DE2838875A1

DE2838875A1 - Vorrichtung und verfahren zum nachfuellen des tintenvorrats einer tintenstrahl-schreibvorrichtung

Info

Publication number: DE2838875A1
Application number: DE19782838875
Authority: DE
Inventors: George Arway; Joseph M Diebold; Joseph James Stone
Original assignee: AB Dick Co
Current assignee: Videojet Technologies Inc
Priority date: 1977-09-06
Filing date: 1978-09-06
Publication date: 1979-03-22
Also published as: AU526642B2; CA1090407A; JPS5914353B2; BR7805773A; FR2401777B1; AU3913878A; US4121222A; JPS5450330A; DE2838875C2; GB2004503A; FR2401777A1; GB2004503B

Description

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Anmelder: A. B. Dick Company

5700 West Touhy Avenue Chicago, Illinois 60648 U. S. A,

Titel; Vorrichtung und Verfahren zum

Nachfüllen des Tintenvorrats einer Tintenstrahl-Schreib.-vorrichtung

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Beschreibung

Vorrichtung und Verfahren zum Nachfüllen des Tintenvorrats einer Tintenstrahl-Schreibvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bedrucken oder Beschriften mit Tintentropfen und bezieht sich insbesondere auf eine Tintenstrahl-Schreibvorrichtung, bei der ein an einen Tintenvorrat angeschlossener Schreibkopf Tintezitröpfchen ausbildet und diese gegen ein Target, insbesondere gegen eine zu bedruckende Fläche richtet, und ausgewählte Tintentröpfchen an der zu bedruckenden Fläch© auftreffen, während die nicht ausgewählten Tintentröpfchen zum Tintenvorrat zurückfließen.

Fahrend eines Beschriftungsvorganges dieser Art mittels Tintentröpfchen wird die Tinte auf zwei verschiedene Weisen aufgebraucht. Ein erster Tintenanteil verläßt das System, weil er an der zu bedruckenden Fläche auftrifft. Zweitens verdunstet ein Flüssigkeitsanteil der Tinte, wenn er der luft ausgesetzt ist. Die Verdunstungsrate ist bei Lösungsmittel enthaltenden Tinten höher als bei Tinten auf Wasserbasis, und der Verdunstungsverlust nimmt mit der Menge der dem System wiederzugeführten Tinte zu.

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Bei herkömmlichen Vorrichtungen wird der Tintenvorrat durch Zugeben einer speziell zubereiteten sogenannten Zusatztinte aufgefüllt. Ihre Zusammensetzung ist von der Art des Druck vorganges abhängig. Wenn bei einer Schreibvorrichtung eine im Vergleich mit der beim Beschriften verbrauchten Tintenmenge beträchtliche Tintenmenge dem System wiederzügeführt wird und bei einer anderen Schreibvorrichtung bei der gleichen zum Beschriften verbrauchten Tintenmenge sehr viel weniger Tinte dem System wiederzugeführt wird, dann weist die Zusatztinte für die erstgenannte Schreibvorrichtung eine größere Lösungsmittelmenge auf.

Es war schwierig, die Zusammensetzung der Zusatztinten so zu wählen, daß sie den verschiedenen .Anwendungsarten für Tintenstrahl-Schreibvorrichtungen gerecht wurde. Ferner war es kostspielig und aufwendig, viele verschieden zusammengesetzte Zusatztinten auf Lager zu halten. Schließlich war die bisher übliche Lösung für das Nachfüllen des Tintenvorrats, nämlich die Verwendung selektiv bzw. gezielt zusammengesetzter Zusatztinten, nicht völlig zufriedenstellend, da, wenn sich das Druckmuster ändert, so daß die Zusatztinte nicht geeignet ist, weil sie mehr Lösungsmittel und weniger Peststoffe als nötig, oder umgekehrt, aufweist, die Zusammensetzung der Tinte im Tintenvorrat dann geändert ist und folglich optimale Druckergebnisse nicht erzielt werden. Eine Tintenstrahl-Schreibvorrichtung, bei der das Auffüllen des Tintenvorrats mit Zusatztinte geschieht, ist in der US-PS 3 930 258 beschrieben und dargestellt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die es erlaubt, die Tintenmenge, die eine Tintenstrahl-Schreibvorrichtung verläßt, um an einer zu bedruckenden Fläche aufzutreffen, mit einem vernünftigen Grad an Genauigkeit zu bestimmen und die so verbrauchte Tinte mit zusätzlicher Tinte nachzufüllen, welche dieselbe Zusammensetzung wie die anfangs in die Schreibvorrichtung eingefüllte Tinte hat.

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Eine diese Aufgabe lösende Vorrichtung ist in den beigefügten Ansprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung ist insbesondere auf eine Tintenstrahl-Schreibvorrichtung anwendbar, bei der Tintentröpfchen, die je eine bekannte Tintenmenge enthalten, gegen eine zu bedruckende Fläche gerichtet werden und eine Ladungsniveau-Steuervorrichtung auf Datensignale anspricht, um das Ladungsniveau der Tintentröpfchen so zu regulieren, daß zwischen Tintentröpfchen, die an der zu bedruckenden Fläche auftreffen sollen, und solchen Tintentröpfchen ausgewählt wird, die zu einem Tintenvorrat in der Schreibvorrichtung zurückgeleitet werden sollen.

Die Vorrichtung nach der Erfindung hat einen mit dem Haupttintenbehälter verbundenen Zusatztintenbehälter. Eine bevorzugte Einrichtung zum/E^ziuge"X^eniner vorbestimmten Durchflußmenge für Tinte derselben Zusammensetzung wie die Tinte im Haupttintenbehälter ist ein Ventil, welches periodisch für eine vorgewählte Zeitspanne betätigbar ist, um den zum Drucken bzw. Beschriften verwendeten Tintenanteil aus dem Haupttintenbehälter nachzufüllen.

