DE2024330B2 - Düse für einen Tintenstrahlschreiber und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

2. Verfahren zur Herstellung einer Düse nach 15 Scheibe bilden können.

Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Aufgabe der Erfindung ist es, eine neue Düse zu äußeren Mantelfläche einer gestreckten Glas- schaffen, bei der die am Austrittsende der Düse sich Kapillare ein Überzug aus dem zweiten Material bildenden Tintentröpfchen während jedes Betriebsaufgebracht wird und daß von der überzogenen zustandes eine genau gleiche Form und damit auch Kapillare ein der gewünschten Länge der zu ferti- 20 eine jeweils gleichbleibende Größe bzw. Volumen genden Düse entsprechendes Stück abgeschnitten haben. Die Düse soll trotz dieser Eigenschaften einen wird. möglichst einfachen Aufbau hinsichtlich Material und

Form haben, so daß sie nach einem als Weiterbildung der Erfindung auszugebenden Verfahren einfach und 25 kostensparend herzustellen ist.

Bei einer Düse der eingangs genannten Art ist diese

Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ihre Stirnfläche aus einem den die Düsenöffnung umgebenden inneren Bereich bildenden ersten Material 30 und aus einem den den inneren Bereich umgebenden

Die Erfindung bezieht sich auf eine Düse für einen äußeren Bereich bildenden zweiten Material gebildet Tintenstrahlschreiber mit einer den Randwinkel ist, wobei das zweite Material stärker wasserabstoßend zwischen der Düse und einem von dieser ausgestoßenen ist als das erste Material.

Tintentröpfchen beeinflussenden Ausbildung sowie Im Gegensatz zu allen bisher bekannten Düsen von

»uf ein Verfahren zu ihrer Herstellung. 35 Tintenstrahlschreibern weist die neue Düse an ihrer

Eine solche aus der CH-PS 4 25 838 bekannte Düse die Tintentröpfchen ausstoßenden Stirnfläche zwei ist aus Edelstahl gefertigt, wobei ihre Stirnfläche am voneinander unterschiedliche und konzentrisch zudie Tintentröpfchen abgebenden Ende eine stärker auf- einander angeordnete Bereiche auf, die sich hinsichtlich gerauhte Oberfläche aufweist als die zylindrische ihres Materials unterscheiden. Die zur Bildung dieser Außenmantelfläche der rohrförmigen Düse. Durch 4° unterschiedlichen Bereiche benutzten Materialien sind diese Maßnahme soll die Meniskusbildung eines an der dabei so gewählt, daß sie sich hinsichtlich ihrer Aböffnung der Düse sich ausbildenden Tintentröpfchens Stoßungsfähigkeit gegenüber Wasser, O. h. also auch so beeinflußt werden, daß eine möglichst konstante gegenüber den Tintentröpfchen, möglichst stark von-Form dieses Meniskus beibehalten und damit auch einander unterscheiden.

das Volumen der jeweils abgegebenen Tintentröpfchen 45 Diese Abstoßungsfähigkeit gegenüber den Tintenetwakonstant gehalten wird, tröpfchen führt zur Ausbildung eines Randwinkels Aus der CH-PS 3 63 667 ist ein anderes Verfahren bestimmter Größe eines mit dem betreffenden Material zur Herstellung einer bei einem Tintenstrahlschreiber in Berührung kommenden Tintentröpfchens. Je größer zu benutzenden Düse bekannt, bei dem ein dünnes, nun die Abstoßungskraft eines Materials gegenüber aus einem Edelmetall bestehendes Röhrchen an seinem 50 den Tintentröpfchen ist, um so größer ist auch der einen Ende »angespitzt« wird, so daß die Wandstärke Randwinkel, der sich bei der Berührung mit einem dieses Röhrchens an der die Tinte abgebenden End- solchen Tintentröpfchen einstellt. Diese Eigenschaft fläche extrem klein wird. Nach dem bekannten Ver- wird nun bei der neuen Düse dazu ausgenutzt, daß für fahren wird dieses dadurch erreicht, daß in die Edel- den inneren Bereich der Stirnfläche der Düse ein Mametallröhre an ihrem die Tinte abgebenden Ende ein 55 terial gewählt wird, das einen nur relativ kleinen Randzylindrischer Pflock eingeführt wird, der dann zusam- winkel mit einem es berührenden Tintentröpfchen men mit dem Ende der Edelstahlröhre in geeigneter bewirkt, während der äußere Bereich aus einem Weise abgeschliffen wird, bis er eine Spitze bildet. Auf Material besteht, das einen möglichst großen Randdiese Spitze wird in geeigneter Weise eine dünne Edel- winkel bei der Berührung mit einem Tintentröpfchen metallschicht aufgebracht, die mit der Endfläche der ^6o bewirkt, also eine relativ große Abstoßungsfähigkeit Edelmetallröhre fest verbunden von den benach- gegenüber den Tintentröpfchen aufweist. Diese Ausbarten Flächen des Pflockes jedoch ablösbar ist. Wird bildung der Stirnfläche der Düse bewirkt daher, daß der Pflock anschließend aus der Edelmetallröhre sich der Meniskus eines Tincentröpfchens relativ flach wieder herausgezogen, bleibt allein die durch den über den gesamten inneren Bereich der Stirnfläche erdünnen Edelmetallüberzug gebildete Spitze zurück. ⁶5 streckt, von dem äußeren Bereich der Stirnfläche jedoch Auch dieses bekannte Verfahren dient also lediglich so stark abgestoßen wird, daß er gegenüber diesem dazu, eine Düse bzw. Düsenspitze für einen Tinten- Bereich bestrebt ist, einen möglichst großen Randstrahlschreiber zu schaffen, deren die Tintentröpfchen winkel zu bilden, d. h. ein sich jeweils an der Stirnfläche

