererseits durch die Werte­ skala 27-35 die Kondensationszeit TK. Die Abszisse die Be­ triebsfrequenz F in logarithmischer Darstellung. Die Dauerbe­ triebsfrequenz des hier beschriebenen Tintendruckkopfes liegt bei 1,2 kHz (FD).

Mit steigender Spritzfrequenz F nimmt die Schreibkopftemperatur zu. Die Verdampfungs- und Kondensationstemperaturen verhalten sich dagegen wie Fixpunkte. Deswegen wird der Abstand der Grundtemperatur zu den Verdampfungs- und Kondensationstempera­ turen bei hohen Frequenzen geringer, was sich in den fallenden Strom- bzw. Leitwertänderungen Δ IV, Δ IK der Verdampfungs­ punkte bzw. der Kondensationspunkte zeigt. Darüber hinaus ver­ ringert sich die Zeit TV, bis die Verdampfung eintritt. Die Zeit bis zur vollständigen Kondensation TK verlängert sich da­ gegen mit zunehmender Grundtemperatur.

Erfaßt man nun gemäß der Erfindung die am Verdampfungszeitpunkt und dem Kondensationszeitpunkt festzustellende Leitwert- bzw. Widerstandsänderung und damit den Zustandswechsel des Schreib­ mediums über einen Sensor, so ist die festgestellte Verdampfungs­ zeit TV vom Heizbeginn bis zum Verdampfungszeitpunkt bzw. die Kondensationszeit TK ein Maß für den Erhitzungsgrad der Heiz­ elemente und es findet mit Erfassung des Zustandswechsels im Prinzip eine Temperaturmessung durch Zeitmessung statt.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Zustandswechsel des Schreibmediums anhand eines Bubble-Jet- Druckers beschrieben. Die Erfindung läßt sich jedoch auch zur Erfassung des Zustandswechsels bei Thermotransfer-Druckeinrich­ tungen verwenden, um damit z.B. den Erhitzungsgrad und den Betriebszustand der einzelnen Heizelemente des Thermokammes erfassen zu können.

Die Erfassung der Zustandswechsel und damit im Prinzip die Erfassung der Temperatur bzw. des Temperaturverhaltens der einzelnen Heizelemente läßt sich nun für verschiedene Steue­ rungs- und Regelungszwecke am Drucker ausnutzen.

Durch Feststellung der Verdampfungszeit während des Betriebes läßt sich die Heizenergie in einfacher Weise begrenzen. Der Heizimpuls kann sofort nach dem Verdampfen abgeschaltet werden. Eine unnötige Erwärmung des Schreibkopfes wird gerade bei hohen Frequenzen vermieden. Bei dem dargestellten Beispiel der Fig. 1 läßt sich z.B. die Heizdauer um 2 µs verkürzen. Bei hohen Frequenzen sind es 3 µs. Das bedeutet eine Verringerung der thermischen Belastung des Schreibkopfes auf bis zu 40% der sich original Einstellenden.

Bei gleichem Schreibkopf ist durch dynamisches Abschalten des Heizimpulses eine über 2-fache Dauerschreibgeschwindigkeit gegenüber dem Stand der Technik erreichbar. Geht man von einem normalen Ausdruck von alphanumerischen Zeichen aus, bei denen weniger als 5% der Fläche tatsächlich bedruckt werden, beträgt die durch die Erfindung erreichbare Steigerung der Geschwin­ digkeit etwa den Faktor 10. Die unterschiedliche Belastung der einzelnen Elemente ist hier schon enthalten.

Weiterhin ist mit der Erfindung eine Funktionsprüfung der einzelnen Heizelemente im Betrieb möglich. Tritt z.B. kein Knick in der den Leitwert repräsentierenden Stromänderungs­ kurve Δ J (Fig. 1) bei Erhitzung auf, so ist dies ein Zeichen, daß keine Dampfblase erzeugt wurde. Ein derartiger Funktions­ ausfall kann dann angezeigt werden.

Weiterhin ist es mit der Erfindung möglich, die Schreibge­ schwindigkeit der thermischen Belastung anzupassen. Dies kann z.B. dadurch geschehen, daß die Zeit bis zum Zustandswechsel gemessen wird und nach dem Vergleich mit einem Grenzwert die Druckgeschwindigkeit gesteuert wird. Der Grenzwert läßt sich bei einem Testlauf erfassen und entsprechend optimieren. Da außerdem die Temperaturbelastung der Heizelemente für jedes Heizelement einzeln gemessen wird, läßt sich die Schreibfre­ quenz nach dem thermisch am stärksten belasteten Heizelement steuern.

