DE3131756C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-OS 28 32 908 ist eine derartige Anordnung zum kapazitiven Erfassen des Inhalts eines flexiblen flachen Tintensacks bekannt, bei der das Gehäuse mit einem die eine Kapazitätselektrode bildenden Metallfilm beschichtet ist. Die Gegenelektrode wird durch die Tinte im Tintensack gebildet, wozu ein elektrischer Leiter, der der Tinte ein entsprechendes Potential aufprägt, in den Tintensack ein­ geführt ist. Die Kapazität zwischen der leitenden Gehäuse­ schicht und der Tinte im Tintensack ändert sich entspre­ chend dem Abstand zwischen diesen beiden Komponenten, wobei diese Änderung allerdings nur schwierig in entspre­ chende exakte Meßwerte umsetzbar ist. Dies rührt u. a. daher, daß als Dielektrikum zwischen den beiden Konden­ satorelektroden Luft, d. h. ein Medium niedriger Dielektri­ zitätskonstante vorhanden ist. Zudem führt das bei der bekannten Anordnung vorgesehene Anlegen eines Potentials an die Tinte bzw. der hieraus resultierende Stromfluß bei einer Kapazitätsmessung dazu, daß Ausfällerscheinungen in der Tinte auftreten können, d. h., daß feste Partikel aus der Tinte ausgefällt werden, die in der Folge zu einer Verstopfung der Tintenabsaugkanäle führen können.

Weiterhin offenbart die DE-OS 26 17 730 eine Einrichtung zur Überwachung des Tintenvorrats in Tintenschreibein­ richtungen, bei der vom Prinzip der Kapazitätsmessungen abgegangen und statt dessen eine Widerstandsmessung einge­ setzt wird. Zur Ermittlung des elektrischen Widerstands sind an der Unterseite des Vorratsbehälters zwei in direk­ ter Berührung mit der Tinte stehende Elektroden ange­ ordnet, über die in der Tinte ein elektrischer Stromfluß erzeugt und der jeweils vorhandene, von der Tintenrest­ menge abhängende elektrische Widerstandswert ermittelt wird. Auch hier erfolgt somit ein die vorstehend erwähnten Nachteile mit sich bringender Stromfluß in der Tinte.

Ferner ist aus der US-PS 40 85 244 ein Behälter bekannt, der aus zwei mehrlagigen Laminatfilmen zusammengesetzt ist, die unter anderem jeweils eine Metallfolie ein­ schließen. Die Verwendung eines solchen Behälters als Tintensack ist allerdings in dieser Druckschrift ebenso­ wenig angesprochen wie die meßtechnische Erfassung des Behälterinhalts.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart auszu­ gestalten, daß eine zuverlässige Ermittlung der vorhande­ nen Tintenrestmenge ohne störende Auswirkungen auf die Tinte sichergestellt ist.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen gelöst.

Erfindungsgemäß wird somit vom Prinzip der Verwendung der Tinte als kapazitive Gegenelektrode abgegangen und statt dessen nunmehr die Kapazität zwischen den beiden Metall­ filmen des aus zwei Schichtfilmen hergestellten Tinten­ sacks gemessen. Hierdurch ist bei sehr einfachem Aufbau sichergestellt, daß keinerlei störende Nebenwirkungen auf die Tinte ausgeübt werden, da an diese weder eine Spannung direkt angelegt noch ein Strom durch sie geführt wird. Zudem ist keine Luft zwischen den beiden Elektroden zwi­ schengelagert, so daß eine einfache Auswertung ermög­ lichende deutliche Kapazitätsänderungen auftreten. Die erfindungsgemäße Gestaltung des Tintensacks bringt zudem gleichzeitig einen effektiven Schutz der Tinte gegenüber Verdampfung oder durch elektromagnetische Strahlung her­ vorgerufenen Qualitätsänderungen mit sich.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist im Anspruch 2 angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be­ schrieben. Es zeigen

Fig. 1 bis 3 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, wo­ bei Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Tintensack,

Fig. 2 einen Schaltplan einer Schaltung zum Messen von Änderungen der Kapazität eines Kondensators und

Fig. 3A bis 3D die Signalverläufe an bestimmten Abschnitten der in Fig. 2 gezeigten Schaltung zeigen,

Fig. 4 und 5 weitere Ausführungsbeispiele.