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ausbildendes Tintentröpfchen praktisch nicht oder nur zugeführt werden, sind vor der Beschleunigungsunwesentlich sich über den äußeren Bereich der Stirn- elektrode 26 angebracht

fläche erstrecken kann. Durch diese Eingrenzung der F i g. 3 zeigt schematisch das Prinzip des Aufbaus Tintentröpfchen auf den inneren Bereich der Stirn- des elektrostatischen Feldes zwischen der Tintendüse 20 fläche wird eine bisher nicht gekannte Gleichmäßigkeit 5 und der Beschleunigungselektrodb 26 und zwischen in der Ausbildung der Tintentröpfchen unter allen der Düse 20 und einer Platte 33. In die Düse 20 aus Betriebsbedingungen erzielt, die eine annähernd absolut Glas ist eine positive Elektrode eingeführt Die der konstante Größe der Tintentröpfchen innerhalb des Düse 20 zugeführte elektrisch leitfähige Tinte wird von der Düse amgestoßenen Tintenstrahlstromes also mit positivem Potential versehen. Sowohl die sicherstellt. Diese hinsichtlich ihrer Betriebseigenschaf- io Beschleunigungselektrode 26 als auch die Platte 33 ten bereits bessere Düse kann gegenüber allen bekann- ist geerdet. Eine Spannungsquelle 30 weist eine hohe ten vergleichbaren Düsen auch noch sehr viel einfacher Spannung in der Größenordnung von beispielsweise gefertigt werden, wobei als Materialien der neuen 2700V auf. Wie es bei herkömmlichen Kathoden-Düse hinsichtlich Wartung und Herstellung ange- strahlröhren der Fall ist, sind die Vertikal- und Horinehmere Materialien benutzt werden kCnnen. 15 zontal-Ablenkelektroden 31 und 32 vor der Beschleuni-

So kann die neue Düse durch einfaches Überziehen gungselektrode 26 angeordnet Die ausgestoßenen eines dünnen Glasröhrchens mit einem stark wasser- Tintentröpfchen werden durch die Beschleunigungsabstoßenden Material hergestellt werden, wobei die elektrode 26 beschleunigt und dann durch die Vertikalauf diese Weise überzogene Glaskapillare Vorzugs- und Horizontal-Ablenkelektroden 31 und 32 in Abweise eine größere Länge aufweist als die fertiggestellte 20 hängigkeit von dem ihnen zugeführten Steuersignal Düse, so daß durch einfaches Zuschneiden der über- abgelenkt und auf einen gewünschten Ort auf dem zogenen Glaskapillare auf die endgültige Länge der Aufnahmemedium 34 auf der Platte 33 geworfen. Düse sich eine sehr gleichmäßig ausgebildete Quer- Auf diese Weise können die aus einem Punkteraster schnittsfläche mit einem inneren und einem äußeren bestehenden Schriftzeichen auf dem Aufnahmeme-Bereich für die die Tinte abgebende Stirnfläche der 25 dium 34 durch die in der beschriebenen Weise ausge-Düse ergibt. stoßenen Tintentröpfchen dargestellt werden.

An Hand der in der Zeichnung dargestellten Aus- F i g. 4 ist eine perspektivische Ansicht zur Er-

führungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. klärung des Verfahrens zur Herstellung der Glasdüse.

