DE2164614C3 - Anordnung zum Aufbringen von Tropfen aus flüssiger Farbe auf einer Oberfläche, insbesondere Tintenspritz-Schreibwerk - Google Patents

Description

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kann hierbei auf über 1000 Zeichen pro Sekunde an- stall 7 aktivierende Spannung gezeigt. Wenn der steigen, was bedeutend über die Geschwindigkeit be- Flüssigkeitsstrom in der inneren Kammer 10 verkannter Schreibwerke hinausgeht. Durch die Gegen- langsamt wird, entsteht auf Grund der Massekräfte istände der Ansprüche 2 bis 4 wird die durch die im Flüssigkeitsstrom des Auslaufkanals 3 in der Um-/Richtwirkung des Druckerzeuger erhöhte Gefahr 5 gebung des Verbindungskanals II eine Druckniinde- , des Einsaugens von Luft in die äußere Kammer ge- rung. Während der Abfallzeit des Spannurigsimpu!ses mindert. kehrt sich die Richtung des Flüssigkeitsstromes im

Die Erfindung soll im folgenden an Hand von Verbindungskanal 11 um. und es wird nunmehr aus

Ausführungsbeispielen und unter Hinweis auf die der äußeren Kammer Flüssigkeit gesogen, d.h. aus

Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt io dem Behälter 13. während gleichzeitig der Flüssig-

F i g. 1 eine Schreibeinheit mit aufgeteilter Flüssig- keitsstrom im Auslaufkanal 3 durch die Oberfiächen-

keitskammer und mit Flüssigkeitsbehälter im Schnitt, spannung gebremst und schließlich gestoppt wird.

Fig.2 die Darstellung eines geeigneten Span- Wesentlich für die Funktion sind die verschiede-

nungsimpulses zur Aktivierung eines j*n Schreibwerk nen Strömungszustände, die beim Ausstoßen bzw.

enthaltenen piezoelektrischen Kristall, 15 Ansaugen von Flüssigkeit entstehen und deren Zu-

Fig.3 bis5 eine Darstellung des Au-. >-^ckana!s stände"in den Fig.3 bis5 dargestellt sind. Beim

mit Flüssigkeit in der Ruhelage iUir. Zei_; jnkt des Ausstoßen von Flüssigkeit ergibt sich eine verstärkte

Ausstoßes bzw. Ansaugens, * Strömung, deren Querschnitt im großen und ganzen

Fig.ο bis9 verschiedene Zi>sik:._uv. während des mit dem des Verbindungskanals 11 gemäß den Pfei-

Ausströmens der Flüssigkeit, dif anr einer Kapillare 20 !en in der Fig.4 übereinstimmt. Beim Ansaugen

herausschießt, hingegen wird Flüssigkeit aus einem halbkugelförmi-

Fig. 10 die Vorderansicht t_.,ies Schreibkopfes mit gen Gebiet um den Verbinduagskanal Il auf eine

sieben Schreibeinheiten, wobei das üußere Flüssig- Weise angesaugt, daß der Flüssig' itsstrcm in jedem

keitssystem und die Zwischenwand entfernt -vurden, Raumsektor mit gleichem Winkel in großen und

F i g. 11 einen Schnitt durch den in Fi g. 10 gezeig- 25 ganzen konstant ist, wie dieses in Fi g. 5 d'irch Pfeile

ten Schreibkopf entlang der Linie XII-XII mit äuße- und einen gestrichelten Kreisbogen veranschaulicht

rem Flüssigkeitssystem und Zwischenwand, ist. Diese beiden Strömungsphänomene ergeben zu-

F i g. 12 die Vorderansicht eines Schreibkopfes mit sammelt mit den Massekräftsn und der Oberflächen

sieben Schreibeinheiien, spannung im Auslaufkanal 3 eine Anordnung, die im

Fig. 13 einen Schnitt durch den in Fig. 12 gezeig- 30 Prinzip wie eine ventillose Pumpe funktioniert. Die

ten Schreibkopf. Saughöht wird vom Durchmesser des Auslaufka-

In einer Ausführungsform nach F i g. 1 ist die nals 3 und von der Oberflächenspannung der Flüssig-

