DD249447A1

DD249447A1 - Tintenstrahldruckkopf fuer ein- oder mehrfarbig arbeitende tintenstrahldruckeinrichtungen

Info

Publication number: DD249447A1
Application number: DD29063586A
Authority: DD
Inventors: Ingo Michel; Wolfgang Zweigler
Original assignee: Robotron Bueromasch
Priority date: 1986-05-28
Filing date: 1986-05-28
Publication date: 1987-09-09
Also published as: DE3705446A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Tintenstrahldruckkopf fuer ein- oder mehrfarbig arbeitende Tintenstrahldruckeinrichtungen, deren Ziel es ist, dessen Lebensdauer bzw. Funktionssicherheit bei der Tropfenerzeugung zu erhoehen sowie eine einfache Entlueftung bzw. Erstfuellung mit Schreibfluessigkeit zu ermoeglichen. Aufgabe der Erfindung ist es somit, einen Tintenstrahldruckkopf zu entwickeln, der in seiner Kanalfuehrung derart ausgebildet ist, dass der Druckzweig weitestgehend unabhaengig von Stoereinfluessen mit Schreibfluessigkeit durchstroemt wird. Erfindungsgemaess ist dazu parallel zu jedem Druckzweig, der ueber einen kapillaren Einflussbereich an den Tintenzulauf des Tintenvorratsbehaelters angeschlossen ist, ein Stroemungspfad ausgebildet, der im Muendungsbereich der Duese des Tintenstrahldruckkopfes endet. Die Anwendung der Erfindung ist bei ein- oder mehrduesig ausgebildeten Tintenstrahldruckkoepfen mit bedarfsorientiertem Tropfenausstoss gleichermassen gegeben. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Tintenstrahldruckkopf für ein- oder mehrfarbig arbeitende Tintenstrahldruckeinrichtungen mit bedarfsorientiertem Tropfenausstoß, insbesondere dessen Kanalführung und -ausbildung, deren Anwendung bei ein- oder mehrdüsig ausgebildeten Tintenstrahldruckköpfen gleichermaßen möglich wie zweckmäßig ist.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Hinsichtlich der Kanalführung in ein- oder mehrdüsig ausgebildeten Tintenstrahldruckköpfen ist der bekannte Stand der Technik durch zwei grundsätzliche Lösungen charakterisiert.

Bei der ersten Lösung besteht eine durchgehende, unverzweigte Kanalführung vom Tintenzulauf des Tintenvorratsbehälters über Dämpfungsbereich, Druckkammer und Ablaufkanal zur Düsenbohrung des Tintenstrahldruckkopfes (z. B. DE-PS 2 132 082, DE-AS 2 302 849, DE-PS 2 543 451, DD-Patentanmeldung WP B 41 J / 274 936 5).

Die zweite Lösung weist eine Kanalführung vom Tintenzulauf des Tintenvorratsbehälters zur Düsenbohrung des Tintenstrahldruckkopfes sowie zusätzlich einen zur Düsenbohrung führenden Blindzweig, bestehend aus Druckkammer und Verbindungskanal, auf (z. B. DE-AS 2 161 315, DE-PS 2 164 614, DE-PS 2 536 369, DE-AS 2 543 038, DE-PS 2 624 778).

Der entscheidende Nachteil der ersten Lösung zeigt sich darin, daßalle Fremdbestandteile der Schreibflüssigkeit, wie Schmutzpartikel, ausgefallener Farbstoff oder Luftbläschen, die zu Verstopfungen und zum Ausfall des Drucksystems führen können, durch den gesamten Druckzweig vom Tintenzulauf des Tintenvorratsbehälters bis zur Düse des Tintenstrahldruckkopfes transportiert werden müssen.

Nachteilig bei der zweiten Lösung ist, daß im Blindzweig ohne Flüssigkeitsaustausch Tintenfarbstoff und Luft ausfallen können, was letztlich ebenfalls zu einem Funktionsausfall führen kann. Eine Beseitigung dieser Störung ist ebenso wie die Erstfüllung mit Schreibflüssigkeit aufgrund der Blindzweigausbildung äußerst kompliziert und aufwendig.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die wesentlichsten Nachteile der bekannten technischen Lösungen zu beseitigen und einen in seinem Aufbau gleichermaßen einfachen wie kostengünstigen Tintenstrahldruckkopf vorzusehen, der eine hohe Lebensdauer und Funktionssicherheit bei der Tropfenerzeugung sowie eine einfache Entlüftung bzw. Erstfüllung mit Schreibflüssigkeit ermöglicht.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen ein- oder mehrdüsigen Tintenstrahldruckkopf für eine im Ein- oder Mehrfarbendruck arbeitende Tintenstrahldruckeinrichtung zu entwickeln, der in seiner Kanalführung derart ausgebildet ist, daß der Druckzweig weitestgehend unabhängig von Störeinflüssen mit Schreibflüssigkeit durchströmt wird. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptpunktes des Anspruchs beschriebenen Merkmale gelöst. Weitere vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den ergänzenden Punkten des Erfindungsanspruchs.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen in vereinfachter schaubildlicher Darstellung:

