DE2210512A1

DE2210512A1 - Duesendrucker, insbesondere fuer ein tintenspritz-schreibwerk

Info

Publication number: DE2210512A1
Application number: DE19722210512
Authority: DE
Inventors: Eilt-Heyo Dipl Ing Rittberg
Original assignee: Olympia Werke AG
Current assignee: Olympia AG
Priority date: 1972-03-04
Filing date: 1972-03-04
Publication date: 1973-09-20
Also published as: DE2210512B2; JPS5230213B2; DE2210512C3; JPS48102923A

Description

OLYliriA WESEE AG EP/Ac/Kr/FS1262

1. März 1972

Püsendrucker, innDesondere fü.t· ein ΐ1

Die Erfindung betrifft einen Dü&endrucker, insbesondere-: für ein Tintenspritz-Schreibwerk, mit einer KamruHtr, d^rt-n eiern zu bedruckenden Papi*?"" r.y^'**'?"'¹^⁵' Entf« mi*: ein&.-r A.npi"r-it.-hf?dfiRe versehen ist, derexi anderen Ende einen Zulauf für dio aus einem Vorratsbehälter kommende flüssige Mßterie aufweist vnä deren Volumen durch von einem Erregerbjbtem kurzzeitig erseugte Druckstöße veränderbar iet.

Ee sind bereits Vorrichtungen bekanntgeworden, bei denen in einem Tintenvorratsbehälter unter Druck stehende Tinte an ein Rohr mit einer Auslaßdüse abgegeben wird. Mit Hilfe von elektromechanischen Wandlern wird das Rohr periodischen Verlängerungen und damit Verengungen Im Durchmesser unterworfen, durch die die Tinte in Form von Tintentröpfeben aus deja Gehäuse austritt. Die elektromechanischen Wandler bestehen hierbei aus piezoelektrischen Quarzen, die so polarisiert sind, daß sie sich beim Anlegen einer Spannung axial zusajüBonzlehen oder ausdehnen. Der Aufbau dieser bekannten Einrichtung ist sehr aufwendig und erfordert u. a. eine Anordnung zum Erzeugen eines Überdruckes. Außerdem muß der aus Tropfen bestehende Strahl elektrisch aufgeladen sein, da dieser nicht abgeschaltet weden kanu und dater abgelenkt werdenmuß, wenn nicht geschrieben werden soll. Es muß also ein zusätzliches Ablenksystem ähnlich dem für den Elektronenstrahl in Kathodenstrahlröhren vorhanden sein.

Andererseits ist eine Vorrichtung zum Erzeugen von Druckimpulsen in einer Kammer mit einei^flüssigen Materie vorgeschlagen worden, bei der die Kammer einerseits durch eine Membrane abgeschlossen 1st und andererseits mit einem Auslauf- und&inem Zulaufkanal für die aus einem Behälter kommende flüssige Materie in Verbindung steht.

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Dae Volumen in dieser Kammer ist durch Beaufschlagung der beweglichen Membrane durch eine elektromechanieche Wandlereinrichtung veränderbar. In Verbindung mit einer hydrodynamischen Entkupplung der Flüssigkeitsströme an der Auetrittedüse werden hierbei einzelne Tintentröpfchen erzeugt. Nachteilig ist hier die umständliche Füllung der Kapillarräume mit Flüssigkeit, was im Vakuum vorgenommen werden muß. Außerdem 1st der Aufbau noch recht kompliziert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Düsendrucker zu schaffen, bei dem das Nachfüllen der Kapillarräume mit Flüssigkeit ohne Vakuum erfolgen kann und der höchst zuverlässig wirkt und eine schnellere Arbeitsweise bei gleichmäßiger Druckqualität gestattet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäB dadurch gelöst, daß ein fluidik-Bauelement in der F.lnmündungastelle des Zulaufkanals für die flüssige Materie in die Kammer angeordnet 1st, dessen Strömungswiderstand von der Kammer zum Zulaufkanal hin sehr groß und in der umgekehrten Richtung sehr klein let. Di· Dioden· wirkung dieser Fluidik-Bauelemente wird allein durch physikalisch· Effekt· der Strahlablenkung oder der gegenseitigen Beeinflußung der Hüssigkeitsstrahlen erzielt. Derartige Fluidik-Bauelement· ermöglichen einen einfachen und kompakten Aufbau •Ines Tintenapritskopfea.

