DE3247540A1

DE3247540A1 - Tintenstrahlschreiber

Info

Publication number: DE3247540A1
Application number: DE19823247540
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Hachioji Tokyo Kimura; Taketo Hino Tokyo Nozu; Yasuhiko Fuchu Tokyo Tanaka
Original assignee: Konishiroku Photo Industry Co Ltd Tokyo; Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1981-12-26
Filing date: 1982-12-22
Publication date: 1983-07-07
Also published as: US4609925A; DE3247540C2

Description

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tenkel, Pfenning, Feiler, Hänzel & Meinig Patentanwälte

European Patent Attorneys Zugelassene Vertreter vor dem Europaischen Patentamt

Dr phil G Henkel, München Dipl.-Ing J Pfenning Berlin Dr rer. nat. L Feiler. München Dipi -Ing W. Häh2el, München

Kooishiroiku Photo Industry C3o., Ltd. Dipl-Phys K, H Meinig. Berlin

Tokio, Japan ^Dr- ^ ^A Butenschön, Berlin

~~ ~* Mohlstraße 37

D-8000 München 80

Tel, 089/982085-87 . Telex: 0529802 hnWd Telegramme-ellipsoid

213,896/61

io*' Deseab@p 1982

Tintenstrahlschreiber

Die Erfindung betrifft einen Tintenstrahlschreiber, bei dem insbesondere Störeinflüsse, wie Luftbläschen

und in einer Düse oder einer Druckkammer aufge-5

tretene oder in diese eingedrungene Feststoffablagerungen, die das normale Ausstoßen und Verspritzen von Tintentröpfchen be- oder verhindern, in höchst wirkungsvoller Weise ausgeräumt sind.

Für den Schreibkopf eines Tintenstrahlschreibers sind bereits zahlreiche Systeme entwickelt und angewandt worden. Beispielsweise veranschaulicht Fig. 1 ein sog. "bedarfsweise arbeitendes" System. Es sei angenommen, daß dabei eine Düse(nöffnung) 5 und

eine Druckkammer 3 mit der von einem Tintenvorrat 7 über eine Leitung 9 zugeführten Tinte gefüllt sind. Wenn nun von einem Impulsgenerator 10 her ein elektrischer Impuls an einen piezoelektrischen Wandler 4 angelegt wird, wird infolge eines

piezoelektrischen Effekts eine flexible oder biegsame Wand 2 zusammen mit dem Wandler 4 gegen die Druckkammer 3 ausgelenkt, so daß sich das Volumen der Druckkammer 3 plötzlich bzw. schlagartig verkleinert und damit in der Druckkammer 3 ein Flüssig-

keitsdruck erzeugt wird, durch den in der Druckkammer 3 enthaltene Tinte in Form von Tinten-Tröpfchen 6 aus der Düse 5 ausgetrieben wird. Die aus der Druckkammer 3 ausgetriebene Tintenmenge wird dann durch im Tintenvorrat 8 vorhandene Tinte 8 ergänzt,

die über die Leitung 9 in die Druckkammer 3 einströmt .

Dabei können zahlreiche Faktoren bzw. Störeinflüsse auftreten, die das normale Ausstoßen und Verspritzen von Tintentröpfchen verhindern. Beispiele für solche Störeinflüsse sind in der Düse 5 oder in der Druckkammer 3 vorhandene Luftbläschen oder Feststoff-

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ablagerungen, die im Normalbetrieb häufig vorkommen. Wenn in der Düse 5 oder in der Druckkammer 3 bei-

spielsweise Luftbläschen vorhanden sind, wird der ο

in der Druckkammer 3 erzeugte Druck vollständig oder teilweise durch die Luftbläschen absorbiert, so daß sich Betriebsstörungen ergeben, beispielsweise die Unmöglichkeit, Tintentröpfchen auszustoßen,. Schwankungen in der Ausspritzgeschwindigkeit, nicht gerader Tröpfchenflug oder Auftrennung von Tintentröpfchen in eine größere Zahl kleinerer Tröpfchen, auch wenn Tintentröpfchen ausgespritzt werden können. Wenn in der Düse 5 Feststoffe bzw. Fremdkörper vorhanden sind, wird der normale Tintenausstoß ver-15

hindert und im ungünstigsten Fall die Düse verstopft, so daß überhaupt keine Tintentröpfchen mehr ausgestoßen werden können. Obgleich das Vorhandensein von Feststoffablagerungen oder Fremdkörpern in der Druckkammer 3 nicht unmittelbar zu einer Bet,.iebs-

störung führt, wird hierdurch früher oder später eine Verstopfung herbeigeführt, die zu den oben angegebenen Problemen Anlaß gibt.

Die Entstehung von Luftbläschen und Feststoffab- ·

lagerungen, welche solche Betriebsstörungen herbeiführen, kann sich dann ergeben, wenn während eines Schreibvorgangs oder Jan Bereitschaf"feustand eines nicht dargestellten Druckers ein abnormaler Stoß

oder Schlag auf einen Schreibkopf 1 einwirkt, wenn 30

ein Störsignal das während eines Schreibvorgangs durch den Impulsgenerator 10 an den piezoelektrischen Wandler 4 angelegte elektrische Signal überlagert und dabei die normale Schwingung des Meniskus der in der Düse 5 enthaltenden Tinte stört, so daß in

unerwünschter Weise eine Luftblase in die Düse 5 eingesaugt wird, wenn sich in der Tinte gelöste Luft abscheidet und wenn im Ruhezustand des Druckers

bzw. Tintenstrahlschreibers Umgebungstemperaturänderungen auftreten und sich damit die Tinte unter

Wärmeeinfluß ausdehnt oder zusammenzieht, so daß 5

Luft in Form eines Bläschens in die Düse 5 angesaugt wird. Feststoffablagerungen können durch Austrocknen und Absetzen der Tinte in der Düse 5 auftreten, wenn der Schreibkopf während eines längeren

Zeitraums nicht in Betrieb ist oder die Feuchtigkeit 10

der Umgebungsluft abnormal niedrig ist. Fremdkörper

können davon herrühren, daß in der Luft schwebender Staub oder Papierstaub vom Aufzeichnungspapier in die Düse 5 eindringt. Außerdem kann es auch vorkommen, daß Feststoffe oder Fremdkörper von Anfang 15

an in der Tinte enthalten sind.

Zur Beseitigung von Luftbläschen und Feststoffablagerungen bzw. Fremdkörpern, welche das normale Ausstoßen und Ausspritzen von Tinte aus der Düse

des Schreibkopfs 1 verhindern, ist bereits ein Verfahren angewandt worden, bei dem an die Tinte ein über einein konstanten Druck liegender Spülflüssigkeitsdruck angelegt wird, um einen zwangsweisen Tintenstrom in Druckkammer 3 und Düse 5

zu erzeugen (vgl. z.B. JP-oS 150 030/1977). Für die Entfernung von Luftbläschen oder Fremdstoffablagerungen reicht es jedoch nicht aus, mittels eines Spülflüssigkeitsdrucks einen zwangsweisen Tintenstrom herbeizuführen. Wenn nämlich Luft-

bläschen oder Feststoffablagerungen an der Innenwand der Düse 5 oder der Druckkammer 3 anhaften oder in der Nähe dieser Innenwände vorhanden sind, ist die Tintendurchsatzmenge in diesen Bereichen häufig unzureichend, um die Störeinflüsse zu beseitigen. Insbesondere dann, wenn der Schreibkopf im Gegensatz zu der in Fig. 1 gezeigten Anordnung nicht waagerecht, sondern schräg gehaltert ist,

so daß seine die Düse 5 aufweisende Seite tiefer liegt als die andere Seite, können Luftbläschen

aufgrund ihres Auftriebs entgegengesetzt zur Düse 5

hochsteigen. In diesem Fall ist es nahezu unmöglich, die Luftbläschen auszutreiben.

