DE2728283C2 - Vorrichtung zur Überwachung des Tintenvorrates in Tintenschreibeinrichtungen - Google Patents

Vorrichtung zur Überwachung des Tintenvorrates in Tintenschreibeinrichtungen

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung des Vorrates von elektrisch leitender Schreibflüssigkeit in einem Vorratsbehälter für Tintenschreibeinrichtungen gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei Tintenschreibemrichtungen wird im allgemeinen ein durch eine motorische Einrichtung entlang einem Aufzeichnungsträger bewegter Schreibkopf über eine Versorgungsleitung aus einem Tintenvorratsbehälter mit Schreibflüssigkeit versorgt. Wird dabei dieser Tintenvorratsbehälter gemäß einem Vorschlag in dem Schreibkopf integriert abgeordnet, so ist eine visuelle Überwachung des Tintenvorrates im Behälter nicht möglich. Eine beständige Überwachung des Tintenvorrates ist aber insbesondere beim Einsatz von Schreibeinrichtungen im Fernschreib und Datenverkehr notwendig.
Aus IBM Technical Disclosure Bulletin. Vol. 16, Nr. 3. Aug. 197 3. Seile 775 ist eine Hinrichtung zur Bestimmung der Tintenhöhe in einem offenen Gefäß bekannt. Bei dieser Einrichtung tauchen zwei Elektroden in die Flüssigkeit ein und über eine Schaltungsanordnung wird die Kapazität zwischen den Elektroden gemessen. Diese Kapazität ändert sich entsprechend der Füllhöhe der Schreibflüssigkeit
Wird nun als Schreibflüssigkeit iii der Tintefischfeibeinrichtung eine elektrisch leitende Schreibfiüssigkeil verwendet, so scheidet ein derartiges Meßverfahren aus. Außerdem bedingt diese Anordnung der Elektroden ein offenes Vorratsgefäß. Tintenvorratsbehälter, die durch eine elastische Membran abgeschlossen werden und dabei ihr Vorratsvolumen entsprechend dem Verbrauch an Schreibflüssigkeit ändern, können nicht verwendet werden.
Zur Überwachung des Tintenvorrates in einem geschlossenen Behälter ist es aus IBM TDB. Vol. 16. Nr. 10. März 1974. S. 3293 und 3294 bekannt, die Elektroden außerhalb des Behälters anzuordnen, doch wird auch hierbei ein rein kapazitives Meßverfahren angewendet.
Es wurde bereits vorgeschlagen, anstelle der Kapazitätsmessung mit Hilfe von zwei Elektroden den sich beim Verbrauch an Schreibflüssigkeit verändernden elektrischen Widerstand zu messen und nach Unterschreitung eines bestimmten Vorratsvolumens eine Warnvorrichtung zu betätigen. Nun ist aber der ohmsche Widerstand, der in der Tintenschmboiirichtung verwendeten Tinte stark temperaturabhängig, hs ist deshalb notwendig, diese Temperaturandeningen /11 kompensieren, wobei vorgeschlagen wurde dies über einen Heißleiter zu bewerkstelligen-Trotzdem bleibt bei einer derartigen Schaltungsanordnung der Abschält· punkf von der fabrikationsbedingleh Streuung der
Tiftlenleitfähigkeit abhängig.
Aufgabe der Erfindung ist es, für Tintenschreibeinrichtungen oder ähnliche mit elektrisch leitender Schreibflüssigkeit betriebene Schreibeinriehtungen,
eine Vorrichtung zur Überwachung des Vorrates an Schreibflüssigkeit bereitzustellen, die einfach und funktionssicher und unabhängig von der Konsistenz und der Temperatur der Schreibflüssigkeit arbeitet und kostengünstig herstellbar ist Die Vorrichtung soll 5 außerdem so ausgebildet sein, daß eine Fehlmeldung in Folge von Erschütterungen des Vorratsbehälters ausgeschlossen ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch den kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekenzeichnet, daß der Boden der Tinttnflasche zwei durch einen Steg getrennte Mulden aufweist, und daß in der einen Mulde die den flüssigkeitsspezifischen Vergleichswiderstand erfassenden Elektroden und in der anderen Mulde die weitere Elektrode angeordnet ist.
