DE3035863A1

DE3035863A1 - Tintenschreiber und verfahren zu dessen betrieb

Info

Publication number: DE3035863A1
Application number: DE19803035863
Authority: DE
Inventors: Themos C. San Gabriel Calif. Anestos
Original assignee: Exxon Research and Engineering Co
Current assignee: ExxonMobil Technology and Engineering Co
Priority date: 1979-09-24
Filing date: 1980-09-23
Publication date: 1981-04-02
Also published as: GB2059355A; JPS5655264A; US4241357A

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Tintenschreiber sowie auf ein Verfahren zu dessen Betrieb, insbesondere auf die Bestimmung der Gegenwart von Tinte an der öffnung einer Tintendüse.

Tintendüsen der verschiedensten Art, einschließlich Impulsdüsen, müssen von Zeit zu Zeit aufgefüllt und/oder gereinigt werden. Beim Auffüllen wird, um die Tintendüse zum Schreiben vorzubereiten, dieser Tinte zugeführt. Hierbei wird die Tintendüse aufgefüllt, bis Tinte an der öffnung der Tintendüse austritt. Ähnlich wird beim Reinigen der Tintendüse dieser Tinte zugeführt, bis sie aus ihrer öffnung austritt.

In manchen Fällen, insbesondere beim Auffüllen einer Impuls-Tintendüse, ist es wünschenswert, zu wissen, wann die Tintendüse vollständig aufgefüllt ist, das heißt, wenn an der Öffnung der Tintendüse Tinte erscheint, so daß mit dem Auffüllen aufgehört werden kann, bevor Tinte aus der öffnung austritt. Zusätzlich ist es wünschenswert, mit dem Auffüllen so rechtzeitig aufzuhören, daß die Ansammlung einer großen Tintenmenge an der öffnung vermieden wird, was nach dem Einschalten der Tintendüse zu Klecksen auf dem Schreibmedium führen könnte.

Es wurde bereits versucht, die zum Auffüllen verwendete Tintenmenge zu steuern und dadurch ein Ausfließen und/oder eine unerwünschte Ansammlung von Tinte an der öffnung der Tintendüse zu verhindern. Beispielsweise ist aus der US-PS 2 997 180 eine automatische Auffülleinrichtung für einen Tintenschreiber bekannt, die eine beim

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Auffüllen zur Zufuhr von Tinte zur Tintendüsenöffnung verwendete Blase vorbestimmter Größe enthält. Die Größe der Blase muß jedoch sorgfältig eingestellt werden, um die Zufuhr der richtigen Tintenmenge zu gewährleisten, die in Abhängigkeit vom Aufnahmevermögen des Tintenbehälters, der Tintendüse und der Verbindung zwischen Tintenbehälter und Tintendüse variiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, festzustellen, wann die Tinte erstmalig aus der öffnung einer Tintendüse austritt, bevor eine wesentliche Tintenmenge aus der öffnung austritt oder ejiziert wird. Diese Bestimmung soll während des Auffüllens und/oder Reinigens einer Tintendüse erfolgen, wobei diese Bestimmung und die Regelung des Auffüll- und/oder Reinigungsvorganges einer Tintendüse entsprechend dieser Bestimmung erfolgen soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe enthält der erfindungsgemäße Tintenschreiber eine Tintendüse zur Abgabe von Tintentröpfchen und eine Einrichtung zur Zufuhr von Tinte aus dem Tintenbehälter zur Tintendüse. Mit der öffnung der Tintendüse ist ein Impedanzfühler verbunden, der sich aus der Gegenwart oder Abwesenheit einer Tintenmenge an der Düsenöffnung ergebende Impedanzänderungen erfaßt.

In einer bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Tintenschreibers ist ausreichend nahe an der Tintendüsenöffnung ein Element angeordnet, derart, daß ein Tintentröpfchen gleichzeitig die Tintenschreiberöffnung und das Element berührt; der Impedanzfühler ist elektrisch mit dem Element verbunden, so daß Impedanzänderungen zwischen Tintendüsenöffnung und Element erfaßt werden, die durch die Gegenwart oder Abwesenheit von Tinte dargestellt werden. Vorzugsweise enthält das Element ein leitfähiges Material und eine neben der Tintendüsenöffnung angeordnete öffnung, durch die aus der Tintendüsenöf fnung austretende Tröpfchen hindurchtreten können. Das Element ist ausreichend nahe an der öffnung angeordnet, so daß die sich an der Tintendüsenöffnung ansammelnde Tinte das leitfähige Element berührt, bevor sich an der Tintendüsenöffnung eine unerwünscht große Tintenmenge ansammelt.

