DE3523719A1 - Messanordnung zur feststellung der funktionsfaehigkeit der duesen eines tintenstrahl-druckkopfes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Meßanordnung zur Fest­ stellung der Funktionsfähigkeit der Düsen eines Tinten­ strahl-Druckkopfes mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines elektrostatischen Feldes im Bereich der Flugbahn der Tintentröpfchen und mit einer die Tintentröpfchen auffan­ genden Meßelektrode sowie mit einer Meßschaltung zur Erfassung und Auswertung des Spannungspotentials der Meßelektrode.

Eine solche Anordnung ist durch die DE-OS 32 34 107 bekannt. Dabei werden die Tintentröpfchen zum Zeitpunkt der Ablösung von den Düsen mit einer elektrischen Ladung beaufschlagt, die durch ein elektrisches Feld erzeugt wird, welches von unmittelbar vor den Düsen angeordneten und gegenüber den Düsen eine entsprechende Gleichspannung aufweisenden Elektroden gebildet wird. Nach dem Verlassen des aufladenden Feldes prallen die Tintentröpfchen auf eine Meßelektrode und geben ihre Ladung an diese ab. Das sich dadurch ändernde elektrische Potential der Meßelek­ trode wird als Signal für die Anzeige der Funktionsfähig­ keit der Düsen ausgewertet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Meßanordnung der eingangs genannten Art zu vereinfachen.

Die Lösung gelingt dadurch, daß das elektrostatische Feld durch eine zwischen den Düsen und der Meßelektrode ange­ legte Gleichspannung gebildet ist und daß in Reihe zur Gleichspannungsquelle ein hochohmiger Widerstand geschal­ tet ist. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß kann auf besondere Elektroden zur Erzeu­ gung des elektrostatischen Feldes verzichtet werden, da die Meßelektrode diese Funktion zusätzlich übernimmt.

Es hat sich gezeigt, daß der bei einer erfindungsgemäßen Meßanordnung an der Meßelektrode abgreifbare Signalverlauf eine Charakteristik hat, welche eine einfache Aussage über die Geschwindigkeit der Tintentröpfchen ermöglicht. Am Anfang und am Ende des Signals entstehen bespielsweise steile Spannungsänderungen, die zur Ermittlung des Zeit­ punkts des Austretens eines Tröpfchens und des Zeitpunkts des Aufpralls auf die Meßelektrode ausgewertet werden können.

Eine erfindungsgemäße Meßeinrichtung erfordert nur einen geringen Aufwand, so daß es sinnvoll erscheint, insbeson­ dere hochwertige Drucker individuell mit einer solchen Meßanordnung in Verbindung mit einer Abgleicheinrichtung für die Düsen des Druckers zu versehen. Da sich die Daten der Düsen z.B. durch Alterung, Temperatureinflüsse und Langzeitdriften verändern können, kann in regelmäßigen Abständen eine Nachjustierung der den Druckgeneratoren zugeführten Erregerleistung in dem Sinne erfolgen, daß die von der Meßanordnung ermittelten Geschwindigkeiten der einzelnen Düsen mit den Sollwerten in Übereinstimmung gebracht werden. Zweckmäßig sind dabei vor einem Justier­ verfahren Säuberungvorgänge wie Putzen oder Durchspülen der Düsen durchzuführen, die ebenfalls automatisch mit Hilfe der erfindungsgemäßen Meßanordnung gesteuert und kontrolliert werden können.

In der Zeichnung ist eine vorteilhafte Anordnung gemäß der Erfindung schematisch dargestellt.

Der Druckkopf 1 weist eine Düsenplatte 2 auf, in welcher eine Mehrzahl von Düsen angeordnet ist. Durch die Düsen werden über Tintenkanäle 3 mittels Druckgeneratoren 4 Tintentröpfchen 5 ausgestoßen. Die Tinte wird aus einem nicht dargestellten Vorratsbehälter über die allen Düsen­ kanälen 3 gemeinsame Zuleitung 6 angesaugt. Die elek­ trische Erregerleistung wird den Druckgeneratoren 4 über die gemeinsame Masseleitung 7 und jeweils eine indivi­ duelle Steuerleitung 8 zugeführt.

Die Düsenplatte 2 ragt in die Öffnung 9 eines aus Isolier­ stoff bestehenden Gehäuses 10, in welchem mittels der Halterung 11 die Meßelektrode 12 gegenüber der Öffnung 9 befestigt ist. Die ausgestoßenen Tintentröpfchen prallen gegen die Meßelektrode 12, von welcher die Tinte in den unteren Wannenteil 13 des Gehäuses 10 abtropft und aufge­ fangen wird.

Der Meßvorgang mittels der dargestellten Meßanordnung wird durch eine Meßschaltung 14 gesteuert. Diese führt den den zu überprüfenden Düsen zugeordneten Druckgeneratoren 4 jeweils über eine Leitung 8 die Erregerleistung zu. über den hochohmigen Widerstand 15 ist eine Gleichspannung über die Leitung 15 an die Meßelektrode 12 gelegt, so daß eine Potentialdifferenz zu der geerdeten Düsenplatte 2 besteht.

