DE2110235A1 - Düsendrucker - Google Patents

Düsendrucker

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DE2110235A1
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DE
Germany
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nozzle
tube
printer according
winding
pipe
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Pending
Application number
DE19712110235
Other languages
English (en)
Inventor
John Willard Endwell N. Y. Haskell (V.St.A.)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/015Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/02Ink jet characterised by the jet generation process generating a continuous ink jet
    • B41J2/025Ink jet characterised by the jet generation process generating a continuous ink jet by vibration

Landscapes

  • Special Spraying Apparatus (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

Böblingen, 22. Februar 1971 ki-fr
Anmelderin: International Business Machines
Corporation, Armonk, N.Y. 10504
Amtl. Aktenzeichen: Neuanmeldung
Aktenzeichen der Anmelderin: Docket EN 969 058
Düsendrucker
Die Erfindung betrifft einen Düsendrucker mit mindestens einem Rohr, dessen dem zu bedruckenden Papier zugewandtes Ende düsenförraig ausgebildet ist und dessen anderes Ende mit einem Vorratsbehälter für Tinte in Verbindung steht.
Die Bildung von gleichförmigen Tintentropfen und die Belastung eines jeden einzelnen Tropfens mit einer präzisen Last ist bei bekannten Düsendruckern nicht zufriedenstellend. Eine nicht gleichförmige- oder Neben-Tropfenbildung stellt ein Problem dar, infolge von nicht sinusförmigen Schwingungen in dem Düsenrohr. Es wurden zwar besondere Düsenrohre entworfen, jedoch nur mit bescheidenem Erfolg, da die Arbeitsgeschwindigkeit begrenzt ist auf Werte, durch welche die Zuverlässigkeit leidet und die Druckqualität abnimmt.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, unter Vermeidung der geschilderten Nachteile bekannter Düsendrucker einen Düsendrucker mit einem verbesserten Düsenrohraufbau zu schaffen, der höchst zuverlässig wirkt und eine schnellere Arbeitsweise bei größerer Druckqualität gestattet. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Tinte im Vorratsbehälter unter Druck steht, daß das Rohr von einer Wicklung umgeben ist, die im Rohr magnetorestriktive Effekte hervorruft zwecks Erzeugung von Längsschwingungen im Rohr als Reaktion auf die von der genannten Wicklung erzeugte Frequenz, wobei die Resonanzfrequenz des Rohres eine Funktion der Dimensionierung des Rohres und der genannten Frequenz ist, und daß das
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Rohr an einem in der Nähe der Düse befindlichen Knotenpunkt gehaltert ist.
Weitere Merkmale der Erfindung sind den Ansprüchen zu entnehmen.
Einzelheiten der Erfindung sind nachstehend anhand von in den Figuren veranschaulichten AusfUhrungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch den Düsenrohraufbau und
die Schwingungsvorrichtung,
Fig. 2 ein Detail des elektromechanischen Dämpfers zur
Erweiterung der Frequenzansprechbarkeit und der Erzeugung von Differentialsignalen,
Fig. 3 einen Schnitt durch den Düsenrohraufbau, der
für eine Arbeitsweise mit relativ niedriger Frequenz geeignet ist,
Fig. 4 einen Schnitt durch den Düsenrohraufbau, der
für eine Arbeitsweise mit relativ hoher Frequenz geeignet ist und
Fig. 5 ein Detail des Rohrträgers.