Wenn die Luftbläschen oder Feststoffablagerungen

aus der Druckkammer 3 oder der Düse 5 nicht ausge-10

trieben werden können, ergibt sich das Problem, daß teuere Tinte vergeudet wird, weil die Erzeugung eines Tintenstroms mehrmals wiederholt werden muß. Wenn der normale Betriebszustand des Schreibkopfs

im Tintenstrahlschreiber nicht wiederhergestellt 15

werden kann, wird der Schreibkopf als schadhaft angesehen, wobei er nach dem Ausbau aus dem Tintenstrahlschreiber wieder mit Tinte aufgefüllt werden muß. Im ungünstigsten Fall wird der aufwendige

Schreibkopf 1 als fehlerhaft verworfen. 20

Wenn zum Austreiben von Luftbläschen oder Feststoffablagerungen ο.dgl. aus der Düse 5 des Schreibkopfes 1 Spülflüssigkeit mit einem über einer konstanten Größe liegenden Druck angewandt wird, um dabei

eine zwangsweise Tintenströmung in Druckkammer 3 und Düse 5 zu erzeugen, und (außerdem) ein in Fig. 2a dargestellter Spannungsimpuls zur Erzeugung einer mechanischen Schwingung an den piezoelektrischen Wandler des Schreibkopfes 1 angelegt wird, werden an den Innenwänden von Druckkammer 3 und Düse haftende Luftbläschen und Feststoffablagerungen mit dieser Energie beaufschlagt und dadurch von diesen Innenwänden gelöst und mit einer turbulentem Tintenströmung aus der Düse 5 ausgetrieben. Die Wirksamkeit

dieser Beseitigung der Störeinflüsse mittels eines Spülflüssigkeitsdrucks zur Einführung einer zwangsweisen Tir.+ enströmung bzw. Anlegung einer mechanischen

Schwingung an das Innere der Druckkammer 3 ist jedoch nicht notwendigerweise sehr groß. Obgleich gemäß Fig.

2b durch die mechanische Schwingung der Druck der 5

Tinte in der Druckkammer 3 (abwechselnd) erhöht und verringert wird, können dann, wenn die mechanische Schwingung dieselbe Größe besitzt wie beim Druckbzw. Schreibvorgang, die Luftbläschen sowohl an

Volumen als auch an Zahl zunehmen, weil die Druck-10

Verringerung zu groß ist. In diesem Fall wird sogar das Ausstoßen von Tintentröpfchen noch stärker beeinträchtigt.

Die obige Erscheinung wird allgemein als Kavitation bezeichnet. Wenn zudem in der Tinte Feststoffe vorhanden sind, haften an diesen häufig winzige Luftbläschen an. Infolgedessen vergrößern sich die Luftbläschen unter weiterer Verstärkung der Störung.

Bei Anwendung lediglich des Spülflüssigkeitsdrucks bzw. bei Anlegung einer mechanischen Schwingung an das Innere der Druckkammer 3 werden zwar (möglicherweise) Luftbläschen oder Feststoffablagerungen

beseitigt, doch wird gleichzeitig eine neue Luft-25

blase über die Düse.5 in die Druckkammer 3 eingesaugt. Die Wirksamkeit der Störungsbeseitigung ist daher nicht besonders groß. Der Grund für das Einsaugen einer neuen Luftblase ist im folgenden erläutert.

Fig. 3a veranschaulicht den in der Düse 5 nach dem Ausstoßen eines Tintentröpfchens in einem Aufzeichnungsvorgang vorhandenen Tintenmeniskus. Bei 5a und 5b ist dieser Tintenmeniskus in seinem am stärksten konvexen bzw. konkaven Zustand dargestellt.

Unter dem Einfluß von Druckänderungen in der Druckkammer 3 schwingt der Tintenmeniskus zwischen den Positionen 5a und 5b. Beim Erreichen der Position 5b

tritt der Tintenmeniskus nicht weiter in die Druckkammer 3 ein, weil die Druckminderung in letzterer

klein bzw. die Oberflächenspannung der Tinte groß ist. 5

Wenn der in der Druckkammer 3 herrschende Druck groß oder die Tinten-Oberflächenspannung klein ist, verlagert sich der Tintenmeniskus zu einer Stelle 5c gemäß Fig. 3b, so daß schließlich ein Luftbläschen

entsteht. Wenn andererseits die Tinte mittels eines 10

Spüldrucks aus der Düse 5 ausgetrieben wird, überzieht sich die Düsen-Stirnfläche 11 gemäß Fig. 3c ' mit einem dicken Tintenfilm. Wenn nun in diesem Zustand im Inneren der Druckkammer 3 eine mechanische Schwingung erzeugt wird, entsteht eine Einschnürung 5c

des Tintenmeniskus an einer dicht an der Öffnung der Düse gelegenen Stelle, weil der Düsendurchmesser klein ist, d.h. weniger als 100 μΐη beträgt, so daß auf die in Fig. 3d gezeigte Weise ein Luftbläschen erzeugt und in die Druckkammer 3 <?i^gesaugt

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wird.

Die tatsächliche Austreibwirksamkeit ist demzufolge sehr gering, weil zwar einerseits Luftbläschen oder Feststoffablagerungen bzw. Fremdkörper aus der Düse

ausgetrieben werden, während sich andererseits in der Düse 5 ein neues Luftbläschen formt, das in die Druckkammer 3 eingesaugt wird.

Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die

Schaffung einer Einrichtung zur Beseitigung bzw. zum Austreiben von das normale Ausstoßen und Verspritzen von Tinte aus der Düse 5 eines Schreibkopfes 1 bei einem Tintenstrahlschreiber verhindernden Luftbläschen und Feststoffablagerungen o.dgl,, wobei

diese Einrichtung eine große Wirksamkeit besitzen, kostensparend herzustellen, leicht und einfach anzubringen und außerdem wirkungsvoller arbeiten soll

BAD

als bei den bisherigen Vorrichtungen dieser Art.

p. Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Die Erfindung erfüllt folgende Funktionen:

1) Wenn der Tintenstrahlschreiber sich nicht im Druckbzw. Schreibbetrieb befindet, wird eine mechanische Schwingung in einem die Düse und die Druckkammer einschließenden Tinten-Durchgang erzeugt; 2) während der Zeitspanne der Erzeugung der mechanischen

Schwingung oder nach Beendigung derselben wird eine 15

zwangsweise Tintenströmung im Tinten-Durchgang eingeleitet; 3) ein am Schreibkopf angebrachter elektromechanischer Wandler wird als Mittel zur Erzeugung der mechanischen Schwingung benutzt; 4) ein für das Ausstoßen von Tröpfchen vorgesehener elektromechanischer Wandler wird als Mittel zur Erzeugung der mechanischen Schwingung.verwendet; und 5) ein elektromechanischer Wandler, der nur bei der Erzeugung der mechanischen Schwingung mit dem Schreibkopf in Berührung gebracht wird, wird als Mittel zur Erzeugung der mechanischen Schwingung benutzt.

Im Zuge der genannten Aufgabe bezweckt die Erfindung auch die Schaffung eines Tintenstrahlschreiber

solcher Anordnung, daß dann, wenn der Tintenstrahl-30

schreiber sich nicht im Aufzeichnungsbetrieb befindet, eine mechanische Schwingung auf einen die Düse und die Druckkammer des Schreibkopfes einschließenden Tinten-Durchgang ausgeübt und weiterhin während der Zeitspanne der Erzeugung der mechanischen Schwingung

oder im Anschluß daran eine zwangsweise Tintenströmung im Tinten-Durchgang hervorgerufen wird, wobei die Größe der mechanischen Schwingung kleiner ist als

diejenige der mechanischen Schwingung, die beim Aufzeichnungsvorgang in der Druckkammer erzeugt wird.