Fig. 1 zeigt einen flexiblen, flachen Tintensack 20, der einen dreischichtigen, zusammengesetzten Kunststoff-Laminatfilm aufweist, dessen mittlere Schicht ein flexibler dünner Metall­ film, beispielsweise ein dünner Aluminiumfilm ist. Der Tintensack 20 wird dadurch gebildet, daß ein oberer Bogen 21 und ein unterer Bogen 22, von denen jeder aus einem zu­ sammengesetzten Kunststoffilm besteht, mittels Hitze oder eines Klebemittels an ihren äußeren Rändern miteinander verbunden werden. Eine Tinten-Auslaß­ röhre 23 ist innerhalb des Tintensacks 20 angeordnet. Die Bögen 21 und 22 sind unterschied­ lich groß, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist. Ein innerer schraffierter Teil 21 a stellt den Verbindungsabschnitt zwischen dem oberen Bogen 21 und dem unteren Bogen 22 dar, während ein äußerer schraf­ fierter Teil 22 a dem vorspringenden Teil des unteren Bogens 22 entspricht, der sich über den oberen Bogen 21 erstreckt. Teile des Kunststoffmaterials des oberen Bogens 21 und des unteren Bogens 22 sind entfernt, um den dünnen Aluminiumfilm an Stellen 18 a und 18 b die auf derselben Seite liegen, freizulegen. Mit den Stellen 18 a, 18 b sind Kontakte 24 a und 24 b verbunden. Auf diese Weise können die dünnen Aluminium­ filme des oberen Bogens 21 und des unteren Bogens 22 als Elektrodenpaar wirken, von denen jeder durch die dünnen Kunststoffilme auf beiden Oberflächen isoliert ist, so daß sie einen Kondensator bilden. Experimente ergaben, daß, wenn der Tintensack eine Größe von etwa 10 cm² hat und Tinte bis zum maximalen Aufnahmevermögen einge­ füllt ist, die elektrostatische Kapazität des durch den Sack gebildeten Kondensators im Bereich zwischen 150 und 250 pF liegt. Wenn der Tintensack leer ist, liegt die elektrostatische Kapazität im Bereich zwischen 350 und 450 pF, so daß sich eine zwei- bis dreifache Kapazitäts­ änderung ergibt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind der obere Bogen 21 und der untere Bogen 22 miteinander ver­ bunden, wobei eine Größendifferenz zwischen ihnen besteht, um die freiliegenden Stellen 18 a und 18 b des dünnen Aluminiumfilms auf derselben Seite des Tintensacks zu bilden. Wenn jedoch die entsprechenden freiliegenden Stellen 18 a und 18 b auf gegenüberliegenden Seiten des Tintensacks gebildet werden, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, können der obere Bogen 21 und der untere Bogen 22 dieselbe Größe haben. Deshalb ist es ausrei­ chend, daß die dünnen Meallfilme 18 der entsprechenden Bögen voneinander isoliert sind. Ferner besteht bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Tintensack aus zu­ sammengesetzten Kunststoffilmen 17, 19, von denen jeder einen dünnen Metallfilm 18 aufweist. Die vorliegende Erfindung kann jedoch alternativ mit zusammengesetzten Kunststoff­ filmen ausgeführt werden, deren dünne Metallfilme 18′, wie beispielsweise dünne Aluminiumfilme, an gegen­ überliegenden ebenen Abschnitten des Tintensacks ange­ bracht sind, um Elektroden zu bilden ( Fig. 5).

Die Kontakte 24 a und 24 b sind, wie in Fig. 2 gezeigt ist, mit Bezugspotential und einem Eingangsanschluß 30 ver­ bunden; ein hierdurch gebildeter Kondensator CX ist mit einem Gate g eines Inverters verbunden. Die in Fig. 3A gezeigten Impulse werden an den Eingangsanschluß 30 (als Eingangssignal) angelegt. Am Ausgangsanschluß 31 des In­ verters werden Signale entsprechend den die elektrostati­ sche Kapazität des Kondensators CX darstellenden Signalen erzeugt. Die Impulsbreite dieser Signale wird bezogen auf Taktimpulse gemäß Fig. 3B gemessen.

