• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1989002367A1
    申请号:PCT/DE1988/000484
    申请日:1988-08-05
    公开日:1989-03-23
    发明作者:Josef Pöppel
    申请人:Siemens Aktiengesellschaft；
    IPC主号:B41J2-00
    专利说明:
    [0001] Druckeinrichtung mit einem elektrothermisch betriebenen Druckkopf
    [0002] Die Erfindung betrifft eine Druckeinrichtung gemäß dem Oberbe¬ griff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zu deren Be¬ trieb.
    [0003] Druckeinrichtungen der eingangs genannten Art sind entweder als Thermotransfer-Druckeinrichtungen oder als Bubble-Jet-Druckein- einrichtungen bekannt. Sie werden allgemein als elektrothermi- sche oder ther oelektrische Drucker bezeichnet.
    [0004] Bei Thermotransfer-Druckeinrichtungen wird über einen Heizele¬ mente aufweisenden Thermoka m eine feste Farbe enthaltendes Farbband zeichenabhängig lokal erhitzt und so die Farbe zei- chenpunktweise verflüssigt und auf einen hinter dem Farbband angeordneten Aufzeichnungsträger übertragen.
    [0005] 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 aπsteuerbaren 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.
    [0006] 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- liehen 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.
    [0007] 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.
    [0008] So wird in der deutschen Offenlegungsschrift 36 12469 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.
    [0009] 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.
    [0010] 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.
    [0011] Diese Aufgabe wird bei einer Druckeinrichtung der eingangs ge¬ nannten Art gemäß dem kennzeichnenden Teil des ersten Patentan- Spruches gelöst.
    [0012] 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.
    [0013] Die: Erfassung des Zustandwechsels über die Leitwerterfassung entspricht einer selektiven Heizelementetemperaturmessung.
    [0014] 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.
    [0015] 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.
    [0016] Die Schreibgeschwindigkeit läßt sich dadurch dynamisch der thermischen Belastung anpassen, wobei auch die anderen Tempera¬ turkomponenten, wie Umgebungstemperatur, Temperatur der : Schrei-bflüssigkeit etc. automatisch im Betrieb berücksichtigt werden...
    [0017] 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.
    [0018] Es ist außerdem über den Zustandswechsel möglich, die Funktionsfähigkeit des einzelnen Heizelementes zu überwachen.
    [0019] 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.
    [0020] Aus der festgestellten Betätigungsfolge der Heizelemente läßt sich die thermische Belastung errechnen und die Heizdauer dynamisch anpassen.
    [0021] 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.
    [0022] 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.
    [0023] 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.
    [0024] 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- sa menfallens der Gasblase vermittelt den Zeitpunkt für die Steuerung des nächsten Heizzyklus.
    [0025] Damit können Totzeiten vermieden und das Betriebsverhalten exakt erfaßt und optimiert werden.
    [0026] 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.
    [0027] Eine Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen dar¬ gestellt und wird im folgenden beispielsweise näher beschrie¬ ben. Es zeigen
    [0028] 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.
    [0029] FIG 2 ein schematisches Diagramm der Abhängigkeit der Ver¬ dampfungs- und Kondensationsparameter von der Spritzfrequenz.
    [0030] FIG 3 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfin¬ dung für "einen Bubble-Jet-Drucker und
    [0031] 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¬ cherte Abgleichwerte im Drucker.
    [0032] 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 in 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.
    [0033] 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.
    [0034] Diese Dampfblasenbildung und Kondensation und die damit zu¬ sammenhängende Leitwertänderung am Heizelement ist in der Fi¬ gur 1 dargestellt. Die Figur 1 zeigt im Prinzip die normierte Darstellung der Veränderungen des Leitwertes des Heizelementes, ausgedrückt durch die Stromänderung A.J im Heizelement in Ab¬ hängigkeit von der Zeit T, wenn man einen konstanten Erreger¬ puls definierter Länge anlegt. Die Stromänderung Δ 3 ist bezogen auf den Anfangsstromwert bei Heizbeginn.
    [0035] An ein Halbleiterheizelement eines handelsüblichen Bubble-Jet- Druckkopfes wird zum Zeitpunkt Tl 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 OV. Zum Zeitpunkt T3 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 ΔJK zum Kondensationszeitpunkt TK.
    [0036] In der Figur 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 ΔI 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).
    [0037] Mit steigender Spritzfrequenz F nimmt die Schreibkopftemperatur zu. Die Verdampfungs- und Kondensationstemperaturen verhalten sich dagegen wie Fixpunkte. Deswegen wird der Abstand der
    [0038] Grundtemperatur zu den Verda pfungs- und Kondensationstempera¬ turen bei hohen Frequenzen geringer, was sich in den fallenden Strom- bzw. Leitwertänderungen Δiv, ΔIK 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.