Es läßt sich außerdem aus der festgestellten Folge der Betäti­ gungen der Heizelemente die thermische Gesamtbelastung des Druckkopfes berechnen und das Ergebnis zur Geschwindigkeits­ steuerung verwenden.

Insgesamt gesehen ist mit der Erfindung eine dynamische Anpas­ sung der Schreibgeschwindigkeit möglich.

Diese dynamische Anpassung der Schreibgeschwindigkeit wird nun im folgenden anhand dem Blockschaltbild der Fig. 3 beschrie­ ben.

Ein hier nicht im einzelnen dargestellter Bubble-Jet-Drucker enthält einen Schreibkopf 10 mit einer der Düsenzahl ent­ sprechenden Anzahl von Heizelementen 11. Der Tintendruckkopf 10 wird über eine hier nicht dargestellte Mechanik im Schreibbe­ trieb zeilenweise entlang von einem Aufzeichnungsträger 12 bewegt und abhängig von den aus einer Datenquelle D - die z.B. ein Rechner sein kann - über eine im Drucker enthaltene Zentral­ steuerung ZS angesteuert. Die Zentralsteuerung ZS ist in üb­ licher Weise aufgebaut, z.B. entsprechend der in der deutschen Offenlegungsschrift 36 12 469 beschriebenen, und steuert die Ansteuerung der Heizelemente 11 durch Abgabe von Ansteuerim­ pulsen 13. Außerdem steuert sie die Bewegung des Druckerwagens und den Papiervorschub über die Motorsteuerung MS.

Zum Erkennen des Verdampfungszeitpunktes an den Heizelementen ist erfindungsgemäß eine Sensoreinrichtung S vorgesehen.

Weiterhin eine Auswerteanordnung AA, die den festgestellten thermischen Zustand der einzelnen Heizelemente auswertet und einer Verknüpfungsanordnung VA zuleitet. Die Verknüpfungsan­ ordnung VA führt die Auswerteergebnisse sämtlicher Heizelemente 11 zusammen und generiert ein die Druckgeschwindigkeit (Be­ triebsfrequenz) steuerndes Signal, das der Zentralsteuerung ZS zugeleitet wird.

Die Funktion der einzelnen Baugruppen ist dabei wie folgt: Der von der Zentralsteuerung ausgehende Ansteuerimpuls 13 wird einer Zähleinrichtung 14 in der Auswerteanordnung AA zugeführt und damit ein Zähler 14 zurückgesetzt. Der Ansteuerimpuls 13 setzt weiterhin ein RS-Flip-Flop 15 über den Rücksetzeingang R dynamisch zurück. Der Ausgang des Flip-Flops 15 liegt am Ein­ gang eines UND-Gliedes 16 an, dessen anderer Eingang wiederum durch den Ansteuerimpuls 13 beaufschlagt ist. Ein so generier­ tes Verknüpfungssignal wird einerseits über ein Quarz 17 ge­ taktetes UND-Glied 18 dem Zähler 14 zugeführt und setzt diesen in Betrieb, andererseits gelangt es über eine Treiberstufe 19 verstärkt an einen Differentialtransformator 20, wodurch über eine Spannungsquelle 21 ein Heizstrom im Heizelement 11 und in einem Vergleichswiderstand 22 erzeugt wird. Der Vergleichswi­ derstand 22 hat etwa die Größe des Widerstandes des Heizelemen­ tes 11 und kann z.B. aus Kompensationsgründen im Tintendruck­ kopf 10 aber getrennt von den Heizelementen 11 angeordnet sein. Der entstehende Strom im Heizelement 11 wird von dem Strom durch den Vergleichswiderstand 22 in dem Differentialtransfor­ mator 20 subtrahiert und das so entstandene Signal über ein Filternetzwerk 23 gefiltert.

Da sich der Leitwert des Heizwiderstandes 11 beim Erwärmen ändert, entsteht ein entsprechend gefiltertes Wechselsignal am Eingang eines Verstärkers 24. Dieses verstärkte und über einen Hochpaß 25 gefilterte Signal wird einem Analogkomparator 26 zugeführt. Zwischen Komparator 26 und Flip-Flop 15 ist ein Zeitfilter 27 angeordnet, das ein Zeitglied 28 und ein Ver­ knüpfungsglied 29 enthält.