Bei dem oben beschriebenen Tintenstrahlschreiber ist vorgesehen, daß 1) während der die gesamte mechanische Schwingungserzeugung einschließenden Zeitspanne die Düsenstirnfläche mit einer Flüssigkeit überzogen wird, die mit einer der Düse gegenüberstehenden, festen Fläche in Berührung steht, 2) als die genannte feste Fläche eine ein Verstopfen der Düse verhindernde Düsenkappe verwendet wird, 3) die Düsenstirnfläche während der gesamten Zeit der mechanischen Schwingungserzeugung mit einer Flüssigkeitsschicht bedeckt wird, deren Dicke größer ist als die Düsenlänge, und 4) die aus der Düse ausströmende Tinte als die genannte Flüssigkeit verwendet wird.

Bei diesem Tintenstrahlschreiber sollen in d^r nüse

vorhandene Luftbläschen oder Verstopfungen der Düse mit bemerkenswert großerWirksamkeit dadurch beseitigt werden können, daß sowohl eine Erwärmung des die Düse einschließenden Tinten-Durchgangs auf hohe Temperatur als auch eine auf den Tinten-Durchgsng

einwirkende mechanische Schwingung in einer geeigneten Sequenz miteinander kombiniert werden und die Erwärmung sowie die Schwingungserzeugung gleichzeitig durchgeführt werden, wenn sich der Tintenstrahlschreiber nicht

im Aufzeichnungsbetrieb befindet. 30

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung eines

bisherigen Schreibkopfes,

BAD ORIGINAL

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Fig. 2a eine graphische Darstellung eines an ein

piezoelektrisches Element angelegten Treiberimpulses,

Fig. 2b eine graphische Darstellung der Druckschwankung in einer Druckkammer,

Fig. 3a - 3e schematische Darstellungen des Ein-10

saugens einer Luftblase in eine Düse,

Fig. 4 einen Schreibkopf bei einem Tintenstrahlschreiber gemäß einer Ausführungsform der

Erfindung, 15

Fig. 5 eine andere Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6 noch eine andere Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 7a und 7b graphische.Darstellungen von Treiberimpulsen für ein piezoelektrisches Element,

Fig. 8 ein Schaltbild einer Schaltung zum Um-

schalten zwischen den (verschiedenen)

Treiberimpulsen,

Fig. 9-11 schematische Schnittdarstellungen

weiterer Ausführungsformen der Erfindung,

Fig. 12 eine schematische Darstellung eines Schreibkopfes bei einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 13 eine Fig. 12 ähnelnde Darstellung noch

einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 14 eine teilweise in Blockschaltbildform gehaltene schematische Darstellung einer

Steueranlage bei einer bevorzugten Aus-5

führungsform der Erfindung,

Fig. 15 ein Zeitsteuerdiagramm für verschiedene Teile bei der Anlage gemäß Fig. 1 4 _f

Fig. 16a und 16b graphische Darstellungen der Frequenz einer erfindungsgemäß für die Anregung verwendeten Ansteuer- bzw. Treiberwelle und

Fig. 17 ein Schaltbild einer Schaltung zur Erzeugung einer Treiberwelle mit der Frequenz gemäß Fig. 16a und 16b.

Die Fig. 1-3 sind eingangs bereits erläut^r+· worden. 20

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird ein piezoelektrischer Wandler, der im normalen Aufzeichnungsvorgang für die Erzeugung von Tintentröpfchen benutzt wird, gleichzeitig als 2^ Mittel zur Erzeugung einer mechanischen Schwingung im Tinten-Durchgang eingesetzt.

Im folgenden ist der Vorgang beim Austreiben oder Beseitigen von Luftblasen oder Feststoffablagerungen bzw. Fremdkörpern im einzelnen erläutert. Wenn zunächst im Aufzeichnungsvorgang des Tintenstrahlschreiber durch Sichtprüfung oder mittels einer entsprechenden Detektoreinheit festgestellt wird, daß keine Tintentröpfchen aus der Düse 5 ausgestoßen werden, Spritzrichtung oder -geschwindigkeit abnormal sinJ, obgleich Tintentröpfchen ausgestoßen werden, oder die ausgestoßenen Tintentröpfchen sich zerteilen, geht der Tintenstrahlschreiber aufiji^in^gnim folgenden

als "Spülvorgang" bezeichneten Betriebszustand zum Austreiben von Luftbläschen über. Im Spülvorgang

wird zunächst mittels einer nicht dargestellten 5

Druckerzeugungseinrichtung ein Druck auf den Tintenvorrat ausgeübt, so daß Tinte in den Schreibkopf 1 einströmt und zwangsweise aus der Düse 5 zum überlaufen gebracht wird. Sobald die Tinte überzulaufen beginnt, wird durch Umlegen eines Schalters S von einem Impulsgenerator 10' her ein elektrischer Impuls an den piezoelektrischen Wandler 4 angelegt. Infolgedessen schwingt aufgrund eines piezoelektrischen Effekts die flexible Wand 2 zusammen mit dem piezoelektrischen Wandler 4 in Richtung auf die Druck-15

kammer 3. Zu diesem Zweck wird derselbe elektrische

Impuls verwendet, der auch im Aufzeichnungsbetrieb an den Wandler 4 angelegt wird, doch kann auch ein elektrischer Impuls einer anderen Impulsform verwendet werden. Bei diesem Spülvorgang können Luft-20

bläschen oder Fremdkörper zusammen mit der ausgetriebenen Tinte aus der Düse 5 herausfließen, so daß der Schreibkopf 1 zum normalen Aufzeichnungsvorgang zurückgeführt werden kann.

Wenn die Tinte, wie beim bisherigen Verfahren, beispielsweise 5 Sekunden lang ausgetrieben wird, besteht eine Wahrscheinlichkeit von weniger als 10% dafür, daß der Schreibkopf durch Austreiben von Luftbläschen oder Fremdkörpern wieder in den normalen

Betriebszustand zurückversetzt worden ist. Bei einer Verlängerung der Austreibzeit auf 30 Sekunden beträgt dieser Erholungsprozentsatz nur etwa 30%. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß dann, wenn die Tinte 5 Sekunde¹¹ lang ausgetrieben wird, während die Druckkammer 3 auf erfindungsgemäß vorgesehene Weise mechanisch in Schwingung versetzt wird, etwa 50% der gestörten Düsen wieder in den Normalzustand versetzt werden. Durch Wiederholung des Spülvorgangs

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bei gleichzeitiger Schwingungserzeugung in der Druckkammer 3 kann darüberhinaus der Erholungsprozentsatz

auf praktisch 100% erhöht werden. 5

Der Grund dafür, daß die Wirksamkeit der Entfernung von Luftbläschen oder Fremdkörpern erhöht werden kann, wenn nicht nur einfach Tinte aus der Düse ausgetrieben, sondern gleichzeitig mechanische Schwingung in der Druckkammer 3 erzeugt wird, kann dahin gesehen werden, daß die Strömungsbahn der Tinte in der Druckkammer 3 und in der Düse 5 je nach^dem, ob eine mechanische Schwingung in der Druckkammer 3

erzeugt wird oder nicht, jeweils verschieden ist. 15

Mit anderen Worten: wenn keine mechanische Schwingung in der Druckkammer 3 vorliegt, strömt die Tinte in einem laminaren Strom, weil die Tintenströmungsmenge oder -geschwindigkeit vergleichsweise niedrig ist.

