DE2654823A1

DE2654823A1 - High speed ink jet printer with nozzles along roller - has ink ejected centrifugally through valve-controlled outlets

Info

Publication number: DE2654823A1
Application number: DE19762654823
Authority: DE
Inventors: Lutz Voigtlaender
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-12-03
Filing date: 1976-12-03
Publication date: 1978-06-08

Abstract

High speed ink jet printing machine has spray nozzles(7) positioned spirally over the circumference and total width of a roller from which the ink is ejected by means of centrifugal force. The roller comprises several discs(3) arranged next to one another with each nozzle having its outlet controlled by an ink valve. The valve comprises a magnetic needle valve(9) or at least one movable slide valve which is moved by being coupled to bilaminar piezoelectric bending elements. Two of these slide valves are usually provided facing one another across the nozzle outlet(7). The machine is able to print several lines simultaneously at high speed.

Description

Nach dem Tintenspritzverfahren arbeitendes Schreibwerk Die Erfindung betrifft ein nach dem Tintenspritzverfahren arbeitendes Schreibwerk.Inkjet writing writing. The invention relates to a writing unit that works according to the ink-jet process.

Es sind bereits Schreibwerke der vorbezeichneten Gattung bekannt, bei denen ein Schreibkopf über das zu beschriftende Papier bewegt wird, wobei auf der Oberfläche des Schreibkopfes angeordnete Düsen in vorbestimmter stellung zum Papier Tintentröptchen abspritzen, die als Punkt auf dem Papier erscheinen0 Ziffern und Buchstaben setzen sich aus mehreren solcher aufgespritzten Punkte zusgnmen. There are already writing works of the aforementioned type known, in which a writing head is moved over the paper to be written on, with on the surface of the write head arranged nozzles in a predetermined position to Paper Spray ink droplets that appear as a dot on the paper 0 digits and letters are made up of several such injected points.

Solche Schreibwerke haben den Nachteil, daß der Schreibkopf eine Bewegung in Zeilenrichtung durchführen muß, für die mechanische antriebe notwendig sind0 kechanische Antriebe sind störanfällig und nicht verschleißfrei. Außerdem haben die bekannten Schreibwerke den Nachteil, daß der Schreibkopf vom Ende einer ausgescnrlebenen Zeile zum Zeilenanfang leer zurücklaufen muß, wodurch die mögliche Schreibgeschwindigkeit nachteilig herabgesetzt wird. Such writing mechanisms have the disadvantage that the writing head is a Movement in line direction must be carried out for the mechanical drives sind0 mechanical drives are prone to failure and not wear-free. aside from that the known writing mechanisms have the disadvantage that the writing head from the end of a blanked line must return empty to the beginning of the line, whereby the possible Writing speed is disadvantageously reduced.

Der Erfindung liegt die aufgabe zugrunde, ein Schreibwerk zu schaffen, welches sehr hohe Schreibgeschwindigkeiten ermöglicht. The invention is based on the object of creating a writing system, which enables very high writing speeds.

Diese rufgabe ist gemaß der erfindung gelöst worten durch eine die Tinte durch Fliehkraft abspritzende, sich ueber die Breite des zu bespritzenden Papiers erstreckende, rotierende Walze mit einer Vielzahl über ihren Umfang spiralförmig verteilt angeordneten Spritzdüsen mit je einem zu geordneten Tinten-Ventil und durch einen bezüglich der Walzendrehrichtung mitläufigen Papiervorschub. According to the invention, this task is solved by one of the words Ink ejected by centrifugal force, spreading across the width of the area to be sprayed Paper extending, rotating roller with a plurality around its circumference in a spiral shape distributed spray nozzles, each with an assigned ink valve and through a paper feed that rotates with respect to the direction of rotation of the rollers.