Das Ventil ist mit einem Zeitwerk steuerbar, welches durch einen Zähler betätigbar ist, der mit der Steuervorrichtung zum Regulieren der Tröpfchenladungsniveaus verbunden ist und Signale überwacht, welche Tintentröpfchen darstellen, die gegen die zu bedruckende Fläche gerichtet sind. Der Endzählstand des Zählers stellt eine vorbestimmte Anzahl von Tintentröpfchen dar, die von der Schreibvorrichtung zum Beschriften der zu bedruckenden Fläche verbraucht worden sind. Diese vorbestimmte Anzahl von Tintentröpfchen entspricht einer bestimmten Tintenmenge. Das Zeitwerk ist so programmiert, daß es das Ventil während einer vorgewählten Zeitspanne geöffnet hält, die durch Dividieren der Tintenmenge, dargestellt durch die vorbestimmte Anzahl von gezählten Tintentröpfchen, durch den Durchsatz des Ventils ermittelt wird.

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Die beim Druckvorgang verwendete oder verbrauchte Tinte wird also durch Tinte derselben Zusammensetzung wie die anfänglich in die Tintenstrahl-Schreibvorrichtung eingefüllte Tinte ersetzt. Der durch Verdunstung eingetretene Lösungsmittelverlust wird durch Zugabe einer Lösungsmittelmenge ersetzt, welche bewirkt, daß eine Gewichtswaage in der Schreibvorrichtung ins Gleichgewicht kommt.

Die Erfindung schafft somit eine Tintenstrahl-Schreibvorrichtung, bei der gegen eine zu bedruckende Fläche Tintentröpfchen mit je einer bekannten Tintenmenge gerichtet werden. Die Schreibvorrichtung hat einen Hydraulikteil mit einem Haupttintenbehälter, einem Zusatztintenbehälter und einem Schreibkopf, der in die Schreibvorrichtung zurückleitbare Tintentröpfchen erzeugt, einen Elektronikteil mit einem Zeichengenerator, der jedes der Tintentröpfchen elektrisch so zu markieren vermag, daß sie entweder gegen eine zu bedruckende Fläche oder in eine Auffangvorrichtung gerichtet werden, und einer Überwachungsvorrichtung zum Identifizieren der Tintentröpfchen, die an der zu bedruckenden Fläche auftreffen sollen, sowie eine Steueranordnung im Hydraulikteil, die es erlaubt, daß eine abgemessene zusätzliche Tintenmenge, die von der Anzahl der gezählten gegen die zu bedruckende Fläche gerichteten Tintentröpfchen abhängig ist, aus dem Zusatztintenbehälter zum Haupttintenbehälter fließt, und somit die Verwendung einer normalen Tintenzusammensetzung im Zusatztintenbehälter zuläßt.

Außer daß bei der Ermittlung der verbrauchten Tintenmenge die bloße Schätzung reduziert wird, macht die Erfindung die Verwendung von Zusatztinte einer speziellen Zusammensetzung überflüssig. Gemäß der Erfindung läßt sich die Tintenmenge in der Schreibvorrichtung dadurch aufrechterhalten, daß (1) ein Tintenvorrat von normaler Zusammensetzung, die den spezifischen Druckerfordernissen entsprechend entwickelt wurde, und' (2) ein Vorrat von dem für diese Tintenzusammensetzung verwendeten Lösungsmittel in Reserve gehalten sind.

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ο ο ο ρ ο π C

Dadurch daß keine Zusatztinten spezieller Zubereitungen erforderlich sind, um den Haupttintenbehälter gefüllt zu halten, werden die Arbeitsweise und die Wartung einer Tintenstrahl-Schreibvorrichtung vereinfacht.

Die Erfindung soll ferner ein Verfahren zum Nachfüllen des Tintenvorrats einer Tintenstrahl-Schreibvorrichtung schaffen.

Diese Aufgabe ist mit einem Verfahren gelöst, das in den Ansprüchen 8 und 9 gekennzeichnet ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung der Tintenführung einer Tintenstrahl-Schreibvorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild der elektrischen Steuerschaltung einer Tintenstrahl-Schreibvorrichtung nach der Erfindung, und

Fig. 3 eine vereinfachte Darstellung eines beispielhaften Verfahrens für die Steuerung und Plazierung von Tintentröpfchen zum Erzeugen eines Zeichens„

Fig. 1 zeigt die Tintenführung oder den Hydraulikteil einar beispielhaften Schreibvorrichtung, während in Fig. 2 die elektronische Steuerschaltung derselben Schreibvorrichtung für die Verwirklichung der vorteilhaften Merkmale der Erfindung dargestellt ist.

Gemäß Fig. 1 weist die Schreibvorrichtung eine Schreibkopf-Anordnung 10 auf, mit der sich eine zu bedruckende Fläche 11, die beim gezeigten Beispiel eine Fläche an einer Getränkedose ist, mit einem Datumscode beschriften läßt. Die Getränkedose ist mit einer Fördervorrichtung 12 transportierbar, deren Antriebsgeschwindigkeit mit der

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Geschwindigkeit in Beziehung steht, mit der die Tintentröpfchen aus der Schreibkopf-Anordnung 10 austreten. Das Grundprinzip einer Tintenstrahl-Schreibvorrichtung des hier dargestellten Typs ist in der US-PS 3 596 275 beschrieben.