    [0039] 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. 1 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-
    [0040] 5 tαngen verwenden, um damit z.B. den Erhitzungsgrad und den Betriebs-zustand der einzelnen Heizelemente des Thermokammes erfassen zu k-öπnen.
    [0041] DierErfassung: der Zustandswechsel und damit im Prinzip die IGE- Erfassung der Temperatur bzw. des Temperaturverhaltens der einzelnen Heizelemente läßt sich nun für verschiedene Steue¬ rungsund Regelungszwecke am Drucker ausnutzen.
    [0042] Durch Feststellung der Verdampfungszeit während des Betriebes 15 läßt sich die Heizenergie in einfacher Weise begrenzen. Der
    [0043] Heizimpuls kann sofort nach dem Verdampfen abgeschaltet werden.
    [0044] Eine unnötige Erwärmung des Schreibkopfes wird gerade bei hohen
    [0045] Frequenzen vermieden. Bei dem dargestellten Beispiel der Figur - 1 läßt sich z.B. die Heizdauer um 2 μs verkürzen. Bei hohen 20 Frequenzen sind es 3 μs. Das bedeutet eine Verringerung der thermischen Belastung des Schreibkopfes auf bis zu 40% der sich original: Einstellenden.
    [0046] Bei. gleichem Schreibkopf ist durch dynamisches Abschalten 25 des Heizimpulses eine über 2-fache Dauerschreibgeschwindigkeit gegenüber deπr 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- 30 digkeit etwa den Faktor 10. Die unterschiedliche Belastung der einzelnen Element ist hier schon enthalten.
    [0047] Weiterhin ist mit der Erfindung eine Funktionsprüfung der einzelnen Heizelemente im Betrieb möglich. Tritt z.B. kein 35 Knick in der den Leitwert repräsentierenden Stromänderungs- kurve" ΔlO (FIG 1) bei Erhitzung auf, so ist dies ein Zeichen, daß keine Dampfblase erzeugt wurde. Ein derartiger Funktions- ausfal . 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.
    [0048] Es läßt sich außerdem aus der festgestellten Folge der Betäti¬ gungen der Heizelemente die thermische Gesamtbelastuπg des Druckkopfes berechnen und das Ergebnis zur Geschwindigkeits- Steuerung verwenden.
    [0049] Insgesamt gesehen ist mit der Erfindung eine dynamische Anpas¬ sung der Schreibgeschwindigkeit möglich.
    [0050] Diese dynamische Anpassung der Schreibgeschwindigkeit wird nun im folgenden anhand dem Blockschaltbild der Figur 3 beschrie¬ ben.
    [0051] 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.
    [0052] 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.
    [0053] 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 Vergleichswiderstands 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.
    [0054] 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.
    [0055] 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).
    [0056] 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.
    [0057] 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.
    [0058] 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.
    [0059] 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.
    [0060] 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.
    [0061] In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wurde im Sensor S ein der Leitwertänderung entsprechendes Signal mit Hilfe eines Ve - gleichswiderstandes eines Differentialtransformators erzeugt. Anstelle derartiger Analogelemente lassen sich jedoch auch andere Elemente verwenden, z.B. ein digitaler Kurvenvergleich o.a., so daß auf Transformatoren verzichtet werden kann.
    [0062] Bei dem .dargestellten Ausführungsbeispiel der FIG 3 is't 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
    [0063] 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 in deco¬ dierter Form der Auswerteinrichtung AA im Drucker P zu. Wird 1 nun der Drucker mit dem entsprechenden Normimpuls betrieben, entspricht dies den Test-Schreibbetriebsbedingungen und die festgestellten Werte des Zustandswechsel können in der be¬ schriebenen Weise zur Steuerung des Druckers, z.B. hinsicht-
    [0064] 5 lieh 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.
    [0065] ιo;.