In diesem Fall betragen die Strömungsgeschwindigkeiten

nahe der Innenwandflächen von Druckkammer 3 und Düse praktisch ^Null-Infolgedessen ist es unmöglich, an den Wandflächen anhaftende Luftbläschen oder Fremdkörper bzw. Feststoffablagerungen zu beseitigen. Wenn dagegen im Inneren der Druckkammer 3 eine mechanische Schwingung

erzeugt wird, strömt die Tinte mit einer turbulenten Strömung, so daß ziemlich große Strömungsgeschwindigkeiten auch in der Nähe der Innenwandflächen von Druckkammer 3 und Düse 5 auftreten. Durch die mechanische Schwingung werden an den Wandflächen von Druckkammer 3 und Düse 5 anhaftende Luftbläschen oder Fremdkörper mit Energie beaufschlagt, so daß sie sich von den Wandflächen trennen. Auf diese Weise können Luftbläschen und Fremdkörper ohne weiteres -.'on den Wandflächen getrennt und ausgetrieben werden.

Fig. 5 veranschaulicht eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher als Mittel zur Erzeugung der mechanischen Schwingung zusätzJLLc_h_z-urn elektro-

mechanischen Wandler für die Erzeugung von Tintentröpfchen im normalen Aufzeichnungsbetrieb ein elektro-

_ mechanischer Wandler 4¹ am Schreibkopf vorgesehen ist. b

Bei der Durchführung des in Verbindung mit Fig. 4 beschriebenen Spülvorgangs kann in diesem Fall dieselbe Wirkung wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 erzielt werden.

Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform wird als Mittel zur Erzeugung einer mechanischen Schwingung ein nicht am Schreibkopf 1 angebrachter elektromechanischer Wandler 4' verwendet. Wenn der Schreibkopf 1 auf den Spülvorgang übergeht, wird er mit 5

dem elektromechanischen Wandler 4' in Berührung gebracht, wobei letzterer dieselbe Wirkung wie der Wandler 4 gemäß Fig. 4 gewährleistet. Die Kontaktierung des elektromechanischen Wandlers 4' mit dem Schreibkopf 1 kann durch Bewegung des Schreibkopfes 1 gegenüber dem feststehenden Wandler 4' oder durch Bewegung des Wandlers 4' zum feststehen den Schreibkopf 1 erfolgen.

Bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 5 und 6 sollten Wellenform und Größe des an den elektromechanischen Wandler angelegten elektrischen Impulses so gewählt werden, daß der Wandler 4¹ dieselbe Wirkung gewährleistet wie der piezoelektrische Wandler 4 bei der

Ausführungsform nach Fig. 4.
30

Als elektromechanischer Wandler 4' gemäß Fig. 4 und 5 wird bevorzugt ein piezoelektrischer Wandler, ein magnetostriktiver Vibrator bzw. Schwinger, ein Hornstrahler ο.dgl. verwendet. Als piezoelektrischer

Wandler eignet sich beispielsweise ein handelsüblicher Wandler (PZT-5H der Firma Panatron, U.S.A.).

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Mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung können somit mit hoher Wirksamkeit

Luftbläschen oder Fremdkörper bzw. Feststoffablagerungen, 5

die sich in Druckkammer oder Düse des Schreibkopfes angesammelt haben oder in diese eingedrungen sind, ausgetrieben werden.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Schreibkopf wird ein Treiberimpuls Vo gemäß Fig. 7a, der im Aufzeichnungsbetrieb des Tintenstrahlschreibers an den piezoelektrischen Wandler 4' angelegt wird, größer gewählt als ein Treiberimpuls V1 gemäß Fig. 7b, der dann angelegt wird, wenn sich der Tintenstrahl-

schreiber nicht im Aufzeichnungsbetrieb befindet; es gilt daher die Beziehung Vo > V1. Fig. 8 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer Schaltung zum Umschalten zwischen den beiden eben genannten, an den piezoelektrischen Wandler 4" anzulegenden

Treiberimpulsen. Wenn dabei der Tintenstrahlschreiber auf den Spülvorgang übergeht, wird durch die nicht dargestellte Druckerzeugungseinrichtung ein Druck auf den Tintenvorrat 7 ausgeübt, so daß Tinte in den Schreibkopf 1 strömt und zwangsweise aus der Düse 5 zum überfließen gebracht wird. Eine Schaltereinheit 14 öffnet bzw. schaltet ab zu dem Zeitpunkt, zu dem die Tinte aus der Düse 5 überzufließen beginnt. Gleichzeitig erzeugt ein Abtast- bzw. Markierimpulsgenerator 16 einen Markierimpuls (strobe pulse) 17,

so daß der Treiberimpuls gemäß Fig. 7b an das piezoelektrische Element 4¹ angelegt wird. Die Ansteuerfrequenz koinzidiert dabei mit der Frequenz des elektrischen Impulses, der im Aufzeichnungsbetrieb an den piezoelektrischen Wandler 4 angelegt wird. Je nach den gegebenen Umständen können jedoch auch andere Impulsgrößen verwendet werden. Die flexible Wand 2 schwingt zusammen mit dem piezoelektrischen

Wandler 4' unter einer piezoelektrischen Wirkung gegen die Druckkammer 3, so daß in der Druckkammer 3 oder

in der Düse 5 enthaltene Luftbläschen oder Fremdkörper 5

zusammen mit der Tinte über die Düse 5 ausgetrieben

werden. Nach Abschluß dieses Spülvorgangs schließt die Schaltereinheit 14 bzw. sie schaltet durch, so daß bei der Einleitung des anschließenden Aufzeichnungsvorgangs der Treiberimpuls gemäß Fig. 7a an den piezoelektrischen Wandler 4' angelegt und damit die Durchführung des normalen Aufzeichnungsvorgangs ermöglicht wird. Die Anordnung nach Fig. 8 enthält außerdem eine Hochspannungsquelle 13 sowie eine Niederspannungsquelle 15.
15

Versuche haben gezeigt, daß durch das Austreiben von Luftbläschen oder Fremdkörpern o.dgl. aus dem Schreibkopf bzw. der Düse durch 5 Sekunden langes Ausstroßen von,Tinte bei gleichzeitiger Erzeugung mechanischer Schwingung in der Druckkammer 3 auf erfindungsgemäß vorgesehene Weise bei* etwa 70% der gestörten Düsen der Normalzustand wiederhergestellt werden kann. Durch mehrmalige Wiederholung dieser Vorgänge kann außerdem der Erholungsprozentsatz praktisch auf 100% erhöht werden.

Die erhöhte Wirksamkeit des Austreibens von Luftbläschen oder Fremdkörpern durch Anlegung einer kleineren mechanischen Schwingung als derjenigen im Aufzeichnungsbetrieb an das Innere der Druckkammer 3 bei gleichzeitigem Ausstoß von Tinte wird dadurch gewährleistet, daß die Luftbläschen ihr Volumen nicht vergrößern können, keine neue Luftblasen eingesaugt werden und sich keine Luftbläschen an Fremdkörpern als Kern anlagern können. Wenn nämlich in der Druckkammer 3 eine mechanische Schwingung derselben Größe wie die Schwingung während des Aufzeichnungsbetriebs

erzeugt wird, \tfird ein Teil der an den Innenwänden von Druckkammer 3 und Düse 5 haftenden Luftbläschen g und Fremdkörper mit einer diese abtrennenden Energie beaufschlagt, wodurch die Luftbläschen und Fremdkörper von den Innenwänden gelöst und mit der turbulenten Tintenströmung über die Düse 5 ausgetrieben werden. Da hierbei jedoch die mechanische Schwingung zu groß

.Q ist, vergrößern sich einige Luftblasen sowohl in Volumen als auch in Zahl, sobald der Druck absinkt, um in Druckkammer 3 und Düse 5 zurückzubleiben, so daß keine nennenswerte Austreibwirkung erzielt wird= Bei Verkleinerung der Größe dieser mechanischen

,.. Schwingung kann eine solche Vergrößerung von Volumen und Zahl der Luftbläschen verhindert werden, so daß die Wirksamkeit des Austreibens von Luftbläschen oder Fremdkörpern bzw. Feststoffablagerungen vergrößert wird.