Das Nickelrohr 1 (Fig. 1) ist in der öffnung 2a einer Wand des Vorratsbehälters 3 befestigt, der unter Druck stehende, durch den Füllstutzen 31 einfüllbare Tinte enthält. Der Vorratsbehälter 3 ist durch nicht gezeigte Mittel auf der Grundplatte 4 befestigt. Das Rohr 1 wird mit geringem Abstand von der Wicklung 5 umgeben, die bei ihrer Erregung eine magnetorestriktive Wirkung induziert, die entlang der Achse des Rohres Schwingungen verursacht. Das Rohr 1 wird außerdem von der Konsole 6 getragen, wodurch durch dieselbe und die öffnung 2a in der Wand 2 des Vorratsbehälters 3 Knotenpunkte 6a, 2a1 entstehen. An diesen Knotenpunkten 6a, 2a1
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treten nur ganz geringe oder gar keine Schwingungen auf, wogegen zwischen diesen zwei Punkten und an dem Düsenmundstück la des Rohres 1 maximale Schwingungen entstehen. Auf nicht gezeigte Art ist über der Wicklung 5 der Permanentmagnet 7 angeordnet. Dieser erzeugt eine statische Vormagnetisierung des Rohres, um eine tote Zone zu eliminieren, wodurch die Bewegungsfrequenz des Rohres relativ zur Antriebsfrequenz stabilisiert ist.
Obwohl die Erfindung für verschiedene Resonanzfrequenzen geeignet ist, ist der Aufbau nach Fig. 1 für eine natürliche Resonanzfrequenz von 50 kHz bei der dreiviertelwellenlängen Art geeignet, infolge des Tragens des Nickelrohres an Punkten maximaler Kraft mit minimaler Verschiebung und des Anordnens der Düse an einem Punkt minimaler Kraft bei maximaler Verschiebung. Diese Konstruktion erhöht den sinusförmigen Charakter der Schwingungsbewegung und versucht das Ansprechen auf andere Frequenzen als die Resonanzfrequenz zu unterdrücken. Da die Resonanzfrequenz dieser Anordnung eine Funktion der Dimensionierung der Rohrlänge auf beiden Seiten des Knotenpunktes 6a ist, resultiert die Resonanzfrequenz von 50 kHz aus einem Anordnen der Konsole 6 in einer Lage, die den Knotenpunkt 6a in eine Entfernung von einer Längeneinheit nach rechts von dem Düsenmundstück la und von zwei Längeneinheiten nach links von dem Knotenpunkt 2a* bringt, wenn eine Gesamtrohrlänge von drei Längeneinheiten angenommen wird. Der eine Längeneinheit messende Rohrteil erstreckt sich von dem Knotenpunkt 6a nach links und stellt eine viertel Wellenlänge der Resonanzfrequenz dar, während der zwischen den Knotenpunkten 6a, 2a1 sich erstreckende Rohrteil einer halben Wellenlänge der Resonanzfrequenz entspricht. Das Rohr kann alternativ in Resonanz sein bei fünfviertel oder siebenviertel Wellenlänge oder bei einer Wellenlänge eines ungeradzahligen Vielfachen eines Viertels. Somit erstreckt sich bei der fünfviertel Art der eine Längeneinheit messende Rohrabschnitt nach links von dem Knotenpunkt 6a aus, und stellt eine viertel Wellenlänge dar, während der zwischen den Knotenpunkten 6a und 2a1 sich erstreckende und 4 Längeneinheiten messende Rohrteil einer Wellenlänge der Resonanzfrequenz entspricht. Das Vor-
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handensein einer unter Druck stehenden Flüssigkeit im Nickelrohr ruft einen Dämpfungseffekt hervor, der die Resonanzansprechbarkeit erweitert.