Die Schreibkopf-Anordnung 10 erhält Tinte, welche vorzugsweise eine Lösungsnrittelphase und eine Feststoffphase hat, über eine Leitung 15, die an einen Haupttintenbehälter 16 angeschlossen ist. Der Hydraulikteil der Schreibvorrichtung hat ein Tintenrückleitungssystem mit einer Auffangvorrichtung 18 zum Auffangen der nicht zum Drucken bzw. Beschriften verwendeten Tintentropfen und einer Leitung 20 zum Ableiten dieser Tinte in einen Rücklaufbehälter 21. In die leitung 20 ist ein Tintenrücklaufventil 22 eingebaut, mit welchem sich die Verbindung zwischen dem Rücklaufbehälter 21 und der Auffangvorrichtung 18 selektiv unterbrechen läßt, wenn der Rücklaufbehälter 21 periodisch unter Druck gesetzt wird, um aus ihm die Tinte zum Haupttintenbehälter 16 zu drücken. Der Tintenrüeklaufbehälter 21 ist über eine Leitung 24 normalerweise mit einer nicht gezeichneten Vakuumquelle verbunden. Andererseits ist der Haupttintenbehälter 16 über eine Leitung 25 an eine nicht gezeichnete Druckquelle angeschlossen. Der Haupttintenbehälter 16 und der Tintenrüeklauf behält er 21 sind durch eine Leitung 26 miteinander verbunden, in die ein Rückschlagventil 28 eingebaut ist, damit Tinte vom Tintenrücklaufbehälter 21 zum Haupttintenbehälter 16, jedoch nicht vom Haupttintenbehälter 16 zum Tintenrücklaufbehälter 21 strömen kann. Wenn der Tintenrücklaufbehälter 21, wie beschrieben, unter Druck gesetzt wird, wird die Tinte durch die Leitung 26 und das Rückschlagventil 28 hindurch in den Haupttintenbehälter 16 gedrückt.

Das Nachfüllen bzw. Ersetzen von beim Druckvorgang verbrauchter Tinte und von durch Verdunstung verlorengegangenem Lösungsmittel geschieht beim gezeigten Beispiel aus einem

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Zusatztintenvorrat in einem Zusatztintenbehälter 29 und einem Lösungsmittelvorrat in einem Lösungsmittelbehälter Der Zusatztintenbehälter 29 ist mit dem Tintenrüekleitungs-' system der Schreibvorrichtung über eine Drosselstelle 31 und ein Ventil 32 verbunden, die Teil einer Leitung 34 bilden, welche an die Leitung bzw. Haupttintenrückleitung 20 angeschlossen ist. Da die Haupttintenrückleitung 20 mit dem Tintenrücklaufbehälter 21 verbunden ist, an den während des Druckvorganges ein Vakuum angelegt ist, beaufschlagt die Leitung 34 den Zusatztintenbehälter 29 mit dem Vakuum und saugt daraus, wie weiter unten näher beschrieben, während der Zeit, in der das Ventil 32 geöffnet ist, abgemessene Tintenmengen ab. Der Lösungsmittelbehälter 30 ist mit derselben Haupttintenrückleitung 20 über eine Leitung 35 verbunden, in die ein Ventil 36 eingebaut ist, welches zum Nachfüllen von Lösungsmittel durch eine weiter unten näher beschriebene Steuerschaltung selektiv betätigbar ist.

Die Schreibkopf-Anordnung 10 weist gemäß Fig. 1 und 2 eine Tintenstrahldüse 40 auf, deren Hauptteil 41 an einem Ende mit der Haupttintenzuführleitung 15 verbunden ist und am entgegengesetzten Ende mit einer exakt bemessenen Öffnung 42 versehen ist, welche beim gezeigten Beispiel in einem Edelstein bzw. Düsenstein 44 ausgebildet ist. Am Hauptteil 41 der Tintenstrahldüse 40 ist ein piezoelektrisches Bauteil 45 angeordnet, welches in an sich bekannter Weise elektrisch erregbar ist, um in dem aus der Öffnung 42 unter Druck austretenden Flüssigkeitsstrom periodische Störungen hervorzurufen, um zu bewirken, daß sich der Flüssigkeitsbzw. Tintenstrom in Tintentröpfchen 46 auflöst. Die Tintentröpfchen 46 passieren in geringem Abstand einen Ladering 48, der selektiv betätigbar ist, um an jedem einzelnen der Tintentröpfchen 46 eine kontrollierte bzw. gesteuerte Ladung zu induzieren. Nach Verlassen des Laderinges 48 wandern die aufgeladenen Tintentröpfchen 46 durch ein von Ladeplatten 49 erzeugtes konstantes elektrostatisches Feld und werden je nach ihrem Ladungsniveau abgelenkt.

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Die elektronische Steuerschaltung für die Tintenstrahl-Schreibvorrichtung weist gemäß Pig. 2 einen Zeichengenerator 60 auf, welcher dem Typ zum Teil ähnlich ist, der in einigen Tintenstrahl-Schreibvorrichtungen der Firma A.B. Dick, beispielsweise in der Modellreihe 9000, als Normalausrüstung enthalten ist. Die Arbeitsweise des Zeichengenerators 60 ist folgende: Der Zeichengenerator 60 wird durch eine Hauptuhr 61 gesteuert, welche den gesamten Arbeitsablauf der-Schreibvorrichtung des gezeigten Beispiels mit 66 kHz synchronisiert. Die speziellen alphanumerischen Zeichen, mit denen die zu bedruckende Fläche 11 beschriftet werden soll, werden mit Dateninformationen identifiziert, die eine Datenquelle 64 liefert. Wie weiter oben angegeben, leitet die Tintenstrahldüse 40 Tintentröpfchen 46 durch einen Ladering 48 hindurch. An den Ladering 48 ist ein Signal 62 mit vorbestimmten Spannungsniveaus (Fig. 3) durch einen Ladungsverstärker 63 anlegbar, dessen Eingang an den Zeichengenerator 60 angeschlossen ist. Das Spannungsniveau wird während jeder Tröpfchenperiode mit einem Wert gewählt, der jedem Tintentröpfchen 46 ein vorbestimmtes Ladungsniveau zuteilt, wodurch die Auftreffstelle für jedes Tintentröpfchen 46 gesteuert wird, wobei die Tintentröpfchen 46, die elektrisch geladen sind, durch das von den Ablenk- bzw. Ladeplatten 49 mit festem Wert erzeugte elektrostatische Feld entsprechend ihrem Ladungsniveau abgelenkt werden. Das Tintentröpfohen 46 wird so gelenkt, daß es entweder an einer spezifischen Stelle an der zu bedruckenden Fläche 11 auftrifft oder in die Auffangvorrichtung 18 fällt.