Die Erscheinung, bei welcher bei einer Druckminderung Luftbläschen in einer Flüssigkeit erzeugt oder vergrößert werden, wird allgemein als Kavitation bezeichnet. Die Entstehung von Kavitation wird durch

die physikalischen Eigenschaften (Verdampfungseigen-25

schäften, Oberflächenspannung, Vikskosität usw.) der Flüssigkeit, der in der Flüssigkeit gelösten Substanz, der in der Flüssigkeit in Schwebe gehaltenen Substanz usw. beeinflußt. Es ist daher schwierig, eine

verbindliche maximale Spannung VI des an das piezo-30

elektrische Element 4' anzulegenden Treiberimpulses (Fig. 7b) anzugeben. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß ein ausgezeichnetes Ergebnis dann erzielt wird,, wenn die maximale Spannung V1 in bezug auf die

maximale Spannung Vo des während des Aufzeichnungs-35

Vorgangs angelegten Treiberimpulses (Fig. 7a) so eingestellt wird, daß VI ⁴^. Vo gilt.

Obgleich gemäß den obigen Ausführungen die mechanische Schwingung in der Druckkammer 3 mittels des piezoelektrischen Wandlers 4¹ erzeugt wird, kann auch der für den Aufzeichnungsvorgang eingesetzte piezoelektrische Wandler 4 gemäß Fig. 4 für diesen Zweck benutzt werden. In diesem Fall wird der Schreibimpulsgenerator 10 mittels eines Schalters 18 auf einen Spülimpulsgenerator 10' umgeschaltet.

In weiterer Ausführungsform der Erfindung wird die mit der Außenluft in Berührung stehende Oberfläche einer die Düsen-Stirnfläche 11 bedeckenden Flüssigkeitsschicht während der die gesamte mechanische 15

Schwingungserzeugung einschließenden Zeitspanne mit einem festen Element abgedeckt, um das Vorhandensein von Luft, die in die Düse 5 eingesaugt werden könnte, auszuschließen. Eine andere Möglichkeit

besteht darin, die die Düsen-Stirnfläche 11 be-20

deckende Flüssigkeitsschicht so dick auszubilden,

daß keine Luftbläschen in die Druckkammer 3 eingesaugt werden können. Diese letztere Möglichkeit ist im folgenden noch näher erläutert. Wie erwähnt, besteht der Grund für die Entstehung eines Luftbläschens 25

an der öffnung der Düse entweder darin, daß in der Druckkammer 3 ein großer Druckabfall auftritt, oder darin, daß die Oberflächenspannung der Tinte kleiner ist; die Luftblase wird jedoch unmittelbar durch die Einwärtsverlagerung bzw. Einschnürung 5c des Tintenmeniskus gebildet. Zur Verhinderung der Erzeugung entwaiger Luftblasen reicht es daher aus, die Einschnürung 5c des Tintenmeniskus auszuschließen. Zu diesem Zweck kann die Düse 5 (an der Stirnfläche)

mit einer dicken Tintenschicht abgedeckt werden. 35

Wenn die Tintenschicht dick ist, kann sich der Meniskus nicht nach innen verlagern, da bei einem Druckabfall in der Druckkammer 3 (vgl. Fig. 3e) die Tinte nicht

nur von der Stirnfläche der Düse, sondern auch von ihrem Umfang aus in die Düse 5 einströmt. Obgleich

die genaue Dicke der diesem Zweck dienenden Tinteno

schicht schwierig festzulegen ist„ weil sie durch den in der Druckkammer 3 herrschenden Druck, die Tinten-Oberflächenspannung usw. beeinflußt wird, hat es sich gezeigt, daß die Dicke dieser Tintenschicht zumindest der Länge der Düse entsprechen sollte. Mit anderen Worten: es sollte das Verhältnis λ ? £i gemäß Fig. 3e vorliegen.

Wie erwähnt, wird durch Abschluß der die Düsen-Stirnfläche 11 bedeckenden Flüssigkeitsschicht gegen-15

über der Außenluft oder bei einer die Düsenlänge übersteigenden Dicke dieser Flüssigkeitsschicht die Möglichkeit für ein Einsaugen von Luftblasen in die Druckkammer 3 vollständig ausgeschaltet. Auf

diese Weise wird die Vermeidung von Luftbl?sehen 20

in der Druckkammer 3 und Düse 5 weiter verbessert.

In Fig. 9 ist ein Schreibkopf dargestellt, bei dem die Düsen-Stirnfläche auf erfindungsgemäß vorgesehene

Weise mit einer Flüssigkeitsschicht abgedeckt ist. 25

Wenn während des Aufzeichnungsvorgangs festgestellt wird, daß kein Tintentröpfchen aus der Düse 5 ausgestoßen wird, die Spritzrichtung oder -geschwindigkeit trotz ausgestoßener Tintentröpfchen abnormal ist oder die ausgestoßenen Tintentröpfchen sich zerteilen, wird zunächst der Tintenstrahlschreiber zum Spülbetrieb überführt. Dabei wird zunächst der Tintenvorrat mittels einer nicht dargestellten Einrichtung mit einem Druck beaufschlagt, so daß Tinte in den Schreibkopf einströmt und zwangsweise aus der Düse 5 überfließt. Obgleich die überfließende Tinte zunächst zwischen der Düsen-Stirnfläche 11 und einer gegenüberstehenden Fläche 18 festgehalten wird

iAD ORieiNAL

und sodann an letzterer herabfließt, ist in einem kleinen Zwischenraum zwischen der Düsen-Stirnfläche 11 und der gegenüberstehenden Fläche 18 ständig Tinte vorhanden, so daß keine Luft die Stirnfläche der Düse 5 erreichen kann. Wenn dann in diesem Zustand vom Impulsgenerator 10' her ein elektrischer Impuls an den piezoelektrischen Wandler 4' angelegt wird, schwingt die flexible Wand 2¹ zusammen mit dem Wandler 4¹ unter piezoelektrischer Wirkung gegen die Druckkammer 3. Im dargestellten Fall wird als elektrischer Impuls der im Aufzeichnungsbetrieb an den piezoelektrischen Wandler 4 angelegte elektrische Impuls benutzt. Auf diese Weise wird verhindert, daß eine

neue Luftblase in die Druckkammer 3 und in die Düse eingesaugt wird, während außerdem in beiden enthaltene Luftbläschen oder Fremdkörper mit der ausgestoßenen Tinte über die Düse 5 nach außen ausgetrieben werden. Der Schreibkopf kann dementsprechend wieder in den

normalen Zustand für den Schreibvorgang zurückgeführt werden.

Es hat sich gezeigt, daß dann, wenn zu dem genannten Zweck die Tinte 5 Sekunden lang zum überfließen gebracht wird, während in der Druckkammer 3 eine mechanische Schwingung erzeugt wird, bei etwa 70 80% der gestörten Düsen der Normalzustand wieder hergestellt werden kann. Durch Wiederholung beider Vorgänge läßt sich außerdem der Erholungsprozentsatz

^ou auf praktisch 100% erhöhen.