Die besondere Verteilung der spritzdüsen über eine Walze, deren Länge der Lange einer zu schreibenden Zeile entspricht, bietet den Vorteil, daß die zu schreibende Zeile nicht durch Aneinanderreihen der Buchstaben und Ziffern ausgeschrieben wird, sondern das ausdrucken der gesamten Zeile auf einmal erfolgen kann. Durch den mit der Rotationsbewegung der Walze mitlaufenden Papiervorschub kann die Schreibgeschwindigkeit besonders hoch sein, weil eine Verzerrung der Ziffern und Buchstaben während des Vorbeilaufens der Düsen an dem Papier durch die Vorschubgeschwindigkeit des Papiers selbst wieder ausgeglichen werden kannc Ohne Vorschub des Papiers würde sich der Abstand der zu spritzenden Punkte bei höherer Umdrehungszahl der walze vergröljern, weil die Düsen dann zwischen dem ausspritzen von zwei Punkten einen größeren Weg zurücklegen würden. Durch den vorbeschriebenen mitläufigen Vorschub des Papiers wird der bei hoher Umdrehungszahl der walze zurückgelegte Weg zwischen dem Ausspritzen von zwei Punkten wieder verkleinert bzw. eliminiert. The special distribution of the spray nozzles over a roller, its length corresponds to the length of a line to be written, has the advantage that the to The writing line is not written out by stringing together letters and numbers but the entire line can be printed out at once. By the paper feed, which follows the rotation of the roller, can control the writing speed especially high because of distortion of the digits and letters during the Passing the nozzles on the paper by the speed of advance of the paper itself can be compensated again. Without the paper being fed, the Increase the distance between the points to be sprayed at a higher number of revolutions of the roller, because the nozzles then have a longer path between the two points would cover. Due to the previously described concurrent feed of the paper becomes the distance covered at high speed of rotation of the roller between the injection reduced or eliminated from two points.

Die dadurch mögliche hohe Schreibgeschwindigkeit eröffnet, auch Möglichkeiten, mehrere Zeilen gleichzeitig zu schreiben, Die höhere chreibgeschwindigkeit könnte z. B. zur besseren Ausnutzung von Fernschreibern vorteilhaft sein. Es ist auch denkbar, Zeitungen nicht mehr zu drucken, sondern ein Zeitungsblatt durch eine entsprechend ausgebildete walze in einer Einheit zu spritzen. Die Anfertigung von matrizen würde sich dabei vorteilhafterweise er-übrigen. The resulting high writing speed also opens up possibilities to write multiple lines at the same time, the higher writing speed could z. B. be advantageous for better utilization of teleprinters. It is also conceivable No longer to print newspapers, but a newspaper sheet by a corresponding one trained roller to spray in one unit. The production of matrices would Advantageously he-rest.

Nach einer Weiterbildung zeichnet sich das Schreibwerk dadurch aus, daß die -V¢alze aus mehrere aneinandergereihten Scheibem besteht. Dadurch ist die Wartung des Schreibwerks besonders einfach; denn die Walze kann mühelos in ihre Einzelteile zerlegt werden. In jede Scheibe sind am Unfang verteilt Spritzdüsen angeordnet und auch die Tinten-Ventile eingebaut. weil zum Äusspritzen der Tinte die bei rotierender Walze auftretende Fliehkraft genutzt wird, ist für das eigentliche Spritzen lediglich ein einfaches öffnen und schlieren der Spritzdüsen notwendig. Die Tinten-Ventile können deshalb sehr einfach ausgebildet sein und sind auch einfach zu betätigen. Das erfindungsgemäße Schreibwerk wird dadurch besonders betriebssicher. After further training, the writing unit is characterized by that the -V ¢ alze consists of several discs lined up next to one another. This is the Maintenance of the writing mechanism is particularly easy; because the roller can easily slide into your Individual parts are dismantled. Spray nozzles are distributed around the periphery of each disc arranged and also installed the ink valves. because the ink splashes out the centrifugal force occurring when the roller is rotating is used for the actual Spraying only requires a simple opening and streaking of the spray nozzles. The ink valves can therefore be designed very simply and are also simple to operate. The writing unit according to the invention is particularly reliable in operation.

Bei einem bevorzu?ten Ausführungsbeispiel ist das Tinten-Ventil ein magnetisches Nadelventil. Die ansteuerung der Nadelventile kann z. BO über Schleifringe erfolgen, mit denen die Scheiben, welche aneinandergereiht eine walze ausbilden, versehen sind0 Besonders vorteilhaft ist auch die erfindungsgemäße Ausbildung des Tinten-Ventils als bewegbare Schieber, für deren Bewegung bilaminare Biegeelemente aus Piezoxide vorgesehen sind. In a preferred embodiment, the ink valve is on magnetic needle valve. The control of the needle valves can, for. BO via slip rings take place with which the discs, which are lined up to form a roller, The design of the according to the invention is also particularly advantageous Ink valve as a movable slide, for their movement bilaminar bending elements made of piezo oxides are provided.