Um die brauchbare Amplitudenbewegung auf die Frequenz von ungefähr 5 kHz über und unter der Resonanzfrequenz von 50 kHz zu erweitern und um ein akkurates überwachen der Resonanzfrequenz zu ermöglichen, ist der elektromechanische Dämpfer 10 am linken Ende des Rohres 1 vorgesehen. Der Dämpfer (Fig. 2) besitzt die starre dünne Metallplatte Hr die mit dem Umfang des Rohres 1 fest verbunden ist. Von beiden Seiten der Metallplatte 11 beabstandet sind zueinander parallel die Isolierglieder 121 und 12r an der Grundplatte 4 befestigt. Die öffnungen 121· und 12r' gestatten dem Rohr 1 Bewegungsfreiheit während der Resonanzwirkung. Auf der inneren Fläche eines jeden Isoliergliedes 121, 12r befindet sich ein dünner Kupferbelag 22. Hierdurch ist ein differentialkapazitiver Mechanismus geschaffen, um Differentialsignale, die proportional zur Amplitudenbewegung des Rohres sind, zu liefern. Diese Signale werden verwendet, um die Resonanzfrequenz zu überwachen, und mittels der Rückkopplungssteuerung 14, die durch abgeschirmte Kabel 20 mit der Wicklung 5 verbunden ist, kann die Bewegungsamplitude des Rohres auf irgendeinem gewünschten Pegel gehalten werden.
Um elektrostatische und elektromagnetische Effekte an einem Interferieren mit den Signalen des differentialkapazitiven Mechanismus zu verhindern, erstreckt sich zwischen der Konsole 6 und dem Vorratsbehälter 3 der flexible Metallschirm 15, wodurch die von der Wicklung 5 erzeugten Effekte abgeschirmt sind.
Die in den Fign. 3 und 4 gezeigten Düsenausgestaltungen erlauben eine Unterbringung von mehreren Düsen in nächster Nähe, wobei jede Düse separat angeordnet ist und alle Düsen einer gemeinsamen Wicklung zugeordnet sind.
Die in Fig. 3 gezeigte Düsenausführung ist für relativ niedrige Frequenzen geeignet. In dieser Anordnung ist die Wicklung 5' auf der Grundplatte 4' angeordnet, wobei der Vorspannungspermanent-
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magnet 71 sich zwischen diesen beiden Teilen befindet. Die Wicklung 51 ist derart angeordnet, daß magnetorestriktive Effekte an dem Teil des Rohres I1 induziert werden, der zwischen dem Düsenmundstück la1 und dem Knotenpunkt 6a1 liegt, wobei der zuletzt genannte Knotenpunkt durch die Lage der Konsole 61 bestimmt ist. Um eine Lage des Rohres I1 in jeder gewünschten Richtung zu ermöglichen, ist eine zweite Konsole 18 an der Grundplatte 41 befestigt. Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, besitzt jede der Konsolen einen Längsschlitz, der an einem Ende geöffnet ist, um das Rohr 1' aufnehmen zu können. Eine Einstellmöglichkeit ist durch vertikales Bewegen des Nickelrohres 1 zwischen den Konsolen 6', 18· gegeben. Eine zweite Einstellung ist vornehmbar durch Drehen des Nickelrohres in den Konsolen, um die Exzentrizität zu kompensieren. Durch diese Schlitzanordnung besitzt jede Konsole Schenkel 18a, 18b von genügender Elastizität, um das Rohr in irgendeiner gewünschten Lage festzuhalten. Um diese Lageeinstellung des Rohres zu ermöglichen, ist zwischen dem Vorratsbehälter 3 und dem Rohr 1" eine flexible Verbindung 21 vorgesehen.
Die Länge des Nickelrohres 1 zwischen dem Düsenmundstück la und der nächsten Konsole 6' ist einstellbar, um Resonanz der Schwingungsfrequenz bei der einviertelwellenlängen Art zu erzeugen. Der übrige Teil des Rohres kann irgendeine Länge einnehmen, die bequem an die zweite Konsole 18 angepaßt werden kann. Diese Ausführung ist für alle Frequenzen bei einem Nickelrohr geeignet, das bei der einviertelwellenlängen Art lang genug ist, um an die Wicklung 5' angepaßt werden zu können.
Die in Fig. 4 gezeigte Anordnung ist für relativ hohe Frequenzen geeignet. In dieser Anordnung ist die Wicklung 511 zwischen den Konsolen 18" und 611 angeordnet und entspricht der Lage der Wicklung in der Anordnung nach Fig. 1. Für Vorspannungszwecke ist der Permanentmagnet 7'' zwischen der Wicklung 51V und der Grundplatte 4'' angeordnet.