Der Zeichengenerator 60 wird von der Datenquelle 64 angesteuert, die ein Ausgangssignal 65, beim gezeigten Beispiel im 7-Bit-ASCII-Code, liefert. Jedes zu druckende Zeichen, zum Beispiel ein "H" (Fig. 3), wird durch den 7-Bit-Code dargestellt, und dieses Signal wird von einem Eingaberegister 66 empfangen und gespeichert. Das Eingaberegister 66 gibt das 7-Bit-Code-Signal über sieben parallele

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Leitungen an einen Schriftzeichenspeicher 68 ab. Die spezifischen Informationsspeicherstellen im Schriftzeichenspeicher 68 des gezeigten Beispiels sind über einen 1O-Bit-Code adressierbar, so daß ein zusätzliches 3-Bit-Code-Signal erforderlich ist.

Die Merkmale dieses zusätzlichen Signals werden durch den Hinweis verständlich, daß die gezeigte Schreibvorrichtung, wie am Beispiel des Buchstabens "H" in Fig. 3 dargestellt, zum Drucken von Zeichen eine 5 x 7-Matrix verwendet. Jedes Zeichen besteht aus 5 Spalten, und jede derartige Spalte ist 7 Tröpfchen hoch. Beim gezeigten Beispiel wird das 3-Bit-Code-Signal dazu benutzt, diejenigen der fünf Spalten eines Zeichens zu identifizieren., die aus dem Speicher ausgelesen werden sollen. Eine gespeicherte Information über eine beliebige Spalte eines beliebigen Zeichens ist somit durch die Kombination des 7-Bit-Codes mit dem 3-Bit-Code adressierbar.

Es wird nun die Erzeugung des 3-Bit-Codes für die Anzeige der Spalte beschrieben. Ein Oszillator 69 ist mit der Antriebsvorrichtung für die Verstellung der au bedruckenden Fläche 11 verbunden, beim gezeigten Beispiel mit der Fördervorrichtung 12 für die Getränkedose. Für den Fachmann ist es einleuchtend, daß zur Verwendung mit der beschriebenen Tintenstrahl-Schreibvorrichtung des gezeigten Beispiels viele verschiedene Antriebsvorrichtungen für die zu bedruckende Fläche geeignet sein können. Der Oszillator 69 ist so programmiert, daß er für jede zu druckende Spalte an der zu bedruckenden Fläche 11 einen Impuls liefert. Die Spaltenimpulse aus dem Oszillator 69 werden einer Synchronisierschaltung 70 zugeführt, die auch Impulse mit der Frequenz von 66 kHz von der Hauptuhr 61 erhält. Wenn notwendig setzt die Synchronisierschaltung 70 den Zeittakt der Spaltenimpulse²Um, um letztere mit dem 66 kKz-Haiaptuhrsignal zu synchronisieren. Die Spaltenimpulsserie wird einem Spaltenzähler 71 zugeführt, der das oben erwähnte

(x) aus dem externen Oszillator 69

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3-Bit-Spaltensignal erzeugt, das in den Schriftzeichenspeicher 68 eingegeben wird, um das 10-Bit-Signal zu bilden, welches zum Adressieren von Speicherstellen erforderlich ist, welche jede der Spalten der von der Schreibvorrichtung zu druckenden Zeichen darstellen.

Der Schriftzeichenspeicher 68 hat einen siebenfachen Ausgang, der mit einem siebenfachen Eingang eines Ladungsspeichers 72 verbunden ist. Jede der sieben Verbindungsleitungen überträgt Informationen, die sich auf ein spezifisches' numeriertes Tröpfchen in jeder der sieben Höhenzeilen beziehen. Das heißt, und wie im gezeigten Beispiel dargestellt, die in Pig. 1 obere Leitung überträgt stets Informationen zur Markierung des unteren Tröpfchens oder Tröpfchens Nr. 1 einer Spalte; die Leitung unmittelbar darunter überträgt stets Informationen über das nächsthöhere Tröpfchen oder Tröpfchen Nr. 2 einer Spalte usw. Selbstverständlich kann die Schreibvorrichtung in ihrer Arbeitsweise so ausgelegt sein, daß das Tröpfchen Nr. 1 das obere Tröpfchen in der Spalte ist und der Ablauf umgekehrt erfolgt. Die Information, die gleichzeitig an den sieben Leitungen erscheint, bildet eine der fünf Spalten ab, aus denen eine Zeichenmatrix besteht.

Der Ladungsspeicher 72 nimmt die an allen sieben Leitungen zugeführten Informationen gleichzeitig an. Die elektrische Information wird als eine spezifische Struktur für eine Spalte erkannt. Wenn beispielsweise das Zeichen "H" gedruckt werden soll und der 3-Bit-Code dessen erste Spalte zum Drucken abgerufen hat, erkennt der Ladungsspeieher 72, daß alle sieben Tintentröpfchen 46 an der zu bedruckenden Fläche 11 auftreffen müssen." In den Ladungsspeieher 72 ist ein Muster oder eine Struktur von Ladungsniveaus einprogrammiert, die in eine Beziehung zueinander gesetzt sind, um durch Kompensieren von aerodynamischen und elektrischen Wechselwirkungskräften an den Tintentröpfchen sicherzustellen, daß die einzelnen Tintentröpfchen 46 an der zu

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bedruckenden Fläche 11 exakt auftreffen, um die gewählte Spalte zu bilden, im vorliegenden Falle die linke Seite eines "H". Der Ladungsspeicher 72 erkennt beispielsweise, 'daß die erste Spalte eines "E" mit dem gleichen Muster oder derselben Struktur der Ladungsniveaus wie für die erste Spalte eines "H" gedruckt wird.