Damit ist die notwendige Mechanik auf ein iiinimum beschränkt Bei zwei gegeneinander bewegbaren zcniebern, die auch noch winkelig innerhalb des Düsenkanals zueinander angeordnet sind, ergibt sich auch noch der Vorteil, daß der zwischen den Stirnflächen der Schieber verbleibende spalt ein Herauspressen der Tinte bewirkt, wodurch die ibspritzung der Tinte noch verbessert wird.This means that the necessary mechanics are limited to a minimum at two nibs which can be moved against each other and which are also angled inside the nozzle channel are arranged to each other, there is also the advantage that the between The gap remaining at the end faces of the slider causes the ink to be squeezed out, whereby the injection of the ink is further improved.

Die Spritzdüsen einer Scheibe sind bei einer bevorzugten ausführung untereinander durch Tintenkanäle verbunden, die åeweils dicht vor dem Bereich des Ventildichtsitzes einer SSpritzdüse münden. Dabei können die Tintenkanäle noch so ausgebildet sein, daß auch die Verbindung der Kanäle mehrere scheiben der walze untereinander gegeben ist. Diese Tintenkanäle haben den Vorteil, daß in den Düsen verbleibende Resttinte ausgespritzt werden kann, wenn der Schreibvorgang beendet ist. The spray nozzles of a disc are in a preferred embodiment connected to each other by ink channels, which are each close to the area of the Open into the valve seat of an S spray nozzle. The ink channels can still do this be designed that the connection of the channels several discs of the roller is given among each other. These ink channels have the advantage of being in the nozzles Remaining ink can be ejected when the writing process finishes is.

Durch den abstand zwischen der Walze und Papieroberfläche, der vorteilhafterweise einstellbar ist, kann auch die Größe der durch das Spritzen erzeugten iffern oder Buchstaben verändert bzw. eingestellt werden. Due to the distance between the roller and the paper surface, which is advantageous is adjustable, the size of the iffern or generated by the spraying can also be Letters can be changed or set.

Ausführungsbeispiele der erfindung, aus denen sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, sind in der Zeichnung darge -stellt. Es zeigen: Fig. 1 einen Halbschnitt durch die perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Schreibwerks mit Walze, die dabei nicht geschnitten ist, Fig. 2 eine Seitenansicht einer Scheibe, deren Vielzahl aneinandergereiht eine Walze gemäß Ig. 1 ausbildet, Fig. 2a eine Draufsicht auf die Scheibe gemäß Fig. 2, Fig. 2b eine Abwicklung des Schreibenumfanges gemäß Fig. 2a, Fig 3 eine vergrößerte Teilansicht der Scheibe gemäß Fig. Embodiments of the invention from which further inventive Features are shown in the drawing. They show: FIG. 1 a half section through the perspective view of a writing mechanism according to the invention with a roller, which is not sectioned, Fig. 2 is a side view of a disc, the Many lined up a roller according to Ig. 1 trains, Fig. 2a shows a plan view of the disk according to FIG. 2, FIG. 2b shows a development of the circumference of the writing 2a, 3 show an enlarged partial view of the disk according to FIG.