Gemäß einem wesentlichen Merkmal der Erfindung enthält die Zufuhreinrichtung eine Auffüll- und/oder Reinigungseinrichtung, die
gewährleistet, daß die Tintendüse vor dem Einschlten ausreichend
mit Tinte versorgt wird.

Nach einem weiteren wichtigen Merkmal der Erfindung ist die Auffüll- und/oder Reinigungseinrichtung derart mit dem Impedanzfühler gekoppelt, daß das Auffüllen und/oder die Reinigung gesteuert und unterbrochen wird, wenn der Impedanzfühler die Gegenwart von Tinte an der Tintendüsenöffnung erfaßt.

Zur Steuerung der sich an der Tintendüsenöffnung ansammelnden Tintenmenge ist es wichtig, den Abstand zwischen dem leitfähigen Element und der Tintendüsenöffnung sorgfältig beizubehalten, da er in einer Beziehung zur Größe der Tintendüsenöffnung steht. Auch sollte die Größe der öffnung im leitfähigen Element gegenüber.der "3röße
der Tintendüsenöffnung und der Abstand zwischen leitfähigem Element und Tintendüsenöffnung in bestimmter Weise eingestellt werden. ,.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das schematische Blockschältbild eines be.-~

vorzugten, Tintenschreibers,

Fig. 2 die Einzelheit 2 der Fig. 1 und

Fig. 3 - das Blockschaltbild des in Fig. 1 schema-"

tisch ,gezeigten Auf f üllmechanismus ,

Gemäß Fig. 1 -enthält ein Tintenbehälter 10 die einer Tintendüse 14 zuzuführende Tinte 12. Die Einrichtung zur Zufuhr der Tinte zur
Tintendüse 14 enthält Schläuche 16 und 18 und eine zwischen diese

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geschaltete Auffüll-VReinigungseinrichtung 20. Bei der Tintendüse 14 handelt es sich um eine Impulsdüse mit einem ein zylindrisches Rohr 24 mit einer an dessen einem Ende vorgesehenen öffnung 26 umgebenden Wandler 22 zum Ausspritzen eines Stromes von Tintentröpfchen 28 auf ein Schreibmedium 30.

Erfindungsgemäß ist ein leitfähiges Element 32 mit einer Öffnung 34 vorgesehen, die sich neben der öffnung 26 der Tintendüse 14 befindet. Das leitfähige Element 32 dient zusammen mit einem Impedanzfühler 36 dazu, festzustellen, wann sich durch das Auffüllen mittels der Auffüll- und Reinigungseinrichtung 20 eine angemessene Tintenmenge an der öffnung 26 angesammelt hat. Sobald sich eine bestimmte Tintenmenge angesammelt hat, gibt der Impedanzfühler 36 ein Signal an die Auffüll-/Reinigungseinrichtung 20 und das Auffüllen bzw. die Reinigung wird unterbrochen, so daß die Tintendüse 14 eingeschaltet werden kann, um den in Fig. 1 gezeigten Tintenstrom 28 zu erzeugen.

Die räumlichen Verhältnisse zwischen Tintendüse 14 und leitfähigem Element 32 sind in Fig. 2 genauer gezeigt. Eine erste Abmessung A stellt die minimale Querschnittsabmessung der öffnung 34 im leitfähigen Element 32 dar; bei einer kreisflächenförmigen.öffnung ist dies deren Durchmesser. Eine Abmessung B stellt den Abstand zwischen der öffnung 26 in der Tintendüse 14 und dem leitfähigen Element dar. Diese Messung erfolgt zwischen dem vordersten Teil des rohrförmigen Elements 24, der die öffnung 26 begrenzt, und dem hintersten Teil des leitfähigen Elements 32 an der öffnung 34. Eine dritte Abmessung C stellt die maximale Querschnittsabmessung der öffnung dar, bei der es sich im Falle einer kreisflächenförmigen öffnung um deren Durchmesser handelt. Eine vierte Abmessung ist die maximale Querschnittsabmessung oder der Durchmesser D eines Tröpfchens der verwendeten Tinte, das an der Öffnung 26 des zylindrischen Rohrs 24 hängen bleibt, ohne unter der Schwerkraft und/oder unter den auf dasselbe einwirkende Trägheitskräften herabzufallen; D wird als Tropfendurbhmesser bezeichnet.