Da Ladungen in den Tintentröpfchen 46 nacheinander induziert werden, müssen die das Ladungsniveau betreffenden Informationen im Ladungsspeieher 72 sequentiell ausgegeben werden. Beispielsweise wird dem Ladering 48 zuerst die Ladungsinformation für das Tintentröpfchen Nr. 1 zugeführt, unmittelbar danach die Ladungsinformation für das Tintentröpfchen Nr. 2 usf., bis dem Ladering 48 die Ladungsniveaus für jedes uer sieben Tintentröpfchen in einer Spalte zugeführt worden sind. Für die sequentielle Erzeugung der das Ladungsniveau der Tintentröpfchen betreffenden Informationen erhält der Ladungsspeieher 72 ein 3-Bit-Signal von einem Tröpfchenwähler 74. Der Tröpfchenwähler bzw. Tropfchenselektorzahler 74 erzeugt bei der Schreibvorrichtung des gezeigten Beispiels ein 3-Bit-Signal jede Sechsundsechzigtausendstel Sekunde und, selbstverständlich, synchron mit der Hauptuhrfrequenz. Der Tropfchenselektorzahler 74 erzeugt sieben Gruppen von 3-Bit-Signalen, wobei jede Gruppe ein zugehöriges Tröpfchen der Tröpfchen Nr. 1 bis Nr. 7 in einer Spalte darstellt. Der Ladungsspeicher 72 erzeugt ein 5-Bit-Code-Signal, das einem Digital-Analog-Umsetzer 75 zugeführt wird. Dieser erzeugt ein spezifisches Ladungsniveau, beim gezeigten Beispiel in Fig. 3 dargestellt durch eine Stufe 76, und dies ist das Signal, welches über den Ladungsverstärker 63 an den Ladering 48 angelegt wird, um die Tintentröpfchen 46 so zu laden, daß jedes von ihnen richtig gelenkt wird und dadurch an Bereichen in der zu bedruckenden Fläche 11 auftrifft, um eine Spalte des gedruckten Zeichens zu bilden. Selbstverständlich kann das dem Tintentröpfchen 46 zugeteilte Ladungsniveau bewirken, daß es in der Auffangvorrichtung 18 auftrifft.

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Each dem siebenten 3-Bit-Signal erzeugt der Tröpfchenselektorzähler 74 einen Impuls. Dieser Impuls wird dem Spaltenzähler 71 zugeführt, schaltet diesen um eine Zähleinheit weiter und bewirkt, daß er ein weiteres 3-Bit-Signal erzeugt, welches in der weiter oben beschriebenen Weise mit dem 7-Bit-Signal aus dem Eingaberegister 66 zusammenwirkt, um aus dem Schriftzeichenspeicher 68 die die nächste Spalte in der Zeichenmatrix- betreffende Information auszulesen. Zu diesem Zeitpunkt stellt sich der Tropfchenselektorzähler 74 selbst auch zurück, um eine andere Zählsequenz von sieben 3-Bit-Signalen zu beginnen. Der Ausgang des Spaltenzählers 71 wird von einem Zeichenende-Dekodierer 78 überwacht, der feststellt, wenn der Spaltenzähler 71 fünf Gruppen von 3-Bit-Signalen erzeugt hat, um anzuzeigen, daß die Zeichenmatrix vollständig gelesen worden ist und daß alle Informationen für das Drucken des Zeichens dem Ladering 48 zugeführt worden sind. Der Zeichenende-Dekodierer 78 übermittelt der Datenquelle 64 ein Datenanforderungssignal, um die Abgabe eines weiteren, das als nächstes zu druckende Zeichen identifizierenden 7-Bit-ASCII Code-Signals auszulösen. Für den Fachmann ist es einleuchtend, daß die Zeichenmatrix mannigfaltig gestaltet sein kann, beispielsweise als 9 x 7-Matrix, was 9 Tröpfchen je Spalte und 7 Spalten bedeutet. Auch lassen sich andere Codes als der ASCII-Code verwenden. Diese und viele andere Abwandlungen sind dem Fachmann ohne weiteres zugänglich.

Um die Tintentröpfchen zu zählen, die markiert werden, damit sie so gelenkt werden, daß sie an der zu bedruckenden Fläche 11 auftreffen, ist mit dem Zeichengenerator 60 eine elektronische überwachungsschaltung gekoppelt. Beim gezeigten Beispiel ist diese Überwachungsschaltung als Tropfchenzählerselektor 80 ausgebildet, der das Ausgangssignal des Schriftzeichenspeichers 68 erfaßt, um anzuzeigen, daß ein Ladungsniveau abgerufen worden ist, welches bewirkt, daß ein Tintentröpfchen 46 an der zu bedruckenden Fläche auftrifft. Der Tröpfchenwähler 74 liefert ein 3-Bit-Signal

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jede Sechsundsechzigtausendstel Sekunde, also mit der Rate, mit der Tintentröpfchen gebildet werden, und dieses Signal wird über eine Gruppe von Leitungen 74a, 74b, 74c dem Tröpfchenzählerselektor 80 zugeführt, um durch Koordinieren seiner Betätigung das Tröpfchenladungsniveau betreffende Informationen, die gleichzeitig an den sieben Leitungen erscheinen, sequentiell zu lesen. Das Ausgangssignal des= Tröpfchenzählerselektors 80 wird über eine Leitung 80a einem Zähler 81 zugeführt, der für jedes festgestellte Tintentröpfchen, an dem zum Drucken ein Ladungsniveau aufgebracht worden ist, um eine Zähleinheit weiterschaltet und dadurch eine Darstellung von der Anzahl der zur zu bedrukkenden Fläche 11 gelenkten Tintentröpfchen 46 liefert. Sobald ein vorbestimmter Zählstand erreicht ist_s gibt der Zähler 81 ein Signal an ein programmierbares Zeitwerk 82 ab. Dieses ist vorzugsweise mit dem Ventil 32, beispielsweise über einen nicht gezeichneten Elektromagneten, verbunden, um das Ventil 32 zu öffnen und zu schließen und dadurch zu ermöglichen, daß eine abgemessene oder dosierte Menge frischer Tinte über den Tintenrücklaufbehälter 21 in den Haupttintenbehälter 16 fließt» Das Zeitwerk 82 hält das Ventil 32 während einer vorgewählten Zeitspanne geöffnet, die ausreicht, um die Tintenmenge zu ersetsea.«, die in der vorbestimmten Anzahl von Tintentröpfchen 46 enthalten ist, welche durch Auftragen an der zu bedruckenden Fläche 11 verbraucht worden sind.