Die Erfindung hat den großen Vorzug, daß damit unabhängig von der Konsistenz und der Temperatur der Tintenflüssigkeit der sich zu Ende neigende Tintenvorrat in einem Tintenvorratsbehälter für eine Tintenschreibeinrichtung leicht festgestellt werden kann. Ein Auswechseln der Tintenflasche, wie es entv ^der bei zu Ende gehender Tintenflüssigkeit oder beim Wechseln der Farbe der Schreibflüssigkeit notwendig ist. hat auf die Funktion der Erfindung keinen Einfluß. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 ein Schnittbild einer in einer Tintenmosaikschreibemrichtung verwendeten Tintenflasche mit drei Elektroden.
F i g. 2 eine Draufsicht derselben Tintenflasche bei abgenommener Gummiblase und
F i g. 3 ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Schal tungsanordnung zur Überwachung des Tintenvorrates.
In einer hier nicht dargestellten Tintenmosaikschreibeinrichtung wird ein sich entlang von einem Aufzeichnungsträger bewegender Schreibkopf über eine Versorgungsleitung aus einer in F i g. 1 im Schnitt und in F i g. 2 in der D.aufsieht dargestellten Tintenflasche mit Schreibflüssigkeit versorgt. Diese Tintenflasche enthält eine mit elektrisch leitender Schreibflüssigkeit gefüllte flexible Gummiblase 1. die über den aus Gummi bestehenden Flaschenboden 2 gestülpt ist. Der Flaschenboden wird beim Aufsetzen der Tintenflasche auf eine hier .licht dargestellte Haltevorrichtung von einer Hohlnadel 3 durchstoßen, wobei er sich luftdicht an die Hohlnadel 3 anlegt. Die Hohlnadel 3 bildet dabei einen Teil des Tintenversorgungssystems, über das elektrisch leitende Schreibflüssigkvit aus der Tintenflasche in den Schreibkopf transportiert wird.
Im Bod^n der Tintenflasche befinden sich zwei durch einen Steg 4 getrennte Mulden 5. in die Elektroden 6/1, 6/2, 6/3 ragen. Mit Hilfe dieser Elektroden wird über « eine nachfolgend beschriebene Schaltungsanordnung der Widerstand der Tinte im Vorratsbehälter gemessen und /war einerseits dei Widerstand /wischen den Elektroden 6/1 und 6/2. der sogenannt? flüssigkeitsspe zifische Vergleu'hswiderstand Dieser Widersland an e>n dert sich mit Her Iemperatur und der Zusammensetzung der Tinte genauso, wie andererseits der eigentlich zwischen den Elektroden 6/2 und 6/3 gemessene Mcßwiderstahd, ist aber im Gegensatz zu diesem Meßwidefstand von der Füllmenge unabhängig und dient dazu, die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung unabhängig von der jeweiligen Konsistenz der Tinte zu machen.
Im Prinzip arbeitet dabei die Überwachung wie folgt: Solange genügend Tinte in der Tintenflasche 1, 2 enthalten ist, ist der Widerstand zwischen der Mittelelektrode 6/2 und der Elektrode 6/3 kleiner als der Widerstand zwischen den Elektroden 6/2 und der Elektrode 6/1, infolge der geringeren aktiven Oberfläche der Elektrode 6/1. Bei diesen Widerstandsverhältnissen ist die Überwachungsschaltung im betriebsbereiten Zustand. Sinkt derTintenspiegel, so steigen zunächst beide Widerstände langsam an, wobei aber der Widerstand zwischen der Elektrode 6/3 und der Mittenelektrode 6/2 kleiner bleibt als der flüssigkeitsspezifische Vergleichswiderstand zwischen der Elektrode 6/2 und der Elektrode 6/1.
Fällt der Tintenspiegel weiter, so wird der leitende Tintenquerschnitt zwischen den Elektroden 6/3 und der Mittenelektrode 6/2 durch den dazwischen liegenden Steg 4 stark verringert, so daß dieser Widerstand stärker zunimmt, als der flüssigkeitsspezifische Vergleichswiderstand. Schließlich wird der Widerstand zwischen der Mittenelektrode 6/? nd der Außenelektrode 6/3 größer als der flüssigkHtsspezifische Vergleichswiderstand und in diesem Falle spricht die Überwachungsschaltung an.