Das Komparatorsignal wird erst nach der Zeit t ab Auslösung des Heizimpulses über den Impuls 13 an das RS-Flip-Flop 15 verknüpft durch das UND-Glied 29 durchgeschaltet, wobei ein Komparatorsignal zum Zeitpunkt der Verdampfung auftritt ("High"-Signal).

Zum Verdampfungszeitpunkt wird das RS-Flip-Flop 15 rückgesetzt und so der Zähler 14 gestoppt. Der Zählerstand entspricht damit der Heizzeit. Durch das Setzen des RS-Flip-Flops 15 über das Komparatorsignal wird gleichzeitig der Treiber 19 abgeschaltet und damit das Heizelement 11. Die Heizenergie wird damit auf das notwendige Maß begrenzt.

Tritt ein Komparatorsignal nicht auf, so ist das Heizelement 11 defekt und es kann aus dem noch nicht zurückgesetzten Zustand des Flip-Flop 15 ein Fehlersignal abgeleitet werden und zwar über eine entsprechende Fehlererkennungsanordnung 30 durch Ver­ gleich des Impulses 13 mit dem Ausgang des RS-Flip-Flops 15. Dieses Fehlersignal kann zur Fehleranzeige z.B. auf einem Dis­ play 31 verwendet werden.

In der Auswerteanordnung AA wird der der Heizdauer resultie­ rende Zählerstand 14 über einen Komparator 32 mit einem in ei­ nem Speicher 33 gespeicherten Grenzwert verglichen. Dieser im Speicher 33 gespeicherte Grenzwert stellt einen minimal zu­ lässigen Wert der Heizdauer dar. Er wird vor dem Druckbetrieb in einem Testlauf aus der Heizdauer im kalten Zustand bestimmt und beträgt z.B. 90% dieser Heizdauer. Dieser Testlauf wird z.B. bei der Fertigung des Tintendruckkopfes durchgeführt.

Wird der im Speicher 33 gespeicherte Grenzwert unterschritten, so liefert der Digitalkomparator 32 ein Signal an die Ver­ knüpfungsanordnung VA, die in diesem Fall aus einem Mehrfach- ODER-Gatter besteht und die die einzelnen Kanäle, d.h. die einzelnen Auswerteanordnungen der verschiedenen Heizelemente zusammenführt.

Wird der Grenzwert in einem Kanal unterschritten, so liefert der Digitalkomparator 32 ein Signal an das Mehrfach-ODER-Gatter VA, das die Druckgeschwindigkeit über die Zentralsteuerung langsamer schaltet. Die übrigen Eingänge des ODER-Gatters sind mit den Komparatorausgängen der weiteren Heizelemente verbunden. Das jeweils am stärksten belastete Heizelement bestimmt so die Druckgeschwindigkeit.

In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wurde im Sensor S ein der Leitwertänderung entsprechendes Signal mit Hilfe eines Ver­ gleichswiderstandes eines Differentialtransformators erzeugt. Anstelle derartiger Analogelemente lassen sich jedoch auch andere Elemente verwenden, z.B. ein digitaler Kurvenvergleich o.ä., so daß auf Transformatoren verzichtet werden kann.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist die Sensoreinrichtung S im Drucker integriert. Es ist jedoch auch möglich mit Hilfe einer druckerunabhängigen Sensoreinrichtung bei der Herstellung des Druckkopfes den Zustandswechsel der Heizelemente zu erfassen und als Abgleichwert jedem einzelnen Druckkopf zuzuordnen. Dies kann z.B. entsprechend der Fig. 4 dadurch geschehen, daß in einem Test-Schreibbetrieb in der Fertigung der Zustandswechsel des Schreibmediums am Heizelement in der beschriebenen Weise mit Hilfe eines Normimpulses durch Strommessung erfaßt und dabei die Heizdauer der Heizelemente bis zum Zustandswechsel gemessen wird. Diese Heizdauer wird dann als Abgleichwert in irgendeiner Form auf dem Tintendruck­ kopf codiert gespeichert, z.B. in einen Speicher M oder als ein in seinem Wert veränderbares Abgleichelement (ein Potentiometer oder ähnliches). Nach dem Einbau dieses so codierten Tinten­ druckkopfes in den Drucker faßt eine entsprechende Fühleinrich­ tung FE (Fig. 5), die z.B. aus einer üblichen Speicher-Leseein­ richtung bestehen kann, diesen Abgleichwert und führt ihn in deco­ dierter Form der Auswerteinrichtung AA im Drucker P zu. Wird nun der Drucker mit dem entsprechenden Normimpuls betrieben, entspricht dies den Test-Schreibbetriebsbedingungen und die festgestellten Werte des Zustandswechsels können in der be­ schriebenen Weise zur Steuerung des Druckers, z.B. hinsicht­ lich Heizdauerbegrenzung und Schreibgeschwindigkeit verwen­ det werden. Dabei wird davon ausgegangen, daß sich das Be­ triebsverhalten des Schreibkopfes im Betrieb über die Zeit nicht wesentlich verändert.