Die Erfindung wird vorzugsweise auf eine Tintenstrahl-Schreibvorrichtung angewandt<, bei der die Tintentröpfehen je etwa die gleiche Tintenmenge enthalten. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht zwischen der gezählten Tintentröpfchenanzahl und der Länge der Zeit, in der die Zusatztinte in den Haupttintenbehälter strömt, die folgende Besiehung:

Zeit = ⁿ * ^X „

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worin "Zeit" die in Minuten ausgedrückte Zeitdauer ist,

während der das Ventil 32 durch das programmierbare Zeitwerk 82 offen gehalten ist, n die Anzahl der gezählten Tintentröpfchen, X die Tintenmenge in ml je Tintentröpfchen, Y der Durchsatz in ml/min, mit dem das Tinten- _o nachfüllsystem Zusatztinte in den Haupttinten

behälter 16 strömen läßt.

Bei einer praktischen Ausführungsform der Erfindung wurde die Tintenmenge, in jedem Tintentröpfchen, also der Wert von X, mit 1,0 . 10" ml errechnet. Hierzu sei folgende Erläuterung gegeben. Der Abstand Λ, zwischen den Tintentröpfchen betrug 0,03175 cm, entsprechend dem von der Druckquelle angelegten Druckniveau, mit dem Tinte in der Fachwelt an sich bekannter Weise aus der Düsenöffnung ausgestoßen wird. Der Durchmesser der Öffnung 42 in der Tintenstrahldüse 40 betrug 63 um. Wie bekannt, trennen sich im wesentlichen zylindrische Tintenstrahlsegmente ab und bilden Tröpfchen. Die zylindrischen Tintenstrahlsegmente schießen durch die Öffnung 42 aus der Tintenstrahldüse 40 heraus. Somit läßt sich das Volumen dieses Zylinders nach der bekannten Formel für das Zylindervolumen, nämlich TT χ Radius χ Länge, mit akzeptablem Genauigkeitsgrad angenähert berechnen. Der Radius des Zylinders war 31,5 um (der halbe Durchmesser der Öffnung 42), und die Länge des Zylinders war gleich λ , im vorliegenden Falle 0,03175 cm. Somit wurde für das Volumen des zylindrischen Tintenstrahlsegmentes ein Wert von knapp unter 1,0 . 10 ml errechnet. Eine Million solcher Tröpfchen ergeben eine Tintenmenge von einem Milliliter. Bei der erwähnten praktischen Ausführungsform der Erfindung war der Zähler 81 so eingestellt, daß er auf einen Zählstand von 5 Millionen Tröpfchen ( "n" in der obigen Formel) ansprach, welche 5 ml Tinte darstellten; sobald diese Tröpfchenanzahl gezählt worden war, gab der Zähler 81 ein Signal an das programmierbare Zeitwerk 82 ab. Der Durchsatz der

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ö'

Drosselstelle 31 betrug hierbei bei einem Vakuum von etwa 254 mm QS 5 ml/min ("Y" in der obigen Formel). Somit war das programmierbare Zeitwerk 82 eingestellt, auf das vom 'Zähler 81 abgegebene Signal in der Weise anzusprechen, daß es das Ventil 32 während 1 Minute geöffnet hielt, wodurch 5 ml Tinte aus dem Zusatztintenbehälter 29 zum Haupttintenbehälter 16 durchgelassen wurden.

Dem Fachmann leuchtet ein, daß das Zumessen der Menge Zusatztinte in den Haupttintenbehälter 16 mit anderen Hilfsmitteln als mit Durchsatzregelgeräten geschehen kann. Beispielsweise kann der Zusatztintenbehälter 29 einen "Portions"-Behälter aufweisen, dessen Füllvolumen gleich ist der in η Tröpfchen enthaltenen Tintenmenge und der auf Befehl vom Zähler 81 Tinte in den Haupttintenbehälter 16 entleert.

Zur Aufrechterhaltung des vorgeschriebenen Lösungsmittelniveaus im Haupttintensystem zieht die Erfindung bei einer Ausführungsform die Verwendung einer Wiege- oder Waagschalen-Vorrichtung in Betracht, wie sie in der US-PS 3 930 258 beschrieben ist. Die Waagschale (scale) bildet eine Steuerung für das periodische Nachfüllen bzw. Ersetzen der aus dem Haupttintenbehälter 16 austretenden Tinte durch Zugeben von Tinte, bis das System ins Gleichgewicht kommt. Bei der gezeigten Ausführungsform reicht die aus dem Zusatztintenbehälter 29 zugegebene Tinte nicht aus, das System ins Gleichgewicht zu bringen, so daß ein Regler 84 periodisch Anweisung erhält, das Ventil 36 so lange geöffnet zu halten, bis die Tintenwaagschalen (ink weighing scales) ins Gleichgewicht gebracht worden sind. Dadurch wird das durch Verdunstung verlorengegangene Lösungsmittel ersetzt.

Damit das System mehr als einen Schreibkopf überwachen kann, weist die Schreibvorrichtung beispielsweise einen Multiplexer 85 auf, der beim gezeigten Beispiel ein Schieberegister 86 hat, welches das 66 kHz-Hauptuhrsignal und ein 2,112 MHz-Multiplexiersignal empfängt.

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Das Multiplexiersignal wird mit der Hauptuhr 61 synchronisiert und erzeugt je Hauptuhrsignal sechs Impulse, die einzeln so übertragen werden, daß sie die Tropfenzähler-'datenselektoren der zugehörigen sechs Schreibköpfe einer Schreibvorrichtung mit beispielsweise sechs Schreibköpfen lesen* Somit liest ein Impuls irgendwann während jeder Sechsundsechzigtausendstelsekunde den Zustand jedes der sechs Tropfenzählerdatenselektoren. Durch das zeitliche Abstimmen des Abtastvorganges in dieser Weise läßt sich während jeder Tröpfchenperiode das Vorhandensein aller Steuersignale für das Tröpfchenladungsniveau im System bestimmen, die dazu bestimmt sind, Tintentröpfchen so zu markieren, daß sie an der zu bedruckenden Fläche auftreffen. Dies rührt daher, daß die Tintentröpfchen mit einer Rate von 1 Tröpfchen je Sechsundsechzigtausendstelsekunde erzeugt werden, und daß der Tröpfchenstrom jede Sechsundsechzigtausendstelsekunde überprüft wird.