    [0066] 15
    [0067] 20
    [0068] 25:
    [0069] 0
    [0070] 5 Bezugszeichenliste
    [0071] T = Zeit
    [0072] Tl = Heizstart, Erregungsbeginn
    [0073] TV = Verdampfungszeit bzw. Zeitpunkt, Heizzeit
    [0074] ΔJK = Stromänderung als Maß für den Kondensations¬ leitwert
    [0075] ΛIV = Stromänderung als Maß für den Verdampfungs¬ leitwert
    [0076] TK = Kondensationszeit bzw. Zeitpunkt
    [0077] T3 = Abschaltzeitpunkt des Heizelementes
    [0078] FD = Betriebsfrequenz (Dauer)
    [0079] F = Betrieb-sfrequenz
    [0080] 10 = Schreibkopf
    [0081] 11 = Heizelemente
    [0082] 12 = Aufzeichnungsträger
    [0083] D = Datenquelle, Terminal, Rechner
    [0084] ZS = Zentralsteuerung
    [0085] 13 = . Ansteuerimpulse MS = Motorsteuerung
    [0086] S = Sensoreinrichtung
    [0087] AA = Auswerteanordnung
    [0088] VA = Verknüpfungsanordnung
    [0089] 14 = Zähleinrichtung
    [0090] 15 = R-S Flip-Flop
    [0091] R = Rücksetzeingang
    [0092] SE = Setzeingang
    [0093] 16 = UND-Glied
    [0094] 17 = Quarz
    [0095] 18 = UND-Glied
    [0096] 19 = Treiberstufe
    [0097] 20 = Differentialtransformator
    [0098] 21 = Spannungsquelle
    [0099] 22 = Vergleichswiderstand
    [0100] 23 = Filternetzwerk
    [0101] 24 = Verstärker
    [0102] 25 = Hochpaß

    权利要求:
    ClaimsPatentansprüche
    1. Druckeinrichtung mit einem elektrothermisch betrie¬ benen Druckkopf (10), der eine Vielzahl von einzeln impuls- weise ansteuerbare Heizelemente (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, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß eine den Zustandswechsel des Schreibmediums an den
    Heizelementen (11) erfassende Sensoreinrichtung (S) vorgesehen ist.
    2. Druckeinrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Sensoreinrichtung (S) jeder Druckeinrichtung zugeordnet ist.
    3. Druckeinrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Sensoreinrichtung (S) als separate druckerunabhängige Einrichtung ausgebildet ist.
    4. Druckeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Sen¬ soreinrichtung (S) zur Bestimmung des Zeitpunktes des Zu- Standwechsels 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, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , 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, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Meß- einrichtung vorgesehen ist, die die zwischen Heizbeginn und Zustandswechsel liegende Zeit erfaßt.
    7. Druckeinrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Meßeinrichtung einen über die Heizimpulse und die Sensorimpulse ansteuerbaren Zähler (14) aufweist.
    8. Druckeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , 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, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , 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, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , 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, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Druck- köpf (10) als Tiπtendruckkopf 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, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h die folgenden Verfahrensschritte: - über eine Sensoreinrichtung (S) wird der Zustandswechsel des Schreibmediums durch Strommessung am Heizelement (11) im Schreibbetrieb erfaßt, --die- Zeit (TV)ä von der Erregung des Heizelementes (11) bis zα Zustandswechsel wird gemessen - -in-Abhängigkeit von der gemessenen Zeit (TV) wird der Drucker irisbesondere hinsichtlich Fehlererkennung Heizdauerbegrenzung und Schreibgeschwindigkeit gesteuert
    13. Verfahren zum Betrieb einer elektrothermischen Druckeinrichtung gemäß Anspruch 3 g e k e n n z e i c h n e t d u r c h 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 codier.te; Heizzeit jedes Tintendruckkopfes.
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    US10082414B2|2018-09-25|Ink level sensing
    EP0390202B1|1995-06-28|Tintenstrahlaufzeichnungskopf, Betriebsart und Tintenstrahlaufzeichnungsgerät
    US8210640B2|2012-07-03|Recording head and recording apparatus, and inspection apparatus of recording head and method thereof
    JP2675851B2|1997-11-12|インクジェット記録方法及び該方法に用いる装置
    EP0626261B1|1998-10-28|Aufzeichnungsgerät mit Wärmekopf und Aufzeichnungsverfahren
    US10308035B2|2019-06-04|Fluid level sensor and related methods
    JP2974624B2|1999-11-10|順次出力動的シフトレジスタを備えるインク・ジェット印刷ヘッド識別回路
    US5583547A|1996-12-10|Drop count-based ink-jet pen servicing method
    US4313124A|1982-01-26|Liquid jet recording process and liquid jet recording head
    US5638097A|1997-06-10|Recording apparatus to which recording head is detachably mounted
    US4328504A|1982-05-04|Optical sensing of ink jet printing
    US5136305A|1992-08-04|Ink jet printer with ink supply monitoring means
    NL1021015C2|2004-01-06|Werkwijze voor het aansturen van een inkjet printkop, een inkjetprintkop geschikt voor het toepassen van deze werkwijze en een inkjet printer voorzien van deze printkop.