Im einzelnen funktioniert die in der F i g. 3 daigestellte Schaltungsanordnung wie folgt: Ein Impulsgenerator 7 erzeugt an seinem Ausgang 8 Rechteckimpulse mit einer Amplitude von ca. 11 V mit einem Impulspausenverhältnis von annähernd 1:1. Seine Frequenz bestimmen die Widerstände 9 und 10 und der Kondensator 11. Diese Impulse werden über einen Kondensator 12 einer Meßbrückenschaltung zugeführt, deren einer Zweig aus einem ersten Spannungsteiler aus den zu erfassenden Tintenwiderständen und deren anderer Zweig aus einem Spannungsteiler aus Festwiderständen 13 und 14 besteht. Damit liegt an der Elektrode 6/3 eine nullsymmetrische Wechselspannung von etwa 10 V (Spitze-Spitze). In der Brückendiagonale liegt angekoppelt über Kondensatoren 15 und 16 ein als wechselspannungsdifferenzverstärker betriebener Operationsverstärker 17. Ein Spannungsteiler aus den Widerständ η 18 und 19 legt über die Widerstände 20 und 21 bzw den Widerstand 22 die Eingänge des Operationsverstärkers 17 auf eine Vorspannung von ungefähr 6 V.
Die Meßbrückenschaltung läßt sich in einer hier nicht dargestellten Weise auch so aufbauen, daß der erste Spannungsteiler aus einem Festwiderstand 13 und einem der zu erfassenden Tintenwiderstande besteht und der zweite Spannungsteiler aus dem anderen Festwiderstand 14 und dem weiteren zu erfassenden Tintenwiderstand.
Solange ausreichend Tinte vorhanden ist. ist die Spannung an der Elektrode 6/2 der Tinienflasche größe als die Vergleichsspannung am Spannungsteiler aus den Widerständen 13 und 14. Damit bestimmt der nicht invertierend Eingang des Operationsverstärkers 17 dessen Ausgangsspannung. Da der Verstärker nicht gegengekoppelt ist. liegen an seinem Ausgang Rechteck impulse, die gleichphasig mit der Ausgangsspannung df s Impulsgenerator. 7 sind Geht die Tinte zu ί nde. so wird der TmttTwiderstand zwischen den f lektroden 6/3 und 6/2 größer, während der flüssigkeitsspezifische Widerstand zwischen den Elektroden 6/2 u.id 6/1 nahezu unverändert bleibt. Die Spannung an der Elektrode 6/2 wird kleiner als die Vergleichsspannung am Spannungsteiler 13 und 14. Jetist steuert der invertierende Eingang (durch ein Minuszeichen gekennzeichnet) den Operationsverstärker 17. dessen AuseansssDannune nun um
180° phasenverschoben ist.
Der verwendete Operationsverstärker 17 hat am Ausgang einen offenen Kollektor und benötigt zum Betrieb einen externen Lastwiderstand, der üblicherweise an einer Gleichspannung liegt. Hier ist der Lastwidersland 23 mit dem Ausgang des Impulsgenerators 7 verbunden und ermöglicht so auf einfache Weise einen Phasenvergleich. Solange die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 17 gegenphasig zum Impulsgenerator 7 ist, bleibt der Ausgang des Operationsverstärkers 17 auf einem mit »L« bezeichneten Potential, das der Bedeutung »Tintenflasche leer« entspricht, da der Ausgangstransistor gerade während der Impulsdauer leitend ist. Ist dagegen der Ausgang gleichphasig, so ist der Ausgangslransistor während der Impulspause leitend, und am Ausgang stehen die gleichen Impulse an wie am Impulsgenerator 7. Das entspricht der Bedeutung »Tintenflasche voll«.
Durch die Messung der Tintenwiderstände über einen Phasenvergleich von Impulsreihen ist es möglich, die Tintenwiderstände mit reiner symmetrischer Wechselspannung ohne Gleichstromanteil zu messen. Ein derartiger Gleichstromanteil würde zu einer Zersetzung der Elektroden bzw. der Tinte führen. Die von dem Operationsverstärker 17 ausgehenden Impulse laden über eine Diode 24 einen Kondensator 25 auf etwa 10 V auf. Über einen Spannungsteiler aus den Widerständen 26 und 27 wird diese Spannung einem Schwellwertschalter 28 zugeführt und bringt diesen zum Ansprechen. Sein Ausgang 29 ist in diesem Falle offen, während er jo bei entladenem Kondensator 23, d. h. also bei einer leeren Flasche, gegen 0 V durchgeschaltet ist. Diese Signale werden nun der Steuerung des Druckers 48 der Tintenschreibeinrichtung zugeführt.
