DE2161529A1 - Vorrichtung zum erzeugen von druckimpulsen in einer fluessigkeitskammer, insbesondere fuer ein tintenspritz-schreibwerk - Google Patents

Vorrichtung zum erzeugen von druckimpulsen in einer fluessigkeitskammer, insbesondere fuer ein tintenspritz-schreibwerk

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DE2161529A1
DE2161529A1 DE19712161529 DE2161529A DE2161529A1 DE 2161529 A1 DE2161529 A1 DE 2161529A1 DE 19712161529 DE19712161529 DE 19712161529 DE 2161529 A DE2161529 A DE 2161529A DE 2161529 A1 DE2161529 A1 DE 2161529A1
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Germany
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chamber
liquid
pressure pulses
electromechanical converter
inlet channel
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DE19712161529
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Heinrich Sicking
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Olympia Werke AG
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Olympia Werke AG
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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
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201Structure of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2/1429Structure of print heads with piezoelectric elements of tubular type

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

Description

  • Vorrichtung zum Erzeugen von Druckimpulsen in einer Flüssigkeitskammer, insbesondere für ein Tintenspritz-Schreibwerk Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von Druckimpulsen in einer Kammer mit einer flüssigen Materie, insbesondere für ein Tintenspritz-Schreibwerk, die mit einem Ende über eine Rohrleitung mit einer Auslaßdüse verbunden ist, nit einem Zulaufksnal Pür dio aus einem Behälter kommende flüssige materie in Verbindung steht und deren Volumen durch eine elektromechanische Wandlereinrichtung veränderbar ist.
  • Es ist bereits ein Tintenstrahlschreiber bekanntgeworden, bei den durch einen speziellen Schreibkopf'ein feiner, aus geladenen Tintentröpfchen bestehender und gegen das Schreibpapier gerichteter Strahl erzeugt wird, der in ähnlicher Weise wie ein Elektronenstrahl abgelenkt werden kann. Im Schreibkopf wird hierbei Tinte unter leichtem, von einer kleinen Pumpe erzeugten Druck einer Düse so zugeführt, daß am Düsenausgang ein konvexer Meniskus entsteht. Durch ein Hochspannungsfeld zwischen Düse und eine davor befindlichen Ringelektrode wird die Tinte zu einer fe@en Spitze ausgezogen und zur Tröpfchenbildung angeregt. Der Aufbau dieser bekannten Einrichtung ist sehr aufwendig und erfordert unter anderem eine Anordnung zum Erzeugen eines Überdruckes. Außerdem muß der aus Tropfen bestehende Strahl elektrisch aufgeladen sein, da dieser nicht abgeschaltet werden kann und daher abgelenkt werden muß, wenn nicht geschrieben werden soll.
  • Ferner sind die Strahldüse, die Ablenkplatten und der Zeichengeber besonders empfindlich gegenüber Luftverunreinigungen.
  • Außerdem ist eine Vorrichtung zum Erzeugen von Druckimpulsen in einer Kammer mit einer flüssigen Materie vorgeschlagen worden, be der die Kammer durch eine Msmbrane abgeschlossen ist und mit einem Auslauf- und einem Zulaufkanal jir die aus einem Behälter kommende flüssige Materis in Verbindung steht.
  • Das Volumen in dieser Kammer ist durch Beaufachlagung der bewglichen Membrane durch eine elektromechanische Wandlereinrichtung veränderbar. Die Mombrane ist hierbei mit einem piezoelektrischen Kristall durch eine Klebeverbindung verbunden. Wird ein Spannungsimpuls an dem Kristall angelegt, so wird der Druck in der Kammer derart arhöht, daß einzelne Tröpfchen aus der Düse heraus und auf das Schreibpapier geschossen werden. Bei dieer vorgeschlagenen Anordnung müssen die Klebeverbindungen sehr sorgfältig ausgeführt werden.
  • Die Klebeflächen müssen sorgfältig mit einem geeigneten Lösungsmittel gereinigt werden. Der aus einem leitenden Werkstoff bestehende Kleber hat außerdem nur eine begrenzte Temperaturbeständigkeit und eine beträchtliche Aushärtungszeit. Die Klebeverbindung wird also schr touer. Auch muß die Membranstärke entsprechend optimiert werden.
  • Die Aufgabe uns@@r Erfindung besteht darin, einen kleinen kompakton Spritzkopf, insbesondere Schreibkopf, zu achaffen, und die bekannten Anordnungen zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Volum@n der Kammer durch zwei elektromechanische Wandlereinrichtungen getrennt veränderbar ist, die im Bereich der Enden dieser Kammer angeordnet sind und zwischen donen der Zulauf@anal in die Kammer mündet. Dio Vorteile dienar Erfindung liagen in dem elnfachen und kompakten Aufbau das Spritzkopfes, der auch gegenüber Luftverunreinigungen unempfindlich ist. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß eine Signalquelle Spannungsimpulse zeitlich kurz nacheinander auf die elektromechanischen Wandlereinrichtung@@ abgibt, welche entsprechend zeitlich differenzierte Druckimpulse auf die Flüssigkeit der Kammer ausüben.
  • Hierdurch werden sehr gleichmäßige Tintentröpfehen erzeugt, d die bereits durch die erste elektromechanische Wandler einrichtung gerichtete Strömung der Flüssigkeit beim Druckimpuls der zweiten elektromechanischen Wandlereinrichtung nur in Richtung der Duse fließen kanne Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und von Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen: Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit dem Erfindungsgegenstand im Querschnitt, Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel mit dem Erfindungsgegenstand im Querschnitt und Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel.