Fig. 1: einen in Schnittdarsteliung wiedergegebenen und auf die erfindungswesentlichsten Teile beschränkten Ausschnitt eines

Tintenstrahldruckkopf es Fig. 2: die Querschnittsausbildung des Tintenstrahldruckkopfes im Bereich der Schnittlinie A-A nach Fig. 1

Dem Ausführungsbeispiel der Erfindung liegt ein ein- oder mehrdüsig ausgebildeter Tintenstrahidruckkopf einer im Ein- oder Mehrfarbendruck arbeitenden Tintenstrahldruckeinrichtung mit bedarfsorientiertem Tropfenausstoß zugrunde. Der Tintenstrahldruckkopf, wie er in der Fig. 1 lediglich ausschnittsweise dargestellt ist, besteht aus dem die Schreibflüssigkeit 2 aufnehmenden Tintenvorratsbehälter 1, dem Tintenzulauf 3, einem kapillaren Einflußbereich 4, einem zwischen dem kapillaren Einflußbereich 4 und der Dämpfungseinrichtung 6 vorgesehenen Verbindungskanal 5, der Druckkammer 7 mit dem zur Erzeugung kurzzeitiger Druckimpulse dienenden Energiewandlerelement 8, der nach außen führenden Düse 9 sowie einem zum Druckzweig (der durch die Teile 4, 5, 6, 7 und 9 gebildet wird) parallel angebundenen Strömungspfad 10, der im Mündungsbereich 11 der Düse 9 endet.

Bei der Erzeugung kurzzeitiger Druckimpulse auf die Schreibflüssigkeit 2 durch das Energiewandlerelement 8 erfolgt in bekannter Weise eine Flüssgikeitsbewegung und in deren Folge ein Ausstoß von Tropfen aus der Düse 9. Nach jedem Tropfenausstoß und darauffolgender Saugphase zur Förderung von Schreibflüssigkeit 2 aus dem Tintenvorratsbehälter 1, die durch das Energiewandlerelement 8 und den Flüssigkeitsmeniskus in der Düse 9 hervorgerufen wird, bewirkt die Dämpfungseinrichtung 6 die ~Beruhigun"g~Tder-Ff&ssigkeitssäule.zwischen dem Tintenvorratsbehälter 1 und der Düse 9 in kürzester Zeit. Erfindungsgemäß erfolgt der Übergang vom Tintenzulauf 3 zum Verbindungskanal 5 dabei über den kapillaren Einflußbereich 4, der annähernd auf dem Niveau des minimalen Tintenstandes im Tintenvorratsbehälter 1 angeordnet ist, so daß im Normalfall keine Unterbrechung der Flüssigkeitssäule auftreten kann. Sinnvollerweise besteht der Einflußbereich 4 dabei aus mehreren Kapillarspalten (Fig. 2), deren kleinere Kantenlänge 4a jeder Kapillarspaltquerschnittsfläche kleiner oder ungefähr gleich der Hälfte des Durchmessers der Düse 9 ist. Beträgt dieser Durchmesser beispielsweise 80 μπι, dann sollte die Kantenlänge 4a nicht wesentlich größer als 40 ,um sein. Dadurch wird erreicht, daß der kapillare Einflußbereich 4 die gleiche oder eine größere Kapillarität als die Düse 9 aufweist, so daß ein ungewolltes Eindringen von Luft in den kapillaren Einflußbereich 4 bei fehlender Schreibflüssigkeit 2 im Tintenzulauf 3 und elektrischer Anregung des Energiewandlerelementes 8 ausgeschlossen wird. Bedingt durch den Spaltenaufbau des kapillaren Einflußbereiches 4 mit einer großen, z. B. im Millimeterbereich liegenden Spaltenbreite 4b und einer nur geringen Länge 4c des kapillaren Einflußbereiches 4, von beispielsweise 0,5 mm, können die Trägheitskräfte der Schreibflüssigkeit 2 im kapillaren Einflußbereich 4 vernachlässigbar klein gehalten werden, wodurch eine Beeinträchtigung der durch die hydrodynamischen Eigenschaften des Druckzweiges (Teile 4, 5, 6, 7 und 9) bedingten maximal möglichen Tropfenfrequenz vermieden wird. Parallel zum Druckzweig (Teile 4, 5, 6, 7 und 9) ist erfindungsgemäß ein zweiter Strömungspfad 10, der auf dem Niveau des Tintenzulaufes 3 beginnt und im Mündungsbereich 11 der Düse 9 endet, ausgebildet (Fig. 1). Dieser besitzt den Vorteil, daß Schmutzpartikel in der Schreibflüssigkeit 2, ausgefallener Farbstoff oder Luftbläschen durch Unter- oder Überdruck aus dem Tintenstrahldruckkopf ohne Beeinträchtigung des Druckzweiges (Teile 4, 5, 6, 7 und 9) entfernt werden können. Bedingt durch die Anbindung des parallelen Strömungspfades 10 afu dem Niveau des Tintenzulaufs 3 und der verdeckten Anordnung des Einflußbereiches 4, der damit außerhalb des durchgehenden Strömungspfadens (Tintenvorratsbehälter 1 — Tintenzulauf 3 paralleler Strömungspfad 10, Mündungsbereich 11) liegt, wird weitestgehend verhindert, daß Schmutzpartikel oder Luftbläschen an oder in den Einflußbereich 4 und damit in den Verbindungskanal 5 gelangen können. Der Verbindungskanal 5, der mit möglichst großer Querschnittsfläche ausgelegt ist, um die Massenträgheitskräfte klein zu halten, sowie der sich daran anschließende Dämpfungsbereich 6 stellen eine weitere Absicherung der Druckkammer 7 gegen das Eindringen von Schmutzpartikeln und Luftbläschen dar. Erfindungsgemäß weisen der parallele Strömungspfad 10 und der Mündungsbereich 11 eine kapillare Steighöhe auf, die größer oder gleich dem Höhenunterschied zwischen dem Tintenzulauf 3 und der Düse 9 ist (zum Beispiel 25 mm), so daß eine Flutung bzw. Aufrechterhaltung der Flutung des parallelen Strömungspfades 10 und des Mündungsbereiches 11 grundsätzlich gewährleistet wird. Zur Realisierung der erforderlichen Steighöhe des parallelen Strömungspfades 10 ist es zweckmäßig, den Strömungspfad 10 aus einem oder mehreren Kanälen mit spaltenförmiger Querschnittsfläche und einer Abmessung für die kleinere Kantenlänge der Querschnittsfläche von etwa 0,4 mm aufzubauen, was einer Steighöhe von etwa 25 mm entspricht. Um ein stärkeres Durchströmen des parallelen Strömungspfades 10 bzw. des Mündungsbereiches 11 gegenüber dem Druckzweig (Teile 4, 5, 6, 7 und 9) bei der Erzeugung eines äußeren Über- oder Unterdruckes zu gewährleisten, weist der Strömungspfad 10 mit dem Mündungsbereich 11 einen geringeren Strömungswiderstand als der Druckzweig (Teile 4, 5, 6, 7 und 9) auf. Hierdurch ist es in einfacher Weise möglich, Ablagerungen und Luft aus dem Tintenzulauf 3 und dem parallelen Strömungspfad 10 bzw. dem Mündungsbereich 11 bei gleichzeitiger Durchströmung des Druckzweiges (Teile 4, 5, 6, 7 und 9) zu entfernen.