Schreibeinheit mit einer zweigeteilten Flüssigkeits- keit bestimmt. In den F i g. 6 bis 9 ist skizziert, wie

kammer ausgerüstet, einer äußeren Kammer 9 und sich die Flüssigkeit außerhalb des Auslaufkanals 3

einer inneren Kammer 10, die durch einen Verbin- 35 verhält. Fig. 6 zeigt die Flüssigkeitsoberfläche, be-

dungskanat Il miteinander in Verbindung stehen. vor die Druckwelle sie erreicht hat, F i g. 7 das Aus-

Eine dünne Metallplatte4 bildet die Rückwand der stoßen und Fig. 8, wie die Flüssigkeit geringfügig

inneren Kammer 10. An der Metallplatte 4 ist ein eingesaugt wird, nachdem der Flüssigkeitstropfen

piezoelektrischer Kristall 7 angebracht, und an die den Kanal verlassen hat und Flüssigkeit in die innere

Metallplatte sowie an die Außenseite des Kristalls 7 40 Kammer 10 gesaugt wird. Danach bewegt sich die

sind Leitungsdrahtes für die an den Kristall zu ge- Flüssigkeitsoberfläche.. Fig. 9, in die gleiche Lage

benden Steuerimpulse angeschlossen. wie in F i e. 6.

Zulaufkanäle 12 münden in die äußere Flüssig- Für das serielle Schreiben auf einer Schreibfläche keitskammer. Dem Verbindungskanal 11 unmittelbar eignet sich ein Schreibkopf 15 nach den Fig. lü und gegenüberliegend ist der Auslaufkana! 3 vorgesehen. 45 1 ί, der z. B. mit sieben Schreibeinheiien rnii je einem Die Querschnittsfiäche des Auslaufkanals 3 ist we- Auslaufkanal 3 ausgerüstet ist. Zum Schreiben eines sentHch kleiner als die Fläche, die von der Metall- Zeichens wird der Geschwindigkeitsunterschied zwiplatte4 begrenzt wird; das Verhältnis zwischen die- sehen dem Schreibkopf 15 und dem Papier konstant sen Flächen liegt bei 1:10 000. Der Abstand zwi~ gehalten. Die inneren Flüssigkeitskammern werden sclien dem äußeren Ende des Verbindungskanais il 50 durch Kanäle in einer Grundplatte 16 gebildet. Die und dem inneren Ende des Ausiaufkanais 3 ist kiei- Konstruktion wird dadurch vereinfacht, daß eine gener oder von gleicher Größe wie der Durchmesser meinsame äußere Flüssigkeitskammer 17 vorgesehen des Verbindungskanals, der wiederum kleiner als ist Auf Grund der Tatsache, daß das Verhältnis zwi- oder genauso groß wie der Durchmesser des Aus- sehen dem Zentrumabstand der Kapillaren untl de-Iaufkana!s3 ist. Die Zulaufkanäle 12 stehen mit 55 ren Durchmesser groß ist, entstehen zwischen nahe einem Behälter 33 über eine Rohrleitung 14 in Ver- liegenden Kanälen keine Störungen. Dir. Auslaufkabinching Dieser Behälter kann sich wegen dei Kapil- näle 3 liegen in einer Reihe, und der Schreibkopf ist Iarkräfte auf einem niedrigeren Niveau befinden als so angeordnet daß diese Kanalreihe zui Schreibricbder Auslaufkanal 3. tung im rechte« Winkel und in einer Ebene liegt, die

Werin der Kristall 7 durch einen Steuerimpuls akti- 60 zur Ebene der Schreibfläche parallel verläuft. Zur

viert wird, wird auf die mit ihm verbundene Metall- Steuerung der Schreibeinheiten des Schreibkopfes

platte4 ein Biegemoment ausgeübt, und es wird Flüs- können beliebige Ansteuerschaltu.npen, z.B. inte-

sigksit aus der inneren Kammer 10 durch den Ver- grierte Schaltungen Verwendung finden, die die Om-

bindungskanal IJ, durch die Flüssigkeitsschicht in Wandlung von Binärsignalen in Mosaikschriftsignale

der äußeren Kammer 9 hindurch und weiter durch 65 mit 7 X 5 Punkten für Serialschreiber durchführt,

den Auslaufkanals ausgestoßen, um schließlich auf Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfia-

einer Schreibfläche aufgebracht zu werden. In Fig. 2 dung besteht darin, daß Kapillaröffnungen im Be-

ist eine geeignete Form des Impulses für die den Kri- reich der Auslaufkanäle angeordnet sind, die die au-