  • In einem rotationssymmetrischen Gehäuse 1 mit einem Boden 3 gemäß Fig. 1 sind zwei Hohlzylinder 5, 7 aus piezoelektrischem Material angeordnet, die durch eine ringförmige Scheibe 9 voneinander getrennt sind. Diese Rohlzylinder 5, 7 sind mittels einer Abschußschraube 8 in dem Gehäuse 1 einstellbar angeordnet, wobei zwischen diesen Hohlzylindern 5, 7 und Scheibe 9 Dichtungsringe 11, 13 angeordnet sind. Die elastisch ausgebildeten Dichtungsringe 11, 13 ermöglichen eine axiale Ausdehnung der Hohlzylinder 5, 7, wenn diese über Zuleitungen 15 durch Spannungsimpulse von einer Signalquelle 16 beaufschlagt werden. Die Hohlzylinder 5, 7 weisen außerdem durchgehende Bohrungen 17, 19 auf, die über einen Kapillarraum 21 miteinander in Verbindung stehen. Dieser Kapillarraum 21 wird durch ein Loch 23 in der Scheibe 9 und durch die Dichtungsringe 11, 13 gebildet. An die Bohrung 17 im Hohlzylinder 5 schließt sich ein Rohr 25 mit einer Auslaßdüse 27 an, das in der Abschlußschraube 8 gelagert ist. Der Kapillarraum 21 steht außerdem über eine als Zulaufkanal ausgebildete Bohrung 29 in der Scheibe 9 und ein Rohr 31 mit einem Vorratsbehälter 33 für die flüssige Materie in Verbindung. Das PIUS.len der aus den Bohrungen 17, 19. der Hohlzylinder 5, 7 und aus dem Kapillarmum 21 gebildeten Kammor erfolgt über eine Bohrung 37 in Boden 3 des Gehäuses 1, die über einen Stopfen 35 verschließbar ist.
  • Die Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes ist folgende: Wird der piezoelektrische Hohizylinder 7 über Zuleitungen 15 durch einen Impuls von einer Signalquelle 16 beaufschlagt, so zicht sich der Hohlzylinder 7 entsprechend seiner Polarisation in radialer axialer Richtung aus, siehe die gestrichelte Darstellung in der Fig. 1. Durch das Verengen der Bohrung 19 im Hohlzylinder 7 wird ein Druckimpuls auf die Flüssigkeit (Tinte) gegeben, die daraufhin in Richtung der Bohrung 17 im Hohlzylinder 5 strömt. Da die Signaiquelle 16 Spannungsimpulse zetlich kurz nacheinander auf die piezoelektrischen Hohlsylinder 7 und 5 abgibt, ist bereits eine gerichtete Strömung und ein entsprechender Druck im Bereich des Ubergangs des Kapillarraumes 21 zur Bohrung 17 bei dessen (v) Verengung vorhanden. Hierdurch wird die Flüssigkeit gezwungen, in Richtung der Düse 27 zu fließen. Beim Zurückschwingen der piezoelektrinchen Hohlzylinder 5, 7 in ihre Ausgangslage entsteht ein Unterdruck in den Bohrungen 17, 19, der dafür sorgt, daß über die als Zulaufkanal ausgebildete Bohrung 29 und das Rohr 31 Flüssigkeit aus dem Vorratabehälter 33 nachgesaugt wird.
  • Hierbei sind die Oberflächenspannung und die Kapillarkräfte der flüssigen Materie in der Düse 27 eo groß, daß keine Luft in das System eindringen kann und daß nur ein Nachsaugen aus dem Vorratsbehälter erfolgt.
  • Der Erfindungsgogenstand zeichnet sich besonders durch seine Unempfindlichkeit gegenüber einer verunreinigten Luft aus.
  • Das Nachfüllen kann daher auch ohne eine Vakuumanlage z. B.
  • mit einer Injektionsspritze gefüllt werden.
  • Die Erfindung ist keineswegs auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr sind Abweichungen von dem dargestellten Ausführungsbeispiel möglich, die in Anpassung an die Jeweiligen Gegebenheiten und Abmessungen in Form von konstruktiven Änderungen vorgenommen werden können, So kann s.
  • B. gemäß F4g. 2 die zuerst beaufschlagte elektromechanische Wendlereinrichtung aus einem scheibenförmigen Piezokristall 41 bestehen, der mit einer elastisch ausgebildeten Membrane 43 fest verbunden ist. Diese Membrane 43 wirkt auf eine Kammer ein, die durch eine Bohrung 42 in einem Gehäuse 45 und einer Bohrung 47 eines in diesem angeordneten piezoelektrischen Hohl zylinder 49 gebildet wird. Dieser piezoelektrische Hohlzylinder 49 ist mittels einer Abschlußschraube 51 in dem Gehäuse 45 einstellbar angeordnet. Um eine axiale Ausdehnung des pezoelektrischen Hohlzylinders zu gewährleisten, ist ein Dichtungsring 53 zwischen diesem Hohl zylinder 49 und dem Boden 55 des Gehäuses 45 angeordnet. Auch hierbei ist der Zulaufkanal 57 von dem Vorratsbehälter 59 mit einer Bohrung 61 Im Gehäuse 45 verbunden, die in die Bohrung 42 zwischen den beiden elektromechanischen Wandlereinrichtungen milndet. An die Bohrung 47 im Hohlzylinder 49 schließt sich ein Rohr 50 mit einer Auslaßdüse 52 an. Die Wirkungsweise des Gegenstandes dieses Ausführungsbeispieles ist dieselbe wie bei Fig. 1.
  • Entscheidend ist, daß die erste elektromechanische Wandlereinrichtung derart wirksam wird, daß die Flüssigkeit einer Kammer bei Beaufschlagung durch die zweite elektromechanische Wandlereinrichtung nur noch in Richtung der Auslaßdüse 52 strömen und keinen Rückimpuls auf den Zulaufkanal 57 zum orratsbehälter 59 ausüben kann. Hierbei kann ein Teil der bereits durch die erste elektromechanische Wandlereinrichtung gerichteten und in die Bohrung 47 der zweiten elektromechanischen Wandlereinrichtung fließenden Strömung bei Beaufschlagung durch die zweite elektromechanische Wandlereinrichtung eiterbeschleunigt werden.
  • In Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform zu Fig. 1 dargestellt. Hierbei ist zwischen den beiden piezoelektrischen lohlz=ylindem 65 und 67 ein elastischer Ring 69 angeordnet, der mit diesen Hohlzylindern 65, 67 verbunden sein kann. Die durch die Bohrungen 71, 73 der Hohlzylinder 65, 67 und das Loch 75 in dem Ring 69 gebildete Kammer steht über einen Schlitz 81 in dem Ring 69, eine Bohrung 77 im Gehäuse 83 und ein Rohr 79 mit einem Vorratsbehälter 85 in Verbindung.

