DE2203471C3 - Vorrichtung zum Erzeugen von Druckimpulsen in einer Flüssigkeitskammer, insbesondere für ein Tintenspritz-Schreibwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von Druckimpulsen in einer Kammer mit einer flüssigen Materie, insbesondere für ein Tintenspritz-Schreibwerk, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art

Es sind bereits Vorrichtungen bekanntgeworden, bei denen in einem Tintenvorratsbehälter unter Druck stehende Tinte an ein Rohr mit einer Auslaßdüse abgegeben wird. Mit Hufe von elektromechanischen Wandlern wird das Rohr periodischen Verlängerungen und damit Verengungen im Durchmesser unterworfen, durch die die Tinte in Form von Tintentröpfchen aus dem Gehäuse austritt. Die elektromechanischen Wandler bestehen hierbei aus piezoelektrischen Quarzen, die so polarisiert sind, daß sie sich beim Anlegen einer Spannung axial zusammenziehen oder ausdehnen. Der Aufbau dieser bekannten Einrichtung ist sehr aufwendig und erfordert unter anderem eine Anordnung zum Erzeugen eines Überdrucks. 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. Es muß also ein zusätzliches Ablenksystem ähnlich dem für den Elektronenstrahl in Kathodenstrahlröhren vorhanden sein. Ein Schreibkopf mit mehreren Tropfener- zeugungseinheiten, die gemäß der obigen Anordnung ausgebildet werden, würde recht kompliziert und verhältnismäßig große Abmessungen erfordern.

Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung zur Erzeugung von Tmtentröpfchen (US-PS 3 211 088) werden die DruckimpuJse in einer Flüssigkeitskammer durch in dieser angeordnete elektromechanische Wandelreinrichtungen erzeugt Durch die plötzlichen Druckanstiege werden einzelne Tintentröpfchen aus den Auslaßdüsen geschossen. Hierbei sind mehrere elektromechanische Wandlereinrichtungen nebeneinander in einer gemeinsamen Kammer angeordnet, die mit in einer Reihe angeordneten Auslaßdüsen zusammenwirken. Mit dieser Einrichtung ist bei einem Schreibkopf mit mehreren dicht nebeneinander liegenden Auslaßdüsen keine gleichmäßige Tropfenbildung möglich, da beim Ausschießen eines Tintentröpfchens aus einer Auslaßdüse auch die Flüssigkeitsspiegel der benachbarten Auslaßdüsen, insbesondere während der Saugphase, mit beaufschlagt werden. Diese Störungen machen sich besonders bei hohen Spritzfrequenzen bemerkbar.

Weiterhin ist durch die DT-OS 2 132 082 auch eine Tropfeaerzeugungseinrichtung bekannt bei der einzelne Tmtentröpfchen durch Reduzierung des Volumens einer Kammer aus Auslaßdüsen geschossen werden.

Diese bekannte Anordnung stellt aber hohe Anforderungen an die Fertigung. Es sind viele kostspielige Arbeitsgänge erforderlich. Vor allen Dingen erfordert die Verbindung der Membrane mit dem Grundkörper einen erheblichen Aufwand, da die Flüssigkeitskammer gleichzeitig abgedichtet werden muß. Außerdem sind Lot- oder Klebeverbindungen an dieser Stelle nicht von langer Lebensdauer, da die Membran mit einer hohen Frequenz beaufschlagt werden soll

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine einfach und billig herstellbare Druckerzeugungsvorrichtung zu schaffen, die für eine Massenfertigung und für einen Mosaikdruckkopf mit mehreren Druckerzeugungsvorrichtungen besonders geeignet ist

Diese Aufgabe wird mit der in dem Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung gelöst

Der Erfindungsgegenstand zeichnet sich besonders durch seine verblüffend einfache Herstellung aus, wobei das als Flüssigkeitskammer ausgebildete und aus einem Federmaterial bestehende Rohr an einem Ende einfach zu einem länglichen Querschnitt verformt und gekrümmt wird. Der Erfindungsgegenstand kann also mit wenigen Arbeitsgängen hergestellt werden.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Druckerzeugungseinrichtung,

F i g. 2 ein Schreibkopf mit mehreren Druckerzeugungseinheiten gemäß F i g. 1,

F i g. 3 eine Einzelheit zu F i g. 2 und

F i g. 4 das Rohr in Ausgangsstellung (ausgezogen) und nach der Beaufschlagung durch ein Erregersystem (gestrichelt).