Aus der vorstehenden Beschreibung einer Ausführungsform ergibt sich, daß die Erfindung Signale benutzt, welche die Tintentröpfchen in einer Tintenstrahl-Schreibvorrichtung markieren, um diejenigen Tintentröpfchen zu identifizieren, die an der zu bedruckenden Fläche auftreffen sollen. Wenngleich hier eine Markierung durch Aufbringen einer elektrischen Ladung beschrieben ist, können somit auch andere Hilfsmittel, beispielsweise eine magnetische Markierung, verwendet werden, und die Erfindung könnte mit Vorteil zum Zählen der druckenden Tröpfchen und zum Ersetzen der so verbrauchten Tinte angewandt werden. Wenngleich bei der beschriebenen Ausführungsform alphanumerische Zeichen gedruckt werden, ist die Erfindung auch auf die Fälle anwendbar, wo andere Zeichenformen gedruckt werden und in ähnlicher Weise ausgewählte Tintentröpfchen durch Aufbringen auf eine zu bedruckende Fläche verbraucht werden, während andere Tintentröpfchen im Umlauf zum Tintenvorrat oder -behälter zurückgeleitet werden.

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Claims

1. Tintenstrahl-Schreibvorrichtung mit einem Haupttintenbehälter (16Jv äLts Tintenquelle, bei der ein in Tintentröpfchen (46) aufgelöster Tintenstrahl gegen eine zu bedruckende Fläche (11) gerichtet wird und bestimmte Tintentröpfchen (46) ausgewählt werden, um an der zu bedruckenden Fläche (11) aufzutreffen und die übrigen Tintentröpfchen (46) über eine Auffangvorrichtung (18) zum Haupttintenbehälter (16) zurückgeleitet werden, gekennzeichnet durch

- einen Schreibkopf (Tintenstrahldüse 40), der zur Versorgung mit Tinte über eine Haupttintenzuführleitung (15) an den Haupttintenbehälter (16) angeschlossen ist und eine Öffnung (42) von vorbestimmter Querschnittsfläche zum Ausbilden von Tintentröpfchen (46) mit einer bekannten Tintenmenge und zum Riohten derselben gegen die zu bedruckende Fläche (11) aufweist,

- eine Markierungsvorrichtung (Ablenkplatten 49» Zeichengenerator 60) zum Markieren der genannten Tintentröpfchen (46), um bestimmte Tintentröpfchen (46) zum Aufbringen an der zu bedruckenden Fläche (11) auszuwählen,

- einen Zusatztintenbehälter (29),

- eine Zählvorrichtung (Multiplexer 85, Zähler 81), die auf die Markierungsvorrichtung (49_f60) anspricht, um ein Zählsignal zu erzeugen, welches anzeigt, daß eine Anzahl von Tintentröpfchen (46), die eine vorbestimmte Tintenmenge bilden, zum Aufbringen an der zu bedruckenden Fläche (11) ausgewählt worden sind,

- und durch eine Strömungsregelvorrichtung (Ventil 32), die auf das Zählsignal anspricht und aus dem Zusatztintenbehälter (29) zum Haupttintenbehälter (ίo| eine Tintenmenge hinzuleiten vermag, die der genannten vorbestimmten Tintenmenge im wesentlichen gleich ist.

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2. Schreibvorrichtung nach Atispruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Markierungsvorrichtung (49,60) zum Markieren der Tintentröpfchen (46) das Ladungsniveau der Tintentröpfchen (46) steuert und eine Datensignalquelle (64) sowie einen auf die genannten Datensignale ansprechenden Zeichengenerator (60) zum Erzeugen einer Vielzahl von Tröpfchenladungsniveausignalen aufweist, wobei bestimmte dieser Tropfchenladungsniveausignale Tintentröpfchen (46) darstellen, die zum Aufbringen an der zu bedruckenden Fläche (11) ausgewählt sind, und daß die Zählvorrichtung (Zähler 81) auf die vom Zeichengenerator (60) erzeugten Tropfchenladungsniveausignale anspricht, um das genannte Signal zu erzeugen, welches die Auswahl einer vorbestimmten Anzahl von Tintentröpfchen (46) zum Aufbringen an der zu bedruckenden Fläche (11) anzeigt.

3· Schreibvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Strömungsregelvorrichtung (32) eine Vorrichtung aufweist, die eine abgemessene Tintenmenge aus dem Zusatztintenbehälter (29) in den Haupttintenbehälter (16$ einzuspritzen vermag.

4. Tintenstrahl-Schreibvorrichtung mit einem Haupttintenbehälter (16*T als Tintenquelle, bei der ein in Tintentröpfchen (46) aufgelöster Tintenstrahl gegen eine zu bedruckende Fläche (11) gerichtet wird und bestimmte Tinten— tröpfchen (46) ausgewählt werden, um an der zu bedruckenden Fläche (11) aufzutreffen, während die übrigen Tintentröpfchen (46) in den Haupttintenbehälter (1 ί$Γ zurückgeleitet werden, ferner mit einem Schreibkopf (Tintenstrahldüse 40), der zur Versorgung mit Tinte über eine Haupttintenzuführleitung (15) an den Haupttintenbehälter (16, 21) angeschlossen ist und eine Öffnung (42) von vorbestimmter Querschnittsfläche zum Ausbilden von Tintentröpfchen (46) und zum Richten derselben gegen die zu bedruckende Fläche (11) aufweist, wobei jedes der genannten Tintentröpfchen (46) eine im wesentlichen feste Menge von X ml Tinte enthält, ferner mit einem Zusatztintenbehälter (29), einem