    US9701116B2|2017-07-11|Determining an issue in an inkjet nozzle with impedance measurements
    US6561614B1|2003-05-13|Ink system characteristic identification
    CA1207297A|1986-07-08|Device for discharging liquid droplets
    JP2663077B2|1997-10-15|インク供給装置
    EP0445916B1|1995-10-11|Aufzeichnungskopf und Aufzeichnungsgerät, welches diesen verwendet
    US4250512A|1981-02-10|Heating device for recording heads in ink mosaic recorders
    EP0606017B1|1997-02-12|Verfahren und Gerät für die Tintenströmungsdetektion
    US5036337A|1991-07-30|Thermal ink jet printhead with droplet volume control
    US6231154B1|2001-05-15|Thermal ink jet print head and temperature control apparatus and method
    US4417256A|1983-11-22|Break-off uniformity maintenance
    US5831649A|1998-11-03|Thermal ink jet printing system including printhead with electronically encoded identification
    US6820958B2|2004-11-23|Method for controlling the drive energy of an ink jet print apparatus and the ink jet print apparatus
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    JPH03500149A|1991-01-17|
    EP0377599A1|1990-07-18|
    EP0377599B1|1992-11-25|
    US5122816A|1992-06-16|
    DE3730110A1|1989-03-16|
    DE3876244D1|1993-01-07|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    DE3300395A1|1982-01-08|1983-07-21|Canon Kk|Vorrichtung zum ausstossen fluessiger troepfchen|
    EP0112474A2|1982-12-27|1984-07-04|International Business Machines Corporation|Temperaturüberwachung für Thermodruckkopf|EP0547921A2|1991-12-19|1993-06-23|Canon Kabushiki Kaisha|Tintenstrahlaufzeichnungsgerät und Verfahren|
    EP0558221A2|1992-02-24|1993-09-01|Xerox Corporation|Elektronische Punktgrössesteuerung in einem thermischen Tinten-Strahldrucker|
    EP0623469A2|1993-05-03|1994-11-09|Hewlett-Packard Company|Verfahren zum Betrieb eines Thermo-Farbstrahldruckers|
    EP0650838A2|1993-10-29|1995-05-03|Hewlett-Packard Company|Prüfung der thermischen Einschaltungsenergie für einen Tintenstrahldrucker|NO824291L|1981-12-29|1983-06-30|Dainichi Nippon Cables Ltd|Adhesiv og fremgangsmaate for sammenfoeyning av polyolefin-gjenstander ved anvendelse derav|
    US4704617A|1984-12-24|1987-11-03|Nippon Kogaku K. K.|Thermal system image recorder|
    DE3610081A1|1985-03-26|1986-10-02|Toshiba Kawasaki Kk|Thermokopf-treiberschaltung|
    US4893191A|1986-09-19|1990-01-09|Victor Company Of Japan, Ltd.|Gradation control device for thermal ink-transfer type printing apparatus|DE69018909T2|1989-09-18|1995-10-05|Canon Kk|Tintenstrahlaufzeichnung.|
    DE4020885A1|1990-06-29|1992-01-09|Siemens Ag|Verfahren zur einstellung der impulsspannung fuer heizwiderstaende bei tintendruckkoepfen|
    DE4203294C2|1992-01-31|1997-09-04|Eastman Kodak Co|Verfahren und Vorrichtung zur Betriebszustandsüberwachung von Tintendruckköpfen|
    JP3397371B2|1993-05-27|2003-04-14|キヤノン株式会社|記録装置および記録方法|
    JPH08276572A|1995-04-07|1996-10-22|Sharp Corp|インクジェットプリンター、及び、インクジェットプリンターの調整方法|
    JP3472005B2|1995-12-21|2003-12-02|キヤノン株式会社|記録装置及び記録制御方法|
    US6655775B1|1996-10-15|2003-12-02|Hewlett-Packard Development Company, L.P.|Method and apparatus for drop weight encoding|
    US6276776B1|1996-12-17|2001-08-21|Canon Kabushiki Kaisha|Ink-jet printer and temperature control method of recording head|
    DE102006046399A1|2006-09-29|2008-04-03|Robert Bosch Gmbh|Verfahren und Vorrichtung zur Fehlerverwaltung|
    法律状态:
    1989-03-23| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): JP US |
    1989-03-23| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
    1989-10-12| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1988907115 Country of ref document: EP |
    1990-07-18| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1988907115 Country of ref document: EP |
    1992-11-25| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1988907115 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE19873730110|DE3730110A1|1987-09-08|1987-09-08|Druckeinrichtung mit einem elektrothermisch betriebenen druckkopf|
    DEP3730110.1||1987-09-08||DE19883876244| DE3876244D1|1987-09-08|1988-08-05|Druckeinrichtung mit einem elektrothermisch betriebenen druckkopf.|
    [返回顶部]