Fig. 10 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der anstelle der gegenüberstehenden Fläche 18 eine Düsenkappe 19 (vgl. z.B. JP-OS 150 033/1977) zur Verhinderung einer Verstopfung der Düse 5 verwendet wird. Die Düsenkappe 19 besteht aus einem elastischen Werkstoff mit Chemikalienbe-

ständigkeit und Verschleißfestigkeit, z.B. Urethangununi; versteift durch einen Metallkern; ihre Oberfläche wird durch einen an einer Wand 21 befestigten 5

Abstreifer 22 sauber gehalten, intern die Kappe 19 in Richtung des Pfeils um ihre Achse 20 gedreht wird. Falls erforderlich„ v/erden Schreibkopf 1 und Achse 20 einander so angenähert, daß die Düsenkappe 19 zur Verhinderung einer Verstopfung der Düse 5 letztere bedeckte Da die Düsen-Stirnfläche 11 und die Düsenkappe 19 normalerweise etwa 0,5 - 1_Λ0 mm voneinander entfernt sind,, kann der kleine Zwischen-* raum zwischen Stirnfläche 11 und Düsenkappe 19 ohne weiteres mit Tinte gefüllt werden. Ein Luftzutritt

zur Stirnfläche der Düse 5 kann somit vollständig verhindert werden, so daß durch Austreiben bzw. Überfließenlassen von Tinte und Erzeugung mechanischer Schwingung in der Druckkammer 3 Luftbläschen ohne

weiteres ausgetrieben werden können. 20

Bei der Ausführungsforin gemäß Fig. 11 kann die Düsen-Stirnfläche 11 mit einer Tintenschicht einer die Düsenlänge übersteigenden Dicke bedeckt gehalten werden, intern die Düsen-Stirnfläche 11 in waagerechter Lage gehalten wird; die Beziehung zwischen der Tintenschichtdicke £. und der Düsenlänge ^T- beträgt dabei ^i ^ ^2" ■^Äu^ diese Weise läßt sich dieselbe Wirkung wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen erzielen. Außerdem steigen dabei in der Druckkammer 3 oder in der Düse 5 enthaltene Luftbläschen unter ihrem Auftrieb nach oben, so daß sie sich noch leichter aus der Düse 5 austreiben lassen,

Bei der weiteren Ausführungsform gemäß Fig. 12 ist ein Heizelement 23 im Bereich der Düse 5 des Sehreibkopfes vorgesehen.

Im folgenden ist der Vorgang des Austreibens von

Luftbläschen und der Beseitigung von Verstopfungen bei dieser Ausführungsform erläutert. Beim Spülvorgang wird zunächst das Heizelement 23 eingeschaltet, um die Düse 5 sowie die anschließenden Schreibkopfteile und die Tinte zu erwärmen. Wenn der Bereich der Düse auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt worden ist, wird von einem Tintenvorrat oder -behälter 7 her ein

,Q Druck angelegt, so daß die Tinte den Schreibkopf durchströmt und an der Düse zwangsweise zum Überfließen gebracht wird. Gemäß Fig. 13 ist dabei dicht an den Düsen-Stirnfläche ein Sieb 24 (das auch als Kappe zum Verschließen der Düse benutzt werden

_1C kann, wenn der Tintenstrahlschreiber nicht in Betrieb steht) vorgesehen, so daß die Düsen-Stirnfläche mit der übergeströmten Tinte 25 bedeckt bleibt. Sobald die Düsen-Stirnfläche ausreichend mit Tinte 25 bedeckt ist, wird von einer Hochfrequenzstromquelle her ein Treibersignal mit höherer Frequenz als derjenigen beim Schreibvorgang an den piezoelektrischen Wandler 4 angelegt, um die Tinte und die Schreibkopfteile anzuregen. Der Abschluß der Düsen-Stirnfläche mit Tinte dient dazu, das Eindringen von Luftbläschen aufgrund der (Schwingungs-)Anregung zu verhindern. Der mit dem Treibersignal beaufschlagte piezoelektrische Wandler kann dabei derselbe sein, der für den normalen Aufzeichnungsvorgang benutzt wird. Erwärmung und Anregung werden während einer vorge-

gebenen Zeitspanne durchgeführt, um den Spülvorgang 3U

vollständig stattfinden zu lassen.

Auf die beschriebene Weise werden zusammen mit der ausgetriebenen Tinte Luftbläschen oder verstopfende

Fremdstoffe aus der Düse ausgetrieben, so daß der 35

Schreibkopf in den Normalzustand für den Aufzeichnungsvorgang zurückgeführt werden kann.

Der vorstehend geschilderte Spülvorgang ist nachstehend anhand der Fig. 14 und 15 näher erläutert.

Fig. 14 veranschaulicht die allgemeine Anordnung einer bevorzugten Ausführungsform eines bedarfsweise arbeitenden Tintenstrahlschreibers gemäß der Erfindung. Die Aufzeichnung erfolgt dabei auf einem

Aufzeichnungs-Papier 121 auf einer Walze mittels der 10

aus einem Schreibkopf 122 ausgespritzten Tintenteilchen oder -tröpfchen. Der eine Vielzahl von Düsen aufweisende Schreibkopf 122 ist an einem Wagen 123 montiert, der seinerseits an einem Transportband befestigt ist, das zwischen einer Antriebsscheibe

126 an der Abtriebswelle eines Schrittschaltmotors 124 und einer Spannscheibe 127 gespannt ist. Mittels dieser Anordnung ist der Schreibkopf 122 innerhalb eines Bereichs AA' bewegbar. Ein Abschnitt BB¹ im Bereich AA' stellt den Bewegungsbereich dar, in

welchem sich der Schreibkopf 122 in Gegenüberstellung zum Papier 121 bewegt; in einer Spritzstellung C spritzt der Schreibkopf 122 anschließend Tintenteilchen bzw. -tröpfchen aus allen Kanälen, um eine Störung eines Kanals festzustellen; in einer Spülstellung D wird weiterhin im Fall einer Kanalstörung zwangsweise Tinte ausgestoßen. In der Nähe der Spritzstellung C sind ein Kanalstörungs-Detektor (vgl. z.B. JP-OS 144 977/1981 und 144 975/1981) und ein Stellungsdetektor 129 zur Feststellung

der Ankunft des Schreibkopfes 122 in der Spritzstellung C angeordnet. In der Nähe der Spülstellung D befinden sich andererseits ein Tintenbehälter zur Aufnahme der aus den Düsen ausgestoßenan Tinte sowie ein Stellungsdetektor 131 zur Feststellung des Vorhandenseins des Schreibkopfes 122 in der Spülstellung. Für die Stellungsdetektoren 129 und 131 kann jeweils ein Mikroschalter, ein photoelektrischer

Detektor, ein Magnetdetektor ο.dgl. verwendet werden. Ein Steuerteil 132 zur Durchführung der verschiedenen

Steuerungsvorgänge nimmt Ausgangssignale von einer 5

Detektor- bzw. Meßschaltung 133 für die Verarbeitung des Signals vom Kanalstörungs-Detektor 128, einem Verstärker 134 zur Verstärkung des Ausgangssignals des Stellungsdetektors 129, einem Verstärker 135 zur Verstärkung des Ausgangssignals des Stellungsdetektors 131, einem Zeitgeber 136, einem Stromquellen- bzw. Netzschalter 137, einem externen Aufzeichnungsbefehlsteil 138 usw. ab und liefert Steuersignale gemäß einer vorgegebenen Sequenz zu einem Motorantriebsteil 139, einem Schreibkopfantriebsteil 140 usw.