Fig. la zeigt eine Druckerzeugungseinheit, die aus einem Hohlkörper 1 mit einem federnden Rohr 3 besteht. Dieses Rohr 3 weist einen länglichen Querschnitt auf und ist an seinem freien Ende 5 verschlossen. Der Querschnitt des Rohres ist hierbei nierenförmig ausgebildet. Zur Druckerzeugung in der Kammer 7 wirkt dieses freie Ende 5 des Rohres 3 mit einem Erregersystem zusammen. In Fig. 10 besteht dieses Erregersystem aus einer elektromechanischen Wandlereinrichtung 9, insbesondere aus einem piezoelektrischen Kristall 11. Die zur Erzeugung von kurzzeitigen Druckimpulsen erforderlichen Steuerimpulse werden über die Leitungs-

if

drähte 13 gegeben. Der piezoelektrische Kristall 11 ist so polarisiert, daß er sich beim Anlegen einer Spannung axial ausdeht, wobei das freie Ende 5 des Rohres 3 beaufschlagt wird. Hierbei wird das Ronr 3 so gebogen, daß sich sein z. B. aus einer Nierenform bestehender Querschnitt 15 aus der ausgezogene;i in die gestrichelte Darstellung verformt. Durch die Veränderung des Volumens in dem Hohlkörper 1 und dem Rohr 3 wird der Druck geändert Wird die Spannung wieder weggenommen, so zieht sich der Kristall 11 zusammen, und das in seinem elastischen Bereich verformte Rohr 3 kehrt wieder in seine Ausgangsstellung zurück. Das Rohr 3 besteht übrigens aus einem federnden Matei ial. In Fig.2 ist ein Schreibkopf dargestellt, der mit mehreren Druckerzeugungseinheiten gemäß F i g. 1 ausgerüstet sein kann. Dieser für ein Tintenspritz-Schreibwerk ausgebildete Spritzkopf besteht aus einem Grundkörper 23, in dem einzelne Kammern 27, 29 angeordnet sind, die einerseits mit AusJaufkanäJen 25 in Wirkverbindung stehen und andererseits mit den Hohlkörpern 1 gemäß F i g. 1 verbunden sind. Die Auslaufkanäle 25 stehen über einen gemeinsamen Kapillarspalt 35 mit Auslaßdüsen 33 einer Dü»enplatte 31 in Wirkverbindung. Um eine kompakte Bauweise zu ermöglichen, sind die freien Enden 5 der jeweils nebeneinander in einer Reihe liegenden Rohre 3 der einzelnen Druckerzeugungseinheiten versetzt angeordnet Der Kapillarspalt 35 ist übrigens über einen Zulaufkanal 37 mit einem Vorratsbehälter 39 für die flüssige Materie verbunden. Bei Beaufschlagung der piezoelektrischen Kristalle 11 werden kurzzeitige Druckstöße in den Kammern 27,29,7 erzielt, wodurch einzelne Tröpfchen aus den Auslaufkanälen geschossen werden. Bei diesem Zurückschwingen des federnden Rohrs 3 in seine Ausgangslage wird durch Vergrößerung des Volumens in dem Rohr 3 und dem sich bildenden Unterdruck flüssige Materie über den Zulaufkanal 37 aus dem Behältev 39 nachgesogen. Hierbei muß die Kapillarkraft der flüssigen Materie in dem Auslaufkanal 33 so groß sein, daß keine Luft in die Kammer 35 während der Saugphase gesogen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

* Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Erzeugen Von Druckimpulsen

in einer Kammer mit einer flüssigen Materie, insbesondere für ein Tintenspritz-Schreibwerk, die mit einem Auslauf- und einem Zulaufkanal für die aus einem Behälter kommende flüssige Materie in Verbindung steht und deren Volumen durch von einem Erregersysiem kurzzeitig erzeugte Druckstöße verinderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitskammer (7) in einem als Hohlkörper ausgebildeten Rohr (1,3) angeordnet ist, das einerseits mit dem Auslauf- und Zulaufkanai in Wirkverbindung steht und andererseits ein verscnlossenes und federnd freies Ende (S) mit einem länglichen Querschnitt (15) aufweist, und daß das federnd freie Ende (5) des Rohrs (1,3) zur Volumenänderung der Flüssigkeitskammer (7) durch eine elektromechanische Wandlereinrichtung (9) bieg- ao oder tordierbar ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das federnd freie Ende (5) gekrümmt ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, für einen as Druckkopf mit mehreren in einer Reihe dicht aneinander angeordneten Auslaßdüsen für Schreibtinte und einem getrennt ansteuerbaren Druckerzeuger für jede Auslaßdüse, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (27, 29) dicht nebeneinander in einem 3' Grundkörper (23) angeordnet sind und über Auslaufkanäle (25) mit Auslaßdüsen (33) und einem mit Flüssigkeit gefüllten Kapillarspalt (35) in Wirkverbindung stehen, und daß die federnd freien und gekrümmten Enden der Rohre (27, 29) versetzt an- geordnet sind.