Die Gesamtlänge des Nickelrohres (Fig. 4) ist so gewählt, daß Docket EN 969 058 109839/1560
Resonanz bei der dreiviertelwellenlängen Art erzeugt wird. Die Konsolen 6'1 und 18' sind an Punkten minimaler Verschiebung angeordnet. Maximale Verschiebung tritt somit in der Mitte des halbenwellenlängen Abschnittes ein und am Düsenmundstück des einviertelwellenlängen Abschnittes. Diese Ausführung ist geeignet für höhere Frequenzen, bei denen der Teil des Rohres bei der einviertelwellenlängen Art zu kurz ist, um an die Wicklung 5'' angepaßt werden zu können.
Obwohl das Nickelrohr hinsichtlich seiner gewünschten Charakteristiken spezifiziert ist/ ist die Erfindung nicht auf die Verwendung eines Nickelrohres beschränkt, da auch andere metallische Rohre raagnetorestriktive Eigenschaften besitzen, um den gewünschten Erfordernissen der Erfindung gerecht zu sein.
Berechnungen, die eine Wirkungsweise bei einer Resonanzfrequenz von 90 kHz für die in Fig. 4 gezeigte Ausführung enthalten, liefern eine Wellenlänge von 55,9 mm für die dreiviertelwellenlängen Art und eine Gesamtrohrlänge von 41,9 mm mit einem Rohrteil zwischen dem Düsenmundstück la und dem Knotenpunkt 6a1 von einer Länge von 13,9 mm.
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Claims (9)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    Düsendrucker mit mindestens einem Rohr, dessen dem zu bedruckenden Papier zugewandtes Ende düsenförmig ausgebildet ist und dessen anderes Ende mit einem Vorratsbehälter für Tinte in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Tinte im Vorratsbehälter (3) unter Druck steht, daß das Rohr (1) von einer Wicklung (5) umgeben ist, die im Rohr (1) magnetorestriktive Effekte hervorruft zwecks Erzeugung von Längsschwingungen im Rohr als Reaktion auf die von der genannten Wicklung (5) erzeugte Frequenz, wobei die Resonanzfrequenz des Rohres (1) eine Funktion der Dimensionierung des Rohres und der genannten Frequenz ist, und daß das Rohr (1) an einem in der Nähe der Düse befindlichen Knotenpunkt gehaltert ist.
  2. 2. Düsendrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Permanentmagnet (7) zur Induktion einer magnetischen Vorspannung vorgesehen ist.
  3. 3. Düsendrucker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dämpfungsvorrichtung (10) am Düsenmundstück (la) angeordnet ist.
  4. 4. Düsendrucker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsvorrichtung (10) zwei voneinander beabstandete, zueinander parallele, ortsfeste Platten (121, 12r) aus Isoliermaterial aufweist, zwischen denen eine dünne mit dem Umfang des Rohres (1) fest verbundene Metallplatte (11) angeordnet ist.
  5. 5. Düsendrucker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Platten (121, I2r) aus Isoliermaterial an ihren einander zugewandten Seiten mit je einem Kupferbelag (22) ausgestattet sind.
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  6. 6. Düsendrucker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferbeläge (22) mit einer Rückkopplungssteuerschaltung (14) in elektrischer Verbindung stehen»
  7. 7. Düsendrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet/ daß das Rohr (1) in den einseitig geöffneten Schlitzen zweier ortsfester Konsolen (6,18) eingeklemmt ist.
  8. 8. Düsendrucker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (51) in der Nähe des Düsenmundstückes (la*) angeordnet ist und die beiden Konsolen (61, 18) zwischen der Wicklung (5') und dem Ende des Rohres (I1) angeordnet sind, dem die Tinte zugeführt (über 21) wird,
  9. 9. Düsendrucker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (5*·) zwischen den beiden Konsolen (6'', 18') angeordnet ist.
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