Es zeigt Die Glaskapillare 40 ist im Sinne der besseren Ver-

F i g. 1 eine schematische Darstellung des schreiben- 30 ständlichkeit nicht maßstabsgetreu dargestellt. In der den Teils eines Tintenstrahlschreibers, der die neue Praxis wird der innere Durchmesser in der Größen-Düse aufweist, Ordnung von 80 μπι und der äußere Durchmesser in

F i g. 2 eine perspektivische Darstellung in ausein- der Größenordnung von 150 μπι liegen. Im Zusammen-

andergezogener Form eines Hauptteils des Schreib- hang mit der vorliegenden Erfindung können die nach-

kopfes, 35 stehend aufgeführten Glassorten Verwendung finden.

F i g. 3 eine schematische Darstellung des elek-

trischen Teils der Anordnung zum Erzeugen der be- ooaa-uias.

nötigten elektrischen Felder zwischen den zugehörigen SiO₂ 72%

Teilen des Tintenstrahlschreibers, Na₂O 15%

F i g. 4 eine perspektivische Ansicht zur Darstellung 4° CaO 9 %

der Verfahrensschritte für die Herstellung der neuen MgO 3 %

Düse, Al₂O₃ 1%

F i g. 5 eine Vorderansicht, teilweise geschnitten, _ .... ^₁

der Düse und Borsihkat-Glas:

F i g. 6 eine Vorderansicht, teilweise geschnitten, 45 SiO₂ 80%

der Düse nach F i g. 5, die mit einem Schutzrohr oder B₂O₃ 14 %

einem Futteral umgeben ist. Na₂O 4%

Wie F i g. 1 zeigt, wird ein Schreibkopf 10 eines Al₂O₃ 2%

Tintenstrahlschreibers zum Hin- und Herbewegen von _ .

einem Draht 13 gehalten, der um zwei von einem 50 Quarz-Glas.

Motor 14 angetriebene Rollen 11 und 12 geschlungen SiO₂ 100%

ist. Wenn der Schreibkopf 10 in eine Richtung ver- , c\ ■

rückt wird, wird ein Tintenstrahl ausgestoßen und auf Jenaer-Glas.

ein nicht näher dargestelltes Aufnahmemedium in SiO₂ 80,6%

Abhängigkeit von einem Steuersignal geworfen, wo- 55 B₂O₃ H>9%

durch die Schriftzeichen, wie noch näher beschrieben Na₂O 3,83%

werden soll, dargestellt werden. AJ₂O₃ 2,00%

F i g. 2 zeigt die wichtigsten baulichen Einzelteile Fe₂O₃ 0,16%

des Schreibkopfes 10. Der Schreibkopf 10 ist mit K₂O 1,51 %

wenigstens einer Düse 20 versehen, welche in einem ⁶°

Rohr 21 angeordnet ist, welches seinerseits mit einem Zusätzlich zu den genannten harten Gläsern können Düsenhalter 22 fest verbunden ist. Der Halter 22 ist Kristallgläser, die die Bestandteile wie ZrO₂ und P₂O₅ mit einem Schreibkopf fest durch die Bolzen23 und24 enthalten, Verwendung finden. Insbesondere sind Borverbunden. Eine Beschleunigungselektrode 26, die silikat-Gläser vorteilhaft. Auf der aus hartem Glas einen Beschleunigungsring 26A und eine Beschleuni- 65 der beschriebenen Sorte hergestellten Kapillare 40 gungsplatte 265 enthält, ist vor dem Düsenhalter 22 ist ein wasserabstoßender Überzug 41, beispielsweise angeordnet. Horizontal- und Vertikal-Ablenk?Iek- aus Silikone, angebracht. Quellen für den Überzug troden (nicht dargestellt), welchen die Steuersignale sind Silikon-Öl, Silikon-Firnis, Silikon-Gummi, SiIi-

kon-Harz usw., deren chemische Struktur nachstehend aufgeführt ist:

Silikon-Öl:

(CHa)₃Si-O-

CH₃

Si-O-

CH₃

-Si(CHa)₃

Silikon-Firnis:

OH
CH₃-Si-CH₃

CH₃ O CH₃

I I I

...O — Si — O — Si — 0...0 — Si — O...

I I I

CH₃ O CH₃

Silikon-Gummi:

CH₈ CH₃ CH₃

... O — Si — O — Si — O — Si ...