ßere Kammer mit der Atmosphäre verbinden. Mit dieser Maßnahme wird die Bildung von sehr gleichmäßigen Tintentröpfchen in einem Schreibkopt mit mehreren Schreibeinhetten noch weiter verbessert. Die Kapillaröffnungen dienen hierbei als Zwischen' reservoirs für die Tinte, wobei ein Teil dieser Tinte aus diesen KapillarÖffnungen zum schnellen Druckausgleich der durch die beim Ausschießen eines Tintentröpfchens entstehende Druckminderung angesaugt wird. Durch die Oberflächenspannung der Tinte erfolgt hiernach wieder eine Stabilisierung des Tiiitenspiegeis in den KapillarÖffnungen, wobei Tinte aus der äußeren Kammer und damit aus dem Vorratsbehälter nachgesaugt wird. Die Größenordnung

der KapillarÖffnungen ist. so gewählt, daß die in den KapillarÖffnungen enthaltene Flüssigkeitsmenge größer als die Menge der auszuschickenden Tintentröpfchen ist. Hierdurch wird ein Lufteinsaugen in die Kammern vermieden.

In den Fig. 12 und 13 ist ein Schreibkopf dargestellt, der mit sieben Schreibeinheiten mit je einem Auslauf kanal 3 ausgerüstet ist. Hierbei sind Kapillaröffnungen aus Bohrungen 35, 3i vorgesehen,

ίο welche beidseitig parallel zu den in einer Reihe liegenden Auslaufkanälen 3 angeordnet sind. Der Abstand der Bohrungen 35, 36 zu den Auslaufkanälen 3 ist hierbei größer als der Abstand dieser Auslaufkanälc 3 zueinander.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

nismus dieser Schnellschreiber ist gewichtsmäßig Patentansprüche: schwer, arbeitet schwerfällig und erzeugt unangeneh- men Lärm. . , r H'

1. Anordnung zum Aufbringen von Tropfen Eine Gattung dieser Schreibwerke sma z.d- aie aus flüssiger Farbe auf einer Oberfläche, insbe- 5 sogenannten »Impact printers«, bei denen Kammer sondere Tmtenspritz-Schreibwerk, mit einer mit Hilfe von Typen oder einem Typenleopt z.eicnen Kammer mit einem Auslaufkanal und einem Zu- auf Papier drucken. Es handelt sich hier ura ein um-

. laufkanal für die aus einem Behälter kommende ständliches Verfahren, bei dem ^ζ™ετάεm unnötig - flüssige Farbe und mit einer Vorrichtung zura hohe Leistungsverluste auftreten. Eine ADwanciung Erzeugen von kurzzeitigen Druckanstiegen der io dieses Schreibwerkes ist der MosaikscnreiDw, Dei flüssigen Farbe in der Kammer, dadurch ge- dem Stifte und Schlagwerkzeuge verwendet werden, kennzeichnet, daß die Kammer in zwei um mit Hilfe eines Farbbandes Zeichen auf Papier in Teile aufgeteilt ist, eine äußere, dem Auslaufka- gepunkteter Form aufzuzeichnen. Es ist auch noch nal (3) zunächst liegende Kammer (9), in welche eine Konstruktion bekannt, bei der Elektroden au; die Zulaufkanäle (12) für die Schreibflüssigkeit 15 ein wärmeempfindliches Spezialpapier einwirken, münden, und eine innere Kammer (10), welche Aber dieses Papier ist teuer. »Impact printers« uberdie Vorrichtung zum Erzeugen der Drucksteige- tragen 15 bis 50 Zeichen pro Sekunde und Schreibrungen enthält, wobei diese beiden Kammern einheit. . über einen mit dem Auslaufkanal (3) in einer Statt eines Farbbandes kann eine farbige Flussig-Flucht liegenden Verbindungskanal (11) mitein- ao keil verwendet werden, die auf die eine od^r anaere ander verbunden sind, und daß die Größenord- Weise auf die zu beschreibende Fläche aufgebracht nung der Qu vschnittsfläche des Auslaufkanals wird. Ein Beispie! für diese Art von Schreibwerken (3) so gewählt ist, daß die Flüssigkeit bei Druck- ist der »Inktronic-Schreiber«, bei dem ein Strahl abfall und der darauffolgenden Richtiingsum- aufgeladener Flüssigkeitstropfen venvendet wird, der kehr des Flüssigkeitsstromes im Verbindungska *z durrh ein elektrisches Feld abgelenkt wird. Der Aufnal CIl) durch ihre Oberflächenspannung in dem bau ist kompliziert und erfordert unter anderem eine Auslaufkänal (3) sofort derart stabilisiert wird. Anordnung zum Erzeugen eines Überdruckes. Der daß Flüssigkeit über die äußert Kammer (9) und aus Tropfen bestehende Strahl kann mcht abgeschalden Zulaufkanal (12) aus dem Behälter (13) tet. sonde; τι muß in einen Autfangbehälter abgelenkt nachgesogen wird. 30 werden, wenn nicht geschrieben werden soll. Ein mit