Um das Ende des Tintenvorrates rechtzeitig zu erkennen, ist innerhalb der Schaltungsanordnung noch eine zusätzliche Schaltungsanordnung zur Vorwarnung angeordnet, die aus einem Operationsverstärker 30 besteht. Am nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 30 liegt die durch den Spannungsteiler 13 und 14 gebildete Vergleichsspannung. Dem invertierenden Eingang wird über den Spannungsteiler 20 und 21 eine entsprechend verhinderte Spannung der Tinienelektrode 6/2 zugeführt Daher spricht beim Leerwerden der Tintenflasche 1 der Operationsverstärker 30 früher an als der Operationsverstärker 17.
Der Spannungsteiler 20, 21 kann so bemessen werden, daß nach dem Ansprechen der Vorwarnung nach ca. 15 Minuten Dauerschreibbetrieb möglich ist. ehe die Endabschaltung durch den Operationsverstärker 17 erfolgt.
Der Ausgang des Operationsverstärkers 30 arbeitet ebenfalls als Piiasenvergleicher. Da seine Eingänge vertauscht sind, unterbleibt die Aufladung des Kondensators 31, solange genügend Tinte vorhanden isL Solange bleibt auch der am Spannungsteiler aus den Widerständen 32 und 33 liegende »Reset« Eingang 34 eines Schwellwertschalters 35 stromlos und sein Ausgang liegt auf »H« Potential (Tintenflasche voll). Mit dem Ansprechen des Operationsverstärkers 30 wird der Kondensator 31 über den Widerstand 36 und die Diode 37 langsam aufgeladen und der Schwellwertschalter 35 freigegeben. Er liefert ein Blinksignal mit einer durch die Widerstände 38 und 39 und den Kondensator 40 bestimmten Impuls- und Periodendauer. Dieses Signal wird wiederum der Steuerung des Druckers 48 zugeführt und bringt eine Kontrollampe 47 zum Blinken.
Da die Tintenflasche auf dem Schreibwagen angeordnet ist, wirken bei der Bewegungsumkehr Beschleunigungskräfte auch auf die Tinte ein. Besonders bei zunehmender Entleerung kann dadurch die Spannung an der Meßelektrode 6/2 erheblich schwanken und gegebenenfalls kurzzeitig eine leere Flasche vortäuschen. Damit dies nicht zu einem vorzeitigen Ansprechen des Schwellwertschalters 28 führt, ist das Zeitglied aus dem Kondensator 25 defl Widerständen 26 und 27 vorgesehen, dessen Zeitkonstanle ausreichend bemessen ist. Dem gleichen Zweck dient das Zeitglied aus dem Kondensator 31 den Widerständen 32 und 33 bei der Vorwarnung.
Das Ansprechen des Schwellwertschalters 28 bei Tintenende führt zum Abschalten des Druckers 48 und damit zum Stillstand des Schreibwagens. Es besteht nun die Möglichkeit, daß sich der noch in der Flasche befindliche Tintenrest an den Elektroden ansammelt, wobei die Spannung an der Elektrode 6/2 geringfügig ansteigen kann. Damit dies nicht zum erneuten Einschalten des Druckers führt, ist eine Wiedereinschaltsperre vorgesehen, die aus dem Widerstand 41 und der Diode 42 besteht. Solange genügend Tinte vorhanden ist. liegt der Ausgang 43 des Schwellwertschalters 28 auf niederem (»L«) Potential. Dadurch ist der Widerstand 41 über die Diode 42 parallel zum Widerstand 14 geschaltet und stellt die Vergleichsspannung für die beiden Operationsverstärker auf den betriebsmäßigen Wert ein. Wenn nun bei Leerwerden der Flasche die Spannung an der Meßelektrode solange unter dieser Vergleichsspannung bleibt bis der Kondensator 25 unter die Ausschaltschwelle des Schwellwertschalters 28 entladen ist, wird der Ausgang 43 gesperrt und die Vergleichsspannung steigt auf den durch die Widerstände 13 und 14 festgelegten Wert an. Ein Wiedereinschalten des Druckers ist erst möglich, wenn die Spannung an der Tintenelektrode 6/2 über diesen Wert liegt. Dies ist aber erst nach dem Auswechseln der Tintenflasche der Fall.