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Vorzugsweise sollte A größer als der Durchmesser der von der Tintendüse abgegebenen Tintentröpfchen sein, der wiederum in den meisten Fällen nicht größer als 2C ist, und kleiner als D. Vorzugsweise ist A größer als 2C und D/2. Die Abmessung B kann im Bereich 2C bis D gewählt werden und ist vorzugsweise größer als 2C und D/2.

Bei Anwendung der Abmessungen A und B in den erwähnten Bereichen gegenüber C und D ist es möglich, die Tintenmenge 38, die sich an der Öffnung 26 ansammelt, mit ausreichender Genauigkeit einzustellen, um beispielsweise eine vollständige Auffüllung der Tintendüse 14 zu gewährleisten und gleichzeitig ein Austreten der Tinte oder die Ansammlung einer zu großen Tintenmenge zu verhindern, die beim Einschalten der Tintendüse 14 zu unerwünschten Markierungen führen könnte.

Ein beweglicher Wischer 37, beispielsweise der Anker eines Elektromagneten, ist in Richtung des Pfeils- E zur öffnung 26 beweglich; hierdurch läßt sich die Tinte 38 vor dem Schreiben entfernen. Dies ist auch auf andere Weise möglich.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Auffülleinrichtung 20, die durch den Fühler 36 gesteuert werden kann. Die Auffülleinrichtung 20 enthält eine Blase 40, die mit der Verbindungsstelle zwischen den Schläuchen 16 und 18 verbunden ist. Die Blase 40 ist zur Aufnahme einer vorbestimmten Tintenmenge 40 ausgelegt, die größer ist als die zum Auffüllen oder Reinigung der Tintendüse 14 unter allen Umständen notwendige Menge. Die Blase 40 befindet sich zwischen einer Auflage 42 und einem Kolben 44, der am Anker 46 eines Elektromagneten 48 befestigt ist. Der Elektromagnet 48 wird durch einen Generator 50 gespeist, der eine Sägezahnspannung liefert, wenn er über einen Schalter 52 mit einer Spannungsquelle 54 verbunden wird. Wird vom Fühler eine vorbestimmte Tintenmenge erfaßt, so wird die Spannungszufuhr von der Spannungsquelle 54 durch den

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Schalter 52 unterbrochen und die Erzeugung der Sägezahnspannung beendet.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf die in Fig. 3 gezeigte Anordnung beschränkt ist. Statt dessen kann eine Vielzahl von Auffüllanordnungen verwendet werden, um der Düse vom Tintenbehälter Tinte zuzuführen. Ebenso ist die Erfindung nicht auf eine Impuls-Tintendüse beschränkt, sondern läßt sich beispielsweise auch auf eine kontinuierlich arbeitende Tintendüse anwenden. Ferner ist die Erfindung nicht auf die Erfassung der Impedanzänderung durch eine Widerstandsanordnung beschränkt. Insbesondere kann die Erfassung auch durch überwachung der Kapazitätsänderung erfolgen, wobei ein dem Element 32 der Fig. 1 und 2 ähnliches Element verwendet wird. Bei kapazitiver Erfassung beschreibt die Kapazität zwischen Tintenöberfläche und Element 32 die Stellung des Meniskus der Tinte. Da die Kapazität sich kontinuierlich mit der Stellung des Meniskus gegenüber dem Element 32 ändert, kann das Auffüllen in brauchbarer Weise unterbrochen werden, kurz bevor der Meniskus das Element 32 berührt. Die Kapazität zwischen Tintenoberfläche und dem Element 32 läßt sich mit Hilfe einer aus den US-PSn 3 706 980 und 3 781 672 bekannten Schaltung bestimmen.'