2. Anordnung nach Anspruch !, dadurch ge- einigen zehn Strahlkanonen ausgerüstetes Schreibkennzeichne», daß Kapillaröffnungen im Bereich werk dieser Art kann etwa 120 Zeichen in der Se der Auslaufkanäle (3) angeordnet sind, die die künde aufzeichnen. Bei diesen Schreibwerken kcmmt äußere Kammer (9; mit der Atmosphäre verbin- als prinzipielles Problem das Auftreten von Interfeden. ?- renzen zwischen den verschiedenen elektrischen FeI-

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch ge- dem hinzu.

kennzeichnet, daß die Kapillaröffnungen aus Bei einer weiteren bekannten Verrichtung zur Er-

Bohrungtn (35, 36) bestehen, welche beidseitig zeugung von Tintentröpfchen (USA.-Patentparailel zu den in einer Reihe liegenden Auslauf- schrift 3 211 088) werden die Drickimpulse in einer kanälen (3) angeordnet sind. 40 Flüssigkeitskammer durch in uieser angeordnete

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch ge- elektromechanische Wandlereinrichtungen erzeugt. kennzeichnet, daß der Abstand der Bohrungen Durch die plötzlichen Druckanstiege werden einzelne (35, 36) zu den Auslaufkanälen (3) größer als der Tintentröpfchen aus den Auslaßdüsen geschossen. Abstand dieser Auslaufkanäle (3) zueinander ist. Hierbei sind mehrere elektromechanische Wandler-

5. Vorrichtung für einen Schreibkopf mit meh 45 einrichtungen nebeneinander 'n einer gemeinsamen reren Anordnungen nach einem der vorhergehen- Kammer angeordnet, die mit in einer Reihe angeordden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der neten Auslaßdüsen zusammenwirken. Mit dieser Ein-Schreibkopf (15, 20) eine gemeinsame äußere richtung ist bei einem Schreibkopf mit mehreren Flüssigkeitskammer (17) für die in einer Flucht dicht nebeneinander liegenden Auslaßdüsen keim, liegenden Verbindungs- (Ji) und Auslaufkanäle so gleichmäßige Tropfenbildung möglich, da beim Aus- (3) der einzelnen Schreibeinheiten aufweist. schießen eines Tinteniröpfchens aus einer Auslaßdüse auch die Flüssigkeitsspiegel der benachbarten Auslaßdüsen, insbesondere während der Saugphase,

mit beaufschlagt werden. Diese Störungen machen

55 sich besonders bei hohen Spriizirequenzen bemerkbar.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Auf- die Aufgabe zugrunde, den Tintenspritz-Schreibkopf bringen von Tropfen aus flüssiger Farbe auf einer der bekannten Art so weiterzubiJden, daß fie die Oberfläche nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. 60 Tinte ausstoßende Druckwelle besser a*if den Aus-Dic Aufzeichnungsgeschwindigkeit von Daten, bei- laufkanal des Schreibkopfes ausgerichtet wird. Diese spie'sv/eise eines Datenverarbeitungsgerätes, auf Pa- Aufgabe wird mit der im Anspruch I gekcnnzeichncpier wird in erster Linie von der Leistungsfähigkeit ten Erfindung gelost.

des Schreibwerkes begrenzt, die in den meisten Fäl- Die Vorteile dieser Erfindung liegen in dem ex-

teß bedeutend geringer ist als die des Dateaverarbei- 65 trem niedrigen Leistung verbrauch, mW statt W, in tuügsgerätes. Außerdem entfällt auf den Schnell- den kleinen Abmessungen, im geräuschlosen Schreischreiber ein bedeutender Anteil der Kosten, die für ben oder Drucken sowie darin, daß einfaches Papier das Datenverarbeitungssystem anfallen. Der Mecha- verwendet werden kann. Die Schreibgeschwindigkeit