Gegen sporadische Störspannungen ist die Schaltung durch das beschriebene Zeitglied aus dem Kondensator 25, den Widerständen 26 und 27 zuverlässig geschützt
Bei der beschriebenen Tintenschreibeinrichtung wird mit Hilfe eines Tintenschreibkopfes zeilenweise im Takt eines Zeichengenerators auf einen über eine Schreibwalze gespannten Aufzeichnungsträger geschrieben. Der Drucker 48 muß also auch abgeschaltet werden, wenn das Papier zu Ende ist. Aus diesem Grunde kann das Signal »Tintenende« mit dem Signal »Papierende« funktionell kombiniert werden. Dabei entspricht das niedere »L« Potential dem nicht bereiten Zustand Beim Schließen des Papierendekontaktes 44 wird über die Diode 45 und den Widerstand 46 bzw. 49 der Kondensator 25 entladen, dadurch wird das Signal »Tintenende« simuliert und der Drucker ebenfalls abgeschaltet Ist nur noch wenig Tinte in der Tintenflasche, so daß beim Zuendegehen des Papiers die Tintenvorwarnung über den Schwellwertschalter 35 bereits anspricht, so ist auch in diesem Fall nach dem Erneuern des Papiers die Wiedereinschaltsperre der Tintenüberwachung wirksam. Nach dem Papiereinlegen kann also der Drucker 48 erst wieder eingeschaltet werden, wenn zugleich auch die Tintenflasche ausgewechselt wurde. ■
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zur Überwachung des Vorrates von elektrisch leitender Schreibflüssigkeit in einem Vorratsbehälter für Tintensehreibeinrichtungen oder anderer Schreibflüssigkeit benutzenden Schreibeinrichtungen, unter Verwendung von durch Schreibflüssigkeit benetzten Elektroden und einer Schaltungsanordnung, in der der elektrische Wider- ι ο stand zwischen den Elektroden durch eine Wechselstrommeßbrücke erfaßt und über ein Bewertungsschaltmittel einem Schallmittel mit Schwel !wertverhalten zugeführt wird, das bei Unterschreiten eines einem bestimmten Vorratsvolumen entsprechenden Vergleichswert ein Ausgangssignai für eine Anzeigevorrichtung abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßbrücke Festwiderstände (13, 14) sowie zwei Elektroden (6/1, 6/2) aufweist, die in einem ständig von Flüssigkeit benetzten Bereich das Vorratsbehälters (Tintenflasche (1, 2)) angeordnet sind und die zur Erfassung eines flüssigkeitsspezifischen Vergleichswiderstandes dienen und eine weitere Elektrode (6/3) aufweist, weiche gemeinsam mit einer der beiden anderen Elektroden (6/1, 6/2) zur Erfassung des sich in Abhängigkeit vom Pegelstand der Schreibflüssigkeit verändernden Widerstandes dient.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (2) der Tintenflasche zwei durch einen Steg (4) getrennte Mulden (5) aufweist, und daß in der einen Mulde (5) die den flüssigkeitsspezifischen Vergleichswiderstand erfassenden Elektroden (a/l, 6/-) und in der anderen Mulde (5)die weitere Elektrode (6/3) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach einem t jr Ansprüche 1 oder
2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Zweig der Meßbrückenschaltung durch eine aus dem flüssigkeitsspezifischen Vergleichswiderstand als ersten Timenwiderstand und durch den in Abhängigkeit vom Pegelstand veränderlichen Widerstand als zweiten Tintenwiderstand gebildeten ersten Spannungsteiler und der andere Zweig durch einen aus Festwiderständen (13, 14) gebildeten zweiten Spannungsteiler besteht
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Zweig der Meßbrükkenschaltung durch einen ersten aus einem Festwiderstand (13) und einem der zu erfassenden Tintenwiderstände gebildeten Spannungsteiler, und der andere Zweig durch einen zweiten aus einem Festwiderstand (14) und dem weiteren zii erfassenden Tintenwiderstand gebildeten Spannungsteiler besteht.
5. Vorrichtung nach einem der Anspräche ! bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines eindeutigen Schaltverhaltens die aktive Oberfläche einer der den flüssigkeitsspezifischen Vergleichswiderstände erfassenden Elektroden (6/1) kleiner ist als die der anderen Elektroden (6/2,6/3).
6. Vorrichturg nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines eindeutigen Schaltverhaltens bei gleicher aktiver Oberfläche aller Elektroden, die Festwiderstände (13/14) derart bemessen sind, daß bei gefüllter Tintenflasche der Spannungsabfall an den den flüssigkeitsspezifischen Vergleichswiderstand erfassenden Elektroden höher ist als der Spannungsabfall an den anderen Elektroden.
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