Beim Tintenstrahlschreiber gemäß Fig. 14 wird der Schreibkopf 122 unter der Steuerung des Steuerteils 132 zur Durchführung des Schreib- bzw. Aufzeichnungsvorgangs in eine Pendelbewegung versetzt. Dabei be-20

wegt der Steuerteil 132 den Schreibkopf 122 in vorgegebenen Zeitabständen (von z.B. 90 Sekunden) jeweils zur Spritzstellung C. In dieser Stellung wird festgestellt, ob eine Kanalstörung vorliegt oder

nicht. Im negativen Fall wird der Schreibkopf in die 25

Aufzeichnungsstellung zurückgeführt. Falls dagegen

eine Kanalstörung vorliegt, bewegt der Steuerteil den Schreibkopf 122 nach Maßgabe eines Signals von der Detektor- oder Meßschaltung 133 in die Spülstellung D. Gleichzeitig aktiviert der Steuerteil

132 das Heizelement 108 und die Hochfrequenzstromquelle 26 für die (Schwingungs-)Anregung zur Durchführung des Spülvorgangs. Fig. 15 veranschaulicht ein Beispiel für den Betriebstakt der einzelnen Teile während des Aufzeichnungsvorgangs.

Falls eine Kanalstörung vorliegt, wird das Heizelement 108, wie erwähnt, nach Maßgabe eines Signals von

der Meßschaltung 133 aktiviert. Nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne (tp - t-) nach Beginn der Aktivierung des Heizelements 108 wird ein nicht dargestelltes, in der Tintenzufuhrleitung angeordnetes Ventil geöffnet, um die im Schreibkopf befindliche Tinte unter Druck zu setzen, so daß Tinte aus der Düse 5 ausgetrieben wird. Nach einer vorgegebenen Zeitspanne Ct-, - t.,) wird die Hochfrequenzstromquelle Ji

26 eingeschaltet, um den Schreibkopf in mechanische Schwingung zu versetzen» Das Heizelement, die Hochfrequenzstromquelle und das Ventil werden zur Durchführung des Spülvorgangs während vorgegebener Zeitspannen (tr - t., t, - t_, t_c - t_o) in Betrieb ge-

3 Ί 4 J !> ^i ■

setzt. Nach Beendigung des Spülvorgangs kehrt der Schreibkopf 122 zur Stellung C zurück, wo erneut eine Feststellung auf Kanalstörung durchgeführt wird.

Wenn keine Kanalstörung festgestellt wird, wird der Schreibkopf 122 zum Schreibyorgang zurückgeführt; falls dagegen eine Kanalstörung erfaßt wird, wird der Spülvorgang erneut durchgeführt.

Es ist nicht in jedem Fall notwendig, daß beim Spülvorgang die Arbeitszeitspannen des Heizelements und der Hochfrequenzstromquelle 26 miteinander koninzidieren. Die Spülleistung kann jedoch verbessert werden, wenn die Arbeitszeitspannen beider

Elemente sich zumindest teilweise überlappen.

Obgleich es möglich ist, nach Beendigung der Betätigung von Heizelement und Hochfrequenzs'romquelle durch Öffnen des Ventils eine Tintenströmung im Schreibkopf zu erzeugen, wird die Spülwirkung dadurch verbessert, daß die Arbeitszeitspannen des Ventils sowie des Heizelements und der Hochfrequenz-

~BAD

quelle zumindest teilweise in Überlappung miteinander gebracht werden.

Die Erzeugung einer mechanischen Schwingung der Tinte

im Schreibkopf 122 ist für die Verbesserung der Spülleistung außerordentlich wirksam; hierbei kann die Spülleistung durch verschiedentliche Änderung ,Q der Eigenschaften der mechanischen Schwingung weiter verbessert werden· Bevorzugt wird für diesen Zweck als Hochfrequenzstromquelle 26 eine Treiberschaltung verwendet, bei der Frequenz, Amplitude, Impulsbreite, Anstiegs- und Abfallkonstante variabel sind.

Die erwähnten Charakteristika der Treiberwelle können mittels eines aösich bekannten Schwingkreises gewähr

!»sich

leistet werden. Die Fig. 16 und 17 veranschaulichen ein Beispiel für einen solchen Schwingkreis, bei dem die Frequenz gewobbelt ist (sweeps).

Die Anordnung gemäß Fig. 17'umfaßt eine Stromquelle 50, einen Integrator 53 und einen Spannung-Frequenz-Wandler 54. Dem Integrator 53 werden ein Frequenz-

__ anstiegssignal 51 und ein Frequenzabfallsignal 52 Zo

gemäß Fig. 16e eingespeist. Hierbei wird ein Signal mit einer sich zeitlich ändernden Frequenz einem Transistor 55 eingegeben, der einenpiezoelektrischen Wandler 56 mittels einer Treiberwelle ansteuert, deren Frequenz sich gemäß Fig. 16a zeitabhängig zwischen fß und f₁ ändert.

Nachstehend ist ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Wenn bei einem Schreibkopf, bei dem in die Düse eingetretene Luftbläschen nur ^y

sehr schwierig zu entfernen sind, die Tinte nach dem bisherigen Verfahren, d.h. 5 Sekunden lang bei Normaltemperatur (25°C), ausgetrieben wird, besteht

nur eine Wahrscheinlichkeit von 8%, daß eine gestörte Düse, aus der keine Tintentröpfchen ausgestoßen werden

können, in den Betriebszustand zurückgeführt werden 5

kann. Diese Wahrscheinlichkeit vergrößert sich jedoch auf die beachtliche Größe von 71% in dem Fall, in welchem die Düse auf 50 - 60⁰C erwärmt und gleichzeitig eine Schwingung angeregt wird, in^dem der piezoelektrische Wandler mit einem Wobbelsignal (sweep scan signal) beaufschlagt wird, das bei einer Spannung von weniger als 1/3 derjenigen im normalen Aufzeichnungsbetrieb in jeweils 10 Sekunden einen Durchgang zwischen 1 kHz und 15 kHz ausführt„ Andererseits beträgt der Erholungsprozentsatz 37% in dem Fall, in welchem nur eine Erwärmung, aber keine Schwingungs-Anregung erfolgt. Ein Erholungsprozentsatz von 44% wird dann erzielt, wenn nur die Schwingungs-Änregung ohne Erwärmung durchgeführt

wird.
20

Mit anderen Worten: es hat sich herausgestellt, daß der Prozentsatz der Rückführung gestörter Düsen in den Normalzustand dann merklich verbessert wird,

wenn die Erwärmung und die Schwingungs-Änregunq 25

unter zweckmäßigen Bedingungen miteinander kombiniert werden. Der Grund für die Anlegung einer Spannung, die wesentlich niedriger ist als die Spannung im normalen Aufzeichnungsbetrieb, ist folgender:

Wenn eine hohe Spannung angelegt wird, wird durch

Kavitation o.dgl. eine neue Luftblase in der Düse erzeugt. Während beim beschriebenen Ausführungsbeispiel die für die Schwingungs-Anregung verwendete Hochfrequenzstromquelle 26 ein Signal in Form eines mit einer vorgegebenen Zeitkonstante integrierten Impulses liefert (wobei Anstiegs- und Abfallzeitkonstante voneinander verschieden sind), kann wahlweise auch eine Hochfrequenzstromquelle

eingesetzt werden, die ein Sinuswellensignal liefert

ee rs ei

Claims

Patentansprüche

Θ Tintenstrahlschreiber, dadurch gekennzeichnet, daß eine mechanische Schwingung in der in einer Düse (5) und einer Druckkammer (3) eines Schreibkopfes (1) enthaltenen Tinte erzeugbar ist, wenn sich der Tintenstrahlschreiber nicht in einem Schreib- bzw. Aufzeichnungsbetriebszustand befindet.

2. Tintenstrahlschreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Tinten-Durchgang während einer die mechanische Schwingungserzeugung einschließende Zeitspanne oder nach Abschluß der

mechanischen Schwingungserzeugung eine Tintenströmung herbeiführbar ist.

3. Tintenstrahlschreiber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein am Schreibkopt (1)

angebrachter elektromechanischer Wandler (4) als Erzeuger der mechanischen Schwingung dient.

4. Tintenstrahlschreiber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein für das Ausspritzen von Tintentröpfchen eingesetzter elektromechanischer Wandler (4, 4') als Einrichtung zur Erzeugung der mechanischen Schwingung dient.

5. Tintenstrahlschreiber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektromechanischer Wandler (4, 4 ')_; der nur zur Erzeugung der mechanischen Schwingung mit dem Schreibkopf (1) in Berührung gebracht wird, als Einrichtung zur Erzeugung der mechanischen Schwingung dient.

Tintenstrahlschreiber nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein-

richtung zur Anlegung bzw. Erzeugung der mechanischen Schwingung eine Treiberschaltung zur Erzeugung einer

sinusförmigen Treiberwelle aufweist. 5

7. Tintenstrahlschreiber nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Anlegung oder Erzeugung der mechanischen Schwingung

eine Treiberschaltung zur Erzeugung einer im wesent-10

liehen rechteckförmigen Treiberwelle aufweist.

8. Tintenstrahlschreiber nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Anlegung bzw. Erzeugung der mechanischen Schwin-

gung eine Treiberschaltung zur Erzeugung einer Treiberwelle mit einer Wobbeifrequenz (sweeping frequency) aufweist.

9. Tintenstrahlschreiber nach einem der vorangehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Anlegung bzw.,Erzeugung der mechanischen Schwingung eine Treiberschaltung zur Erzeugung einer Treiberwelle, bei der zumindest Amplitude, Impulsbreite, Anstiegs- und/oder Abfall(zeit)konstante

variabel ist bzw. sind, aufweist.

10. Tintenstrahlschreiber, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem eine mechanische Schwingung an die Tinte in einer Düse und einer

.Druckkammer des Schreibkopfes anlegbar ist, wenn. sich der Tintenstrahlschreiber nicht in einem Aufzeichnungs(betriebs)zustand befindet, und bei dem weiterhin während einer die mechanische Schwingungsdauer einschließenden Zeitspanne oder nach Abschluß der Schwingungsanlegung bzw. -erzeugung eine zwangsweise Tintenströmung im Tinten-Durchgang erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die

β «

Größe der mechanischen Schwingung kleiner ist als diejenige der im Aufzeichnungsbetrieb in der Druck«*

_ kammer erzeugten mechanischen Schwingungο : 5

11» Tintenstrahlschreiber naeh Anspruch 10/ dadurch gekennzeichnet, daß die Sröße der bei nieht im Äufgeichnungsbetri©bs2üstand befindlichem Tinten·⁶=· strahlschreiber angelegten oder erzeugten mechaniseherj Schwingung nicht größer ist als eia Drittel der Im Aufseichnungsbetrieb angelegten oder erzeugten mechanischen Schwingung.

12. Tintenstrahlschreiberf insbesondere- nach ein^rn der 25

vorangehenden Ansprüche, bei dem eine mechanische Schwingung an die Tinte in einer Düse und einer Druckkammer des Schreibkopfes anlegbar ist, wenn sich der Tintenstrahlschreiber nicht in einem Auf-

zeichnungs(betriebs)zustand befindet, und bei dem 20

weiterhin während einer die mechanische Schwingungsdauer einschließenden Zeitspanne oder nach Abschluß der Schwingungsanlegung bzw. -erzeugung"eine Tintenströmung im Tinten-Durchgang erseugbar ist, dadurch

gekennzeichnet, daß die die Düsenöffnung ein= 25

schließende Düsen-StirnflMche während der die ge™

samte mechanische Schwingungserzeugung oder -anlegung einschließenden Zeitspanne mit einer Flüssigkeit(s~ schieht} bedeckt ist.

13. Tintenstrahlschreiber nach Anspruch 12, dadurch

gekennseichhet, daß die aus der Düse ausströmende Tinte als die die Düsen-Stirnfläche bedeckende Flüssigkeit benutzt wird«

14. Tintenstrahlschreiber nach "Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,, daß eine Düsenkappe zur Verhinderung einer Verstopfung der Düse vorgesehen ist.

15. Tintenstrahlschreiber, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche/ bei dem eine mechanische Schwingung in einem eine Düse und eine Druckkammer des Schreibkopfes einschließenden Tinten-Durchgang erzeugt wird, wenn sich der Tintenstrahlschreiber nicht in einem Aufzeichnungs(betriebs)zustand befindet, und bei dem weiterhin während der die mechanische Schwingungserzeugung einschließenden Zeitspanne oder nach Abschluß der mechanischen Schwingungserzeugung eine zwangsweise Tintenströmung im Tinten-Durchgang herbeigeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Düsenöffnung einschließende Düsen-Stirnfläche während der die gesamte mechanische Schwingungserzeugung einschließenden Zeitspanne mit einer Flüssigkeitsschicht bedeckt ist, deren Dicke größer ist als die Länge der Düse.

16. Tintenstrahlschreiber nach Anspruch 15, dadurch

gekennzeichnet, daß die aus der Düse ausströmende Tinte als die die Düsen-Stirnfläche bedeckende Flüssigkeit benutzt wird.

17. Tintenstrahlschreiber, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Heizelement zum Erwärmen zumindest des eine Düse einschließenden Teils eines Schreibkopfes auf eine höhere Temperatur als während des Aufzeichnungsbetriebs und durch eine Einrichtung zur Erzeugung

° einer mechanischen Schwingung in der zumindest in der Düse und einer Druckkammer befindlichen Tinte, wobei beide Einrichtungen dann betätigbar sind, wenn sich der Tintenstrahlschreiber nicht in einem Auf-

zeichnungs(betriebs)zustand befindet. 35

18. Tintenstrahlschreiber nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsperioden oder -Zeitspannen beider Einrichtungen so gewählt sind, daß sie

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sich zumindest teilweise Überlappen.

19. Tintenstrahlschreiber nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Tinte aus der Düse während und/oder nach der Betätigung zumindest einer der beiden Einrichtungen, die ihren Betrieb später b©~ endet als die andere Einrichtung, ausstoßbar ist»

20. Tintenstrahlschreiber nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der TintenausstoSte.il der Düse während der die Betriebsperiode zumindest einer der beiden Einrichtungen einschließenden Zeitspanne mit einer Flüssigkeit bedeckt ist»

21» Tintenstrahlschreiber nach einem der Ansprüche 17

bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die die mechanische Schwingung erzeugende Einrichtung eine Treiberschaltung zur Lieferung einer sinusförmige.»* Traiber- ^^u welle aufweist.

22. Tintenstrahlschreiber nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung der mechanischen Schwingung eine Treiberschaltung zur Lieferung einer im wesentlichen ·; rechteckförmigen Treiberwelle aufweist.

23. Tintenstrahlschreiber nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daB die die

®® mechanische Schwingung erzeugende Einrichtung eine Treiberschaltung zur Lieferung einer TreiberweHe mit einer Wobbeifrequenz {sweeping frequency) auf«- weist.

®5 24. Tintenstrahlschreiber nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Schwingung erzeugende Einrichtung eine Treiberschaltung zur Lieferung einer Treiberwelle,, bei ^,

der zumindest Amplitude, Impulsbreite, Anstiegs- und/oder Abfall(zeit)konstante variabel ist bzw. sind, aufweist.