Die austretenden Tintentröpfchen 5 transportieren elek­ trische Ladung zur Meßelektrode 12. Der dadurch entste­ hende Verschiebungsstrom bewirkt wegen des hochohmigen Widerstandes 15 eine Potentialänderung der Meßelektrode, die als Spannungssignal über den die Gleichspannung ab­ blockenden Kondensator 16 der Meßschaltung 14 zugeführt wird.

Die Verwendung einer elektrisch leitfähigen Tinte hat sich als vorteilhaft erwiesen, jedoch ist eine hohe Leitfähig­ keit der Tinte keineswegs eine unabdingbare Voraussetzung für die Funktionsfähigkeit der erfingungsgemäßen Anord­ nung.

Das Auftreten von Meßsignalen besagt, daß die jeweilige Düse funktionsfähig ist. Zusätzlich lassen sich aus der Form der Signale (Amplitude, Flanken) Rückschlüsse über die Tröpfchengeschwindigkeit ziehen. Da die Signale zum Zeitpunkt der Ablösung der Tröpfchem von der Düsenplatte und zum Zeitpunkt des Auftreffens auf die Meßelektrode impulsartige Uberhöhungen aufweisen, kann man diese Zeit­ punkte besonders einfach mit der Meßschaltung detektieren, so daß mittels der Zeitdifferenz, welche die Tröpfchen für die bekannte Strecke von der Düsenplatte 2 bis zur Meß­ elektrode 12 benötigen, die Tröpfchengeschwindigkeit ermittelt werden kann. Dazu müssen in der Meßschaltung 14 entsprechende elektronische Schaltungen vorgesehen sein, deren Aufbau nicht Gegenstand der Erfindung ist und die man auf verschiedene bekannte Weise realisieren kann.

Die Geschwindigkeit der Tröpfchen und die Impulsform sind nur geringfügig von der Höhe der elektrischen Feldstärke zwischen Meßelektrode 12 und Düsenplatte 2 abhängig. Eine Korrekturmaßnahme ist erforderlichenfalls, insbesondere bei Vorsehung von unterschiedlichen Feldstärken für unterschiedliche Meßbereiche leicht in die Meßschaltung integrierbar.

Die erfindungsgemäße Meßanordnung kann zur Endjustierung und / oder -kontrolle im Verlaufe der Fertigung eingesetzt werden. Sie ist andererseits aber so einfach aufgebaut, daß sie auch insbesondere hochwertigen Druckern indivi­ duell fest zugeordnet werden kann, so daß eine betriebs­ mäßige Überprüfung und Nachjustierumg der Düsen eines Druckkopfes vom Anwender in gewissem Zeitabständen durch­ geführt werden kann. Eine solche Überprüfung kann aber auch automatisiert in Verbindung mit Reinigungsvorgängen veranlaßt werden.

Claims (6)

1. Meßanordnung zur Feststellung der Funktionsfähigkeit der Düsen eines Tintenstrahl-Druckkopfes mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines elektrostatischen Feldes im Bereich der Flugbahn der Tintentröpfchen und mit einer die Tintentröpfchen auffangenden Meßelek­ trode, sowie mit einer Meßschaltung zur Erfassung und Auswertung des Spannungspotentials der Meßelektrode dadurch gekennzeichnet, daß das elektrostatische Feld durch eine zwischen den Düsen (Düsenplatte 2) und der Meßelektrode (12) angelegte Gleichspannung gebildet ist und daß in Reihe zur Gleichspannungsquelle ein hoch­ ohmiger Widerstand (15) geschaltet ist.

2. Meßanordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das auszuwertende Spannungspotential der Meßelek­ trode (12) der Meßschaltung über einen Kondensator (16) zugeführt wird.

3. Meßanordnung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Meßelektrode (12) isoliert in einem Gehäuse (10) befestigt ist, welches bis auf eine dem Düsenbereich des Schreibkopfes (1) zugeordnete ist und der Meßelektrode (12) gegenüberliegende Öffnung (9) geschlossen ist, und welches unterhalb der Meßelek­ trode (12) eine Auffangwanne (13) für die von der Meß­ elektrode (12) abtropfende Tinte bildet.

4. Meßanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenplatte (2) Erdpotential aufweist.

5. Meßanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Meßschaltung Mittel zur Erfas­ sung der Zeitdifferenz zwischen dem Zeitpunkt des Aus­ tritts der Tintentröpfchen aus einer Düse und dem Zeit­ punkt des Aufpralls auf die Meßelektrode enthält.

6. Meßanordnung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Meßanordnung einem Drucker fest zugeordnet ist, welcher eine Abgleicheinrichtung für die Düsen des Druckkopfes 1 aufweist, welche in Abhängigkeit der von der Meßeinrichtung gelieferten Istsignale eine Justie­ rung der den Druckgeneratoren der Düsen zugeführten Erregerleistung durchführt.