Claims (6)

Patentansprüche
1. Verrichtung zum Erzeugen von Druckimpulsen in einer Kammer mit einer flüssigen Materie, insbesondere für ein Tintenspritz-Schreibwerk, die mit einen Ende über eine Rohrleitung mit einer Auslaßdüse verbunden ist, mit einem Zulaufkanal für die aus einem Behälter kommende flüssige Materie in Verbindung steht und deren Volumen durch eine elektromechanische Wandlereinrichtung veänderbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Volumen der Kammer (17, 19, 21) durch zwei elektromechanische Wandlereinrichtungen getrennt veränderbar ist, die im Bereich der Enden dieser Kammer (17, 19, 21) angeordnet sind und zwischen denen der Zulaufkanal (29) in die Kammer (17, 19, 21) mündet
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß eine Signalquelle (16) Spannungsimpulse zeitlich kurz nacheinander auf die elektromechanischen Wandlereinrichtungen abgibt, welche entsprechend zeitlich differenzierte Druckimpulse auf die flüssigkeit in der Kammer (17, 19, 21) ausüben.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die elektromechanischen Wandlereinrichtungen Hohlzylinder (5, 7) aus piezoelektrischem Material sind, deren durchgehende Bohrungen -(17, 19) einen Teil der Kammer für die Flüssigkeit bilden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, d a d ú r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Hohizylinder (5, 7) in einem rotationssymmetrischen Gehäuse (1) durch eine ringförmige Scheibe (9) getrennt voneinander angeordnet sind, welche eine in Fluchtrichtung mit den Bohrungen (17, 19) der Hohlzylinder (5, 7) angeordnete und diesen entsprechendes Loch aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Scheibe einen Zulaufkanal (29) aufweist, der einerseits in das Loch dieser Scheibe (9) mündet und andererseits mit einem Vorratsbehälter (33) für die flüssige Materie in Verbindung steht.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t t daß die piezoelektrischen Rohizylinder (65, 67) mit einem gemeinsamen elastischen Ring (69) verbunden sind, der einen Schlitz (81) aufweist, an dem sich eine Bohrung (77) im Gehäuse (83) für ein Rohr (79) zum Vorratsbehälter (85) anschließt.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2329354A1 (fr) * 1975-10-28 1977-05-27 Xerox Corp Ensemble de projection d'encre a jets disposes suivant un reseau lineaire a haute densite

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