2 und Figo 4 ein anderes Ausführungsbeispiel des Tinten-Ventils gemäß Fig. 3 In Fig. 1 ist ein Schnitt durch eine perspektivische Ansicht eines Schreibwerkes 1 dargestellt. Illit 2 ist die in das Schreibwerk eingesetzte walze bezeichnet, die aus aneinandergereihten Scheiben 3 besteht. An der Brontseite ist schematisch eine hnzeige 4 für eingegebene Ziffern angedeutet, die mit Leuchtziffern arbeitet. Mit 5 ist eine ebenfalls schematisch angedeutete Tastatur bezeichnet. Das Schreibwerk hat einen an der Walze vorbeiführenden Papier-Laufkanal 6, In den ein zu beschriftendes Papier von oben in Pfeilrichtung einläuft und bei Drehrichtung der walze entgegen dem Uhrzeigersinn, wie dargestellt, vorne aus dem Schlitz an der Front seite des Schreibwerks wieder austritt, In Pig. 2 ist eine Scheibe 3 mit am Umfang regelmäßig verteilt angeordneten Spritzdüsen dargestellt. In die Scheibe sind sternförmig angeordnete Tintenkammern 8 eingelassen, die jeweils einer Düse zugeordnet sind. Zu jeder Düse gehört auch noch ein Nadelventil 9 mit einer die iasse zwecks Dichthaltung der Düse etwas erhöhenden Beschwerkugel 10. Das Zentrum der Scheibe bildet eine sternförmige Anordnung von agneten, die elektrisch amsteuerbar sind und zur Betätigung der Nadelventile 9 dienen, Fig. 2a zeigt eine Draufsicht auf eine Scheibe mit den Düsenöffnungen 7. 2 and FIG. 4 show another embodiment of the ink valve according to FIG Fig. 3 In Fig. 1 is a section through a perspective view of a writing mechanism 1 shown. Illit 2 is the name of the roller inserted into the writing unit, which consists of discs 3 lined up next to one another. On the Bront side is schematic an indication 4 indicated for entered digits, which works with luminous digits. A keyboard, also indicated schematically, is denoted by 5. The writing has a paper run channel 6 that runs past the roller and into which one to be labeled Paper is fed in from above in the direction of the arrow and in the opposite direction to the roller when it is rotating clockwise, as shown, out of the slot on the front of the Writer comes out again, In Pig. 2 is a disk 3 with a regular circumference distributed spray nozzles shown. In the disc are arranged in a star shape Ink chambers 8 let in, each of which is assigned to a nozzle. For every nozzle also includes a needle valve 9 with a die to keep the nozzle sealed slightly increasing Beschwerkugel 10. The center of the disc forms a star-shaped Arrangement of agnets that can be controlled electrically are and to Actuation of the needle valves 9 are used, Fig. 2a shows a plan view of a disk with the nozzle openings 7.

Fig. 2b zeigt eine hbwicklung des Scheibenumfanges. aus dieser Zeichnung ist ersichtlich, daß die Spritzdüsen 7 gegeneinander versetzt angeordnet sind, so daß bei zu einer Walze zusammengesetzten Scheiben die Düsen längs einer gedachten Linie angeordnet sind, die spiralförmig um den umfang der Walze verläuft. Fig. 2b shows a winding of the disk circumference. from this drawing it can be seen that the spray nozzles 7 are arranged offset from one another, see above that in the case of discs assembled to form a roller, the nozzles along an imaginary Line are arranged, which runs in a spiral around the circumference of the roller.

Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Schnitt-Teilansicht der Scheibe be gemäß Fig. 2. Das lmadelventil 9 dichtet mit seiner sitze die Tintenspritzdüse 7 ab. Im Übergangsbereich zwischen dem tiefsten Punkt der Tintenkammer 8 und dem Dichtsitz zwischen Düse 7 und Nadelventil 9 sind in die Scheibe Tintenkanäle 11 eingeformt, welche die Tintenkammern einer Scheibe untereinander verbinden. Fig. 3 shows an enlarged partial sectional view of the disc be according to FIG. 2. The needle valve 9 seals the ink spray nozzle 7 with its seat away. In the transition area between the lowest point of the ink chamber 8 and the sealing seat Ink channels 11 are molded into the disk between nozzle 7 and needle valve 9, which connect the ink chambers of a disc with each other.

Die Tintenkanäle mehrerer Scheiben stehen auch untereinander in Verbindung. über die Kanäle 11 wird Tinte 12 in die Tintenkammer gefüllt.The ink channels of several discs are also connected to one another. Ink 12 is filled into the ink chamber via the channels 11.