I i I

CH₃ CH₃ CH₃

Silikon-Harz:

Si

R Si R

O Si

Si R R

Si

Si

I i

R R

R /R

I / I

Si O Si O Si

RRR In diesem Fall hängen die Eigenschaften der Harze vom Typ des R und eines R/Si-Verhältnisses ab. R bezeichnet CH₃-, C₂H₆-, C₀H₅-. Silikon-Harze neigen dazu, bei etwa 180⁰C auszuhärten.
Wenn der Überzug 41 auf der Glaskapillare 40 getrocknet ist, wird ein Stück einer vorgegebenen Länge, das eine Düse bilden soll, abgeschnitten. Dieses Verfahren ist deshalb vorteilhaft, weil sich an den beiden Enden der Düse kein Silikon absetzen kann, ίο Außerdem wird ein vollständiger Überzug über der Außenfläche der Düse erreicht.

F i g. 5 zeigt die in den erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Düse 20. Wie oben ausgeführt, umfaßt die Düse 20 die aus hartem Glas hergestellte Kapillare is 40 und den auf der Außenfläche der Kapillare 40 angebrachten Überzug41. Wie aus Fig. 5 deutlich ersichtlich ist, tragen die Innenfläche und die Endflächen der Kapillare 40 keinen Überzug, so daß die Tintentropfen an diesen freien Teilen haften können. Wegen des wasserabstoßenden Überzugs 41 wirkt auf Grund der unterschiedlichen Randwinkel zwischen der Tinte und der Kapillare 40 bzw. dem Überzug 41 eine Kraft auf die Tinte, so daß sogar in dem Fall, daß das Vorderende der Außenfläche der Kapillare aus irgendeinem as Grund mit Tinte benetzt wurde, diese unmittelbar auf die öffnung der Düse zurückgedrängt wird. Ein wie in F i g. 5 gezeigt geformter Miniskus 50 wird in seiner Ausbildung so lange unverändert bleiben, wie die Versorgung mit Tinte konstant gehalten wird. Der Miniskus 50 wird zu einem auszustoßenden Tröpfchen, welches auf einen gewünschten Punkt auf dem Aufnahmemedium geworfen wird.

F i g. 6 zeigt die Anordnung der Düse 20 in einem Schutzrohr oder Futteral. Wie oben bereits ausgeführt, ist die Düse aus Glas gefertigt. Ihr Durchmesser ist außerordentlich klein, so daß eine genügende mechanische Festigkeit nicht gesichert ist. Zu diesem Zweck ist die Düse fest mit dem Schutzrohr oder Futteral 60 verbunden. Zwischen die Kapillare 40 und das Schutzrohr oder Futteral 60 kann ein elastisches Mittel eingeführt sein. Das Schutzrohr oder Futteral kann aus Metall oder irgendeinem anderen geeigneten Material bestehen. Das Schutzrohr oder Futteral kann die Düse auch teilweise umgeben. Im allgemeinen gilt das Kriterium, daß das Ende des Schutzrohrs oder Futterals so weit von der öffnung der Kapillare oder Düse entfernt sein muß, daß sich der Miniskus 50 mit eine: gewünschten Ausbildung stets am Ende der Düse bilden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

t 2 abgebendes Encfe eine extrem dünne Wandstärke aus- Patentansprüche: weist Diese extrem dünnen Wandstärken werden bisher benötigt, damit die sich am Düsenaustrittse&de

1. Düse für einen Tintenstrahlschreiber mit einer bildenden, meniskusförmigen Tintentröpfchen immer den Randwinkel zwischen der Düse und einem von 5 eine etwa gleiche Form und damit auch immer etwa dieser ausgestoßenen Tintentröpfchen beeinflussen- das gleiche Volumen aufweisen.

den Ausbildung, dadurchge kennzeich- Aus der DT-AS 12 14 364 ist es in Verbindung mit net, daß ihre Stirnfläche aus einem den die Düsen- Flugzeugen und Wasserfahrzeugen bekannt, aus Glas öffnung umgebenden inneren Bereich (40) bilden- bestehende Windschutzscheiben mit Hilfe eines Kunstden ersten Material und aus einem den den inneren _i0 stoff enthaltenden Überzuges hydrophob, d. h. wasser-Bereich umgebenden äußeren Bereich (41) bilden- abstoßend, zu machen. Dieser Überzug wird dabei von den zweiten Material gebildet ist, wobei das zweite Zeit zu Zeit in Form einer Lösung auf die zu schützende Material stärker wasserabstoßend ist als das erste Windschutzscheibe aufgesprüht, wodurch sich keine Material. die freie Sicht behindernden Wassertröpfchen auf der