Claims (13)

1. Druckeinrichtung mit einem elektrothermisch betrie­ benen Druckkopf (10), der eine Vielzahl von einzeln impuls­ weise ansteuerbaren Heizelementen (11) aufweist, wobei im Schreibbetrieb über die Heizelemente (11) ein Schreibmedium zeichenabhängig lokal erhitzt und durch Auslösen eines Aggregatzustandswechsels auf einen Aufzeichnungsträger (12) übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Zustandswechsel des Schreibmediums an den Heizelementen (11) erfassende Sensoreinrichtung (S) vorgesehen ist.

2. Druckeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (S) jeder Druckeinrichtung zugeordnet ist.

3. Druckeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (S) als separate druckerunabhängige Einrichtung ausgebildet ist.

4. Druckeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sen­ soreinrichtung (S) zur Bestimmung des Zeitpunktes des Zu­ standswechsels die beim Zustandswechsel auftretende Leitwert­ änderung (IV) der Heizelemente (11) durch Strommessung erfaßt und ein dem Zeitpunkt des Zustandswechsels zugeordnetes Sen­ sorsignal generiert.

5. Druckeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schalteinrichtung vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von dem durch die Sensoreinrichtung (S) erfaßten Zeitpunkt des Zu­ standswechsels die Heizelemente (11) deaktiviert.

6. Druckeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meß­ einrichtung vorgesehen ist, die die zwischen Heizbeginn und Zustandswechsel liegende Zeit erfaßt.

7. Druckeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung einen über die Heizimpulse und die Sensorimpulse ansteuerbaren Zähler (14) aufweist.

8. Druckeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aus­ werteeinrichtung (AA) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von einem festgestellten Zustandswechsel des Schreibmediums und damit dem Temperaturverhalten der Heizelemente (11) die Be­ triebsfrequenz des Druckkopfes (10) steuert.

9. Druckeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswerteeinrichtung (AA) einen Grenzwertspeicher (33) zur Aufnahme eines Heizzeit-Grenzwertes aufweist und daß ein Vergleicher (32) vorgesehen ist, der die von der Meßeinrichtung bereitgestellte aktuelle Heizzeit mit dem zugeordneten Heiz­ zeitgrenzwert vergleicht und in Abhängigkeit davon die Betriebs­ frequenz der Druckeinrichtung steuert.

10. Druckeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswerteeinrichtung (AA) derart ausgestaltet ist, daß sie das Temperaturverhalten sämtlicher Heizelemente (11) er­ faßt und in Abhängigkeit von dem thermisch am stärksten belasteten Heizelement die Betriebsfrequenz der Druckeinrich­ tung steuert.

11. Druckeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck­ kopf (10) als Tintendruckkopf ausgebildet ist und die Sensor­ einrichtung (S) den Zustandswechsel der Schreibflüssigkeit bei der Dampfblasenerzeugung und/oder der Dampfblasenkondensation erfaßt.

12. Verfahren zum Betrieb einer elektrothermischen Druckein­ richtung gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

• - über eine Sensoreinrichtung (S) wird der Zustandswechsel des Schreibmediums durch Strommessung am Heizelement (11) im Schreibbetrieb erfaßt,
• - die Zeit (TV) von der Erregung des Heizelementes (11) bis zum Zustandswechsel wird gemessen,
• - in Abhängigkeit von der gemessenen Zeit (TV) wird der Drucker insbesondere hinsichtlich Fehlererkennung, Heizdauerbegrenzung und Schreibgeschwindigkeit gesteuert.

13. Verfahren zum Betrieb einer elektrothermischen Druckeinrichtung gemäß Anspruch 3, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

• - über eine druckerunabhängige Sensoreinrichtung (S) wird der Zustandswechsel des Schreibmediums am Heizelement (11) unter Normbedingungen erfaßt und die Heizzeit gemessen.
• - die Heizzeit wird in codierter Form auf dem Tintendruck­ kopf gespeichert (M).
• - eine dem Drucker zugeordnete Fühleinrichtung (FE) erfaßt die codierte Heizzeit jedes Tintendruckkopfes.