Wenn eine ausreichende Menge an Tinte in dem Tintensack vorhanden ist, ist bei dem beschriebenen Aufbau die Kapazität des Kondensa­ tors, der von den dünnen Aluminiumfilmen des oberen Bo­ gens 21 und des unteren Bogens 22 gebildet wird, klein. Wenn die vorhandene Tintenmenge klein wird, nähern sich die dünnen Aluminiumfilme des oberen Bogens 21 und des unte­ ren Bogens 22, wobei die Kapazität des Kon­ densators größer wird. Die Kapazität des Kondensators wird mittels der Schaltung, deren Schaltplan in Fig. 2 gezeigt ist, gemessen. Wenn die in Fig. 3A gezeigten Im­ pulse periodisch als Eingangssignal an den Eingangsan­ schluß 30 der in Fig. 2 gezeigten Schaltung angelegt wer­ den, ergibt sich eine Wellenform bzw. Impulsform am Gate g gemäß der Kapazität des Kondensators CX, wie sie in Fig. 3B gezeigt ist. Wenn die Menge an restlicher Tinte groß und die elektrostatische Kapazität entsprechend klein sind, erhält man eine abklingende Impulsform, wie sie durch die gestrichelte Linie dargestellt ist. Wenn die restliche Tintenmenge abnimmt und die elektrostatische Kapazität entsprechend zunimmt, erhält man eine abklingende Impulsform, wie sie durch die ausgezogene Linie darge­ stellt ist. Folglich erscheint eine Impulsform, wie sie in Fig. 3C gezeigt ist, am Ausgangsanschluß 31 des Inver­ ters. Die Impulsperiode wird mittels Zählen von Taktimpulsen gemessen, wie dies in Fig. 3D darge­ stellt ist. Der Meßmechanismus kann so ausgebildet wer­ den, daß ein Alarmton erzeugt wird, wenn bei Abnahme der restlichen Tintenmenge die Kapazität des Kondensators zu­ nimmt und das Zählergebnis der Taktimpulse einen bestimm­ ten Wert überschreitet. Die Messung des Unterschiedes der Impulsbreite kann leicht mit Taktimpulsen eines LSI-Chips ausgeführt werden, der zur Steuerung des Tinten­ strahldruckers verwendet wird.

Zusammengefaßt wird somit die restliche Tinten­ menge durch Messen der elektrostatischen Kapazität eines Kondensators gemessen, der dadurch gebildet wird, daß mindestens ein Paar Elektroden an gegenüberliegenden Tei­ len des flexiblen Tintensacks angebracht wird, so daß die Messung der restlichen Tintenmenge leicht und genau ein­ fachem Aufbau und geringen Kosten erfol­ gen kann, ohne daß wesentliche Modifikationen des Tintenbehälters erforderlich sind.

Claims (2)

1. Anordnung zum Erfassen des Inhalts eines flexiblen flachen Tintensacks durch Erfassen der Kapazität zwischen zwei Elektroden, deren Abstand sich mit dem Tintensackin­ halt ändert, dadurch gekennzeichnet, daß der Tintensack (20; 25; 26) durch Verbinden eines oberen Bogens (21) und eines unteren Bogens (22) gebildet ist, von denen jeder zumindest einen dünnen Kunststoffilm (19) an der die Tinte berührenden Innenseite und einen dünnen Metallfilm (18, 18′) auf der der Tinte abgewandten Seite des dünnen Kunststoffilms (19) aufweist, und daß die durch die dünnen Kunststoffilme (17, 19) gegeneinander isolierten dünnen Me­ tallfilme (18; 18′) des oberen und des unteren Bogens (21, 22) die beiden Elektroden bilden.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Bogen (22) einen gegenüber dem oberen Bogen (21) über­ stehenden äußeren Rand aufweist und daß freiliegende Teile der Metallschicht (18, 18′) am oberen Bogen (21) und am überstehenden Rand des unteren Bogens (22) die Anschlußelektroden (24 a, 24 b) für eine Meßeinrichtung bilden.