Claims

1. Tintenstrahldruckkopf für ein- oder mehrfarbig arbeitende Tintenstrahldruckeinrichtungen mit bedarfsorientiertem Tropfenausstoß, bestehend aus Druckkammern mit zur Erzeugung kurzzeitiger Druckimpulse dienenden Energiewandlerelementen, Dämpfungsbereichen mit Zulaufkanälen, die die Verbindung mit einem oder mehreren Tintenvorratsbehältern realisieren, und nach außen führenden Düsenbohrungen, die direkt oder indirekt über Ablaufkanäle an die Druckkammern angeschlossen sind, gekennzeichnet dadurch, daß parallel zu jedem über einen kapillaren Einflußbereich (4) an den Tintenzulauf (3) des Tintenvorratsbehälters (1) angeschlossen, ein oder mehrere Drucksysteme umfassenden Druckzweig (4; 5; 6; 7; 9) ein Strömungspfad (10) ausgebildet ist, der im Mündungsbereich (11) der Düse (9) endet.

2. Tintenstrahldruckkopf nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der kapillare Einflußbereich (4) aus . einer oder mehreren Kapillarspalten besteht und die kleinere Kantenlänge (4a) jeder Kapillarspaltenquerschnittsfläche kleiner oder ungefähr gleich der Hälfte des Durchmessers der Düse (9) ist.

3. Tintenstrahldruckkopf nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Niveau des kapillaren Einflußbereiches (4) annähernd dem minimalen Tintenstand im Tintenvorratsbehälter (1) entspricht.

4. Tintenstrahldruckkopf nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der parallele Strömungspfad (10) auf dem Niveau des Tintenzulaufs (3) des Tintenvorratsbehälters (1) beginnt und aus einem oder mehreren Kanälen besteht, wobei jeder Kanal eine kapillare Steighöhe aufweist, die größer oder gleich dem Höhenunterschied zwischen dem Tintenzulauf (3) und der Düse (9) ist.

5. Tintenstrahldruckkopf nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der parallele Strömungspfad (10) mit dem Mündungsbereich (11) einen geringeren Strömungswiderstand aufweist als der Druckzweig (4; 5; 6; 7; 9).