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Ventil (32) zum Herstellen der Verbindung zwiscr- dem Zusatztintenbehälter (29) und dem Haupttintenbehälter (16/ 21), welches einen Tintenstrom mit einem festen Durchsatz von Y ml/s zum Haupttintenbehälter durchzulassen vermag, und mit einer Markierungsvorrichtung (Ablenkplatten 49, Zeichengenerator 60) zum Markieren der Tintentröpfchen (46), um bestimmte Tintentröpfchen (46) zum Aufbringen an der zu bedruckenden Fläche (11) auszuwählen, gekennzeichnet durch einen Zähler (81), der auf die Markierungsvorrichtung (49,60) anspricht, um ein Zählsignal zu erzeugen, welches anzeigt, daß eine vorbestimmte Anzahl von Tintentröpfchen (46) zum Aufbringen an der zu bedruckenden Fläche (11) ausgewählt worden ist, und durch eine Vorrichtung (Zeitwerk 82), die auf das genannte Zählsignal anspricht und das Ventil (32) zu betätigen vermag, um während einer vorbestimmten Zeitspanne einen Tintenstrom in den Haupttintenbehälter (16ΤΓ zum Ersetzen der zum Drucken verbrauchten Tintenmenge durchzulassen, wobei die genannte vorbestimmte Zeitspanne der Quotient aus der genannten vorbestimmten Anzahl von verbrauchten Tintentröpfchen (46) mal den genannten X ml Tinte und den genannten Y ml/s ist.

5. Schreibvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Markierungsvorrichtung (49,60) zum Markieren der Tintentröpfchen (46) das Ladungsniveau der Tintentröpfchen (46) steuert und eine Datensignalquelle (64) sowie einen auf die genannten Datensignale ansprechenden Zeichengenerator (60) zum Erzeugen einer Vielzahl von Tropfchenladungsniveausignalen aufweist, wobei bestimmte dieser Tröpfchenladungsniveausignale Tintentröpfchen (46) darstellen, die zum Aufbringen an der zu bedruckenden Fläche (11) ausgewählt sind, und daß die Zählvorrichtung (Zähler 81) auf die vom Zeichengenerator (60) erzeugten Tröpfchenladungsniveausignale anspricht, um das genannte Signal zu erzeugen, welches die Auswahl einer vorbestimmten Anzahl von Tintentröpfchen (46) zum Aufbringen an der zu bedruckenden Fläche (11) anzeigt.

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6. Schreibvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtung (82) zum Betätigen des Ventils (32) ein Zeitwerk aufweist, das auf das genannte, vom Zähler (81) erzeugte Signal anspricht, um das Ventil (32) während einer vorgewählten Zeitspanne zu öffnen.

7. Schreibvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß sie eine Drosselstelle (31) aufweist, die mit dem Ventil (32) in Fluidverbindung steht und den genannten vorbestimmten Durchsatz von Ύ ml/s zu erzeugen vermag.

8. Verfahren zum Aufrechterhalten des Tintenvorrats in einer Tintenstrahl-Schreibvorrichtung mit einem Haupttintenbehälter (1c$T, einem Zusatztintenbehälter (29) und einem Tintenlösungsmittelbehälter (30)? bei der ein Strom von Tintentröpfchen (46) mit einer bekannten Tintenmenge gegen eine zu bedruckende Fläche (11) gerichtet wird, wobei einige der Tintentröpfchen (46) ausgewählt werden, um an der zu bedruckenden Fläche (11) aufzutreffen₉ und die übrigen Tintentröpfchen (46) in den Haupttintenbehälter zurückgeleitet werden, und wobei die Tinte eine Lösungsmittelphase und eine Feststoffphase hat, dadurch gekennzeichnet , daß

a) nur die Tintentröpfchen (46) gezählt werden^ die so gelenkt sind, daß sie an der zu bedruckenden Fläche (11) auftreffen,

b) festgestellt wird, wenn eine vorbestimmte Anzahl der genannten, an der zu bedruckenden Fläche (11) auftreffenden Tintentröpfchen (46) gezählt worden ist, um eine von der Vorrichtung verbrauchte vorbestimmte Tintenmenge anzuzeigen, und

¹ZV

c) daß dem Haupttintenbehälter (15,7 aus dem Zusatztintenbehälter (29) eine Tintenmenge zugeführt wird₉ die der genannten vorbestimmten Tintenmenge gleich ist, wobei die Tinten im Zusatztintenbehälter (29) und im Haupttintenbehälter von im wesentlichen gleicher Zusammensetzung sind.

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9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß außerdem die verbrauchte Gesamttintenmenge festgestellt wird, wobei zur gleichen Zeit

d) die genannte vorbestimmte Anzahl von Tintentröpfchen (46) gezählt wird, und

e) dem Haupttintenbehälter eine Menge Lösungsmittel zugesetzt wird, die gleich ist dem Unterschied zwischen der genannten verbrauchten Gesamttintenmenge und der genannten vorbestimmten Tintenmenge, welche von den gegen die zu bedruckende Fläche (11) gerichteten Tintentröpfchen (46) verbraucht worden ist.

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10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß der Haupttintenbehälter (16,21) auf einer Waage angeordnet ist und daß ein Lösungsmittelbehälter (30) vorgesehen ist, aus dem unter Steuerung der Waage dem Haupttintenbehälter (16,21) eine Menge Lösungsmittel zugesetzt wird, die gleich ist dem Unterschied zwischen der genannten verbrauchten Gesamttintenmenge und der nachgefüllten vorbestimmten Tintenmenge.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und 9, dadurch gekennzeichnet , daß der Haupttintenbehälter (16, 21) aus einem Hauptüntenbehälter (16), aus dem der Schreibkopf gespeist wird, und einem mit diesem über eine Leitung (26) mit Ventil (28) verbundenen Tintenrücklaufbehälter (21) besteht, in den die Rücklaufleitung (20) vom Schreibkopf und die Tintennachfülleitung (34) vom Zusatztintenbehälter (29) sowie ggf. die Lösungsmittelnachfülleitung (35) vom Lösungsmittelbehälter (30) mittelbar oder unmittelbar münden und aus dem dem Haupttintenbehälter (16) Tirle erst zugeführt wird, wenn die Tintenzusammensetzung in ihm der des Haupttintenbehälters (16) entspricht.

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