Im Zentrum der Scheibe, die sich in Pfeilricatung dreht, ist ein über Schleifringe ansteuerbarer Elektromagnet 13 angeordnet. Sobald der Elektromagnet 13 angesteuert ist, zieht er die vor ihm liegende Blechfahne 14 an. An der Unterseite der Blechfahne ist das Nadelventil 9 mit der Beschwerkugel 10 angesetzt. Bei Anhebung der Blechfahne 14 durch den magneten hebt sich auch das Nadelventil und gibt die Düse 7 frei. Die Tinte 12 kann aus der Tintenkammer durch die Düse 7 ausgespritzt werden. Die dabei notwendige Spritzkraft ist abhängig von der bei Rotation der Walze auftretenden Fliehkraft. In the center of the disc, which rotates in arrow direction, is a Arranged via slip rings controllable electromagnet 13. As soon as the electromagnet 13 is activated, he pulls the sheet metal flag 14 in front of him. On the bottom The needle valve 9 with the ball 10 is attached to the sheet metal flag. When raising the sheet metal vane 14 by the magnet also lifts the needle valve and gives the Nozzle 7 free. The ink 12 can be ejected from the ink chamber through the nozzle 7 will. The necessary injection force depends on the Rotation of the roller occurring centrifugal force.

Fig. 4 zeigt eine andere Ausführung des Tintenventils. Unterhalb der mit Tinte 12 gefüllten Tintenkammer 8, ist die Düse 7 über zwei gegeneinander stoßende Schieber 15 abgedichtet. Die Schieber sind winkelig gegeneinander beweglich, so daß sie innerhalb der Düse 7, zwischen ihren Stirnflächen, einen sich nach unten zur Austrittsöffnung der Düse erweiternden Spalt bilden, Bei gegeneinander bewegten Schiebern zwecks schließung der Düse 7 wird die zwischen den Stirnflächen der Schieber befindliche Tinte noch unter zusätzlichem Druck ausgepreßt. Fig. 4 shows another embodiment of the ink valve. Below of the ink chamber 8 filled with ink 12, the nozzle 7 is opposed by two butting slide 15 sealed. The slides can be moved against each other at an angle, so that they are inside the nozzle 7, between their end faces, a downwards Form a widening gap towards the outlet opening of the nozzle, when moving against each other Slide for the purpose of closing the nozzle 7 is between the end faces of the slide any ink still in place is squeezed out under additional pressure.

Die Schieber sind in Führungen 16 gelagert, so daß sie in Pfeilrichtung hin- und her beweglich sind. An den Schiebern sind bilaminare Biegeelemente 17 befestigt, die seitlich abstehen und in taschenartigen Erweiterungen der i'ührungen 16 fest eingespannt sind0 Die bilaminaren Biegeelemente sind Piezoxide, welche die Eigenschaft haben, bei Anlegung einer bestimmten Spannung aus zum biegen. Dadurch wird der zugeordnete Schieber bewegt. Je nach polung der angelegten Spannung ist auch die Richtung der Ausbiegung bestimmbar, so daß damit auch die Bewegung der Schieber genau zu bestimmen ist. The slides are mounted in guides 16 so that they are in the direction of the arrow are movable back and forth. Bilaminar bending elements 17 are attached to the slides, which protrude laterally and are fixed in pocket-like extensions of the guides 16 are clamped0 The bilaminar bending elements are piezo oxides, which have the property have to bend when a certain voltage is applied. This will make the assigned Slide moves. Depending on the polarity of the applied voltage, the direction of the Deflection can be determined so that the movement of the slide can also be precisely determined is.

Claims

Claims: 1. Writing mechanism working according to the ink-jet process, g e k e n n n z e i c h n e t d u r c an ink spinning off by centrifugal force, rotating roller extending across the width of the paper to be labeled (2) with a large number of spray nozzles distributed spirally around its circumference (7) with one ink valve each and one with respect to the direction of rotation of the roller rotating paper feed.

2. Writing unit according to claim 1, characterized in that the ule roller (2) consists of several discs (3) lined up next to one another.

3. writing unit according to claim 1, characterized in that as an ink valve a magnetic needle valve. (9) is provided.

4. writing unit according to claim 1, characterized in that as an ink valve at least one movable slide (15) is provided for the generation of its Movement is coupled with bilaminar victory elements (17) made of piezo oxide

5. Writing unit according to claim 4, characterized in that two mutually movable slides (15) arranged at an angle to one another are provided0