t ->

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Leerseite

Claims

SCHIFF ν. FÜNER STRtKL SCnÜHEL-huPr EBBINGHAUS FINCK

POSTADRESSE: POSTFACH Θ5Ο16Ο. D-8OOO MÖNCHEN B5

ALSO PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORETHE EUROPEAN PATENT OFFICE

KARL LUDWIS SCHIFF (1Θ64-197Β)

DIPL. CHEM. DR. ALEXANDER V. FÜNER

DIPL. INS. PETER STREHL

DIPL. CHEM. DR. URSULA SCHUBEL-HOPF

DIPL. INS. DIETER EBBINSHAUS

DR. INS. OIETER FINCK

TELEFON (ΟΒβ) 4Β2ΟΒ«

TELEX S-SS 56S AURO D

TELESRAMME AUROMARCPAT MÜNCHEN

EXXON RESEARCH AND DEA-21317

ENGINEERING COMPANY 23. September 1980

TINTENSCHREIBER UND VERFAHREN ZU DESSEN BETRIEB

Patentansprüche

f 1.]Tintenschreiber mit einem Tintentank (12), mit einer Tintendüse (14) zur Abgabe von Tintentröpfchen aus ihrer Öffnung (26), und mit Einrichtungen (16, 18, 20) zur Tintenzufuhr aus dem Tank zur Tintendüse, gekennzeichnet durch eine der Öffnung (26) zugeordnete Impedanz-Fühleinrichtung

(36) zur Erfassung von Impedanzänderungen infolge der Gegenwart oder Abwesenheit von Tintentröpfchen an der Öffnung (26).
2. Tintenschreiber nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein angrenzend an die Öffnung (26) angeordnetes Element (32)s das so nahe an der Öffnung (26) angeordnet ist, daß ein Tintentröpfchen gleichzeitig die Öffnung und das Element be-

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rühren kann, wobei die Impedanz-Fühleinrichtung (36) elektrisch mit dem Element (32) gekoppelt ist..
3. Tintenschreiber nach Anspruch 2,.dadurch gekennzeichnet, daß das Element (32) leitfähiges Material enthält.
4. Tintenschreiber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (32) eine neben der öffnung (26) der Tintendüse (14) angeordnete öffnung (34) aufweist, durch die die aus der Öffnung (26) der Tintendüse (14) austretenden Tintentröpfchen hindurchtreten können.
5. Tintenschreiber nach Anspruch 1_r dadurch gekennzeichnet, daß die Tinten-Zufuhreinrichtung (16, 18, 20) eine Einrichtung (20) zum Auffüllen der Tintendüse (14) enthält.
6. Tintenschreiber nach Anspruch 5, dadurch gekenn: eic hn e t, daß die Auffülleinrichtung (20) mit der Fühleinrichtung (36) verbunden und von dieser steuerbar ist.
7. Tintenschreiber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichn-e t, daß die minimale Ouerschnittsabmessung der öffnung (34) der Tintendüse (14) größer ist als die maximale Querschnittsabmessung eines Tröpfchens und der öffnung (26) der Tintendüse (14)
8. Tintenschreiber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem leitfähigen Element (32) und der öffnung (26) der Tintendüse (14) größer als das Doppelte der maximalen Querschnittsabemessung der öffnung (26) der Tintendüse (14) und die Hälfte der maximalen Querschnittsabmessung eines Tröpfchens ist.

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9. Verfahren zum Betreiben eines Tintenschreibers nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in eine Tintendüse (14) Tinte zugeführt wird, daß eine Tintenmenge an der Öffnung (26) der Tintendüse (14) gebildet wird, und daß eine Impedanz-Änderung an der Öffnung (26) der Tintendüse (14) bei Gegenwart oder Abwesenheit der Tintenmenge erfaßt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Erfassen der Impedanz-Änderung Tintentröpfchen aus der Öffnung (26) der Tintendüse (14) ejiziert werden.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Tintenzufuhr ein Auffüllen der Tintendüse (14) umfaßt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erfassen der vorbestimmten Tintenmenge das Spülen beendet wird.

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