In vortelliafter Ausbildung ist das Fluidik-Bauelement als Düse-Prallplatte-System auf der Ansaugseite ausgebildet· Eine Diod«nwirkung des Fluidik-Bauelemente kann auch durch gegenseitige Beeinflussung von Flüssigkeltsstrahlen dadurch erreicht werden, daß das Bauelement zwei Kanäle aufweist, die einerseits mit d«r Auetrittedüse und andererseits mit Ihren anderen Enden in •Inen sankrecht zu ihnen verlaufenden Zulauf kanal zu dem Vorratsbehälter münden. Die Einmündung der Kanäle in den Zulauf*

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kanal kann hierbei entweder senkrecht oder tangential und zueinander gerichtet erfolgen. Der besondere Vorteil dieBer 3¹Iuidik-Bauelemente besteht darin, daß sie besonders einfach und robust ausgebildet sind. Außerdem ermöglichen sie ein Nachfüllen ohne Vakuum.

Einzelheiten der Erfindung sind nachstehend anhand von in den Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispielen beschrieben.

Es zeigen:

Pig. 1 ein erstes Aueführungsbeispiel des Erfindungsgegenatandee in Schnitt,

flg. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel im Schnitt

mit zwei senkrecht in den ZuIauf kanal einmündenden Kanälen und

Fig. 3 entsprechend Fig. 2, aber mit tangential

und zueinander gerichtet einmündenden Kanälen»

Ein beispielsweise rotationssymmetrischer. vlehause 1 Fig· 1 enthält an dem dem bedruckenden Papier zugewandtes Ende einen DusenkSrper 3 mit einer Auslaßdüee 5· An diese Auslaßdüs« 5 schließt sich eine Kammer 7, in die ein elastisches Rohr 9 eingesetzt 1st« Das andere Ende dieses Bohres 9- ist mit einer Kammer 11 eines zweiten Düsenlfrpers 13 verbunden, welches durch «inen Distanzring 15 von dem ersten Düsenkörper 3 in dem Gehäuse 1 entfernt gehalten wird. In dem Zwischenraum 1? zwischen den Düsenkörpern 3' und 13 ist die aus dem Bohr 9 bestehende elastisch« Wandung von einem als Erregerayatem ausgebildeten Piezotoroid 21 umschlossen. Die elastlache Wandung 9 und das Erregersystem können selbstverständlich konstruktiv auch ander« ausgebildet sein. Die Kammer 11 des Düsenkörpers 13 enthält ein· Eintrittedüse 23, die über eine Zwischenkammer

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25 und einen Verbinduiifc;sktü.al 27 mit fclneu Vorratsbehälter 229 in Verbindung steht. Die Zv;iachönkaaiüör 2^ ii.t zwicchan dt.* Düsenkörper 13 und einem vor.» diesem (13) dux-eh exi*en J)i«i;aiiaring 37 entfernt angeordneten Abschlußstück 39 in dem Gehäuse 1 angeordnet. Das AbschlußBOÜck 39 weist einen als Prallplatte ausgebildeten Vorsprung 41 in der ZwiccherJcaamer 25 cv-.?_T 3sr der Eintrittßdüse 23 dicht gegenüberliegt.

Werden von einer 3gnalquelle 35 Spannungsimpuls über Leitungsdrähte 31» 33 auf den Piezotoroid 21 gegeben, so zieht sich dieser infolge seiner Polarisation radial zusammen. Hierdurch werden mechanische Druckimpulse auf das elastische Hohr gegeben, wodurch das Volumen in der Kompressionskammer 7» 11» 19 vermindert wird. Durch das als Fluidic-Bauelement ausgebildete Düse-Prallplatte-System 23, 41 auf der Ansaugseite des Kbmpressionsraumes ist der Strömungswiderstand bei Verdrängung der Flüssigkeit größer als auf der Ausstoßseite der Kompressionskammer 7» 11» 19 mit der Auelaßdüse 5· Beim Zurückschwingen des Piezotoroids 21 in seine Ausgangslage entsteht ein Unterdruck in der Kompressionskammer 7, 11, 19, der dafür sorgt, daß Tinte über die Eintrittsdüse 23, Zwischenkammer 25 und den Verbindungskanal 27 aus den Vorratsbehälter 29 nachgesaugt wird. Hierbei ist der Strömungswiderstand auf der Ausstoßseite größer als auf der Ansaugseite. Während dieser Saugphase muß die Kapillarkraft der Tinte in der Austrittsdüse 5 so groß sein, daß keine Luft in die Kompressionskammer 7» 11, 19 gesaugt wird. Durch das Zusammenwirken der Düse-Prallplatte-Anordnung 23 f 41 puf der Ansaugseite und der Auctri.-tsdü.p?? 5 auf der Ausstoßseite wird ein hydrodynamisches Ventil erreicht.

Um eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit zu ermöglichen, besteht eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung gemäß Fiß. 1 darin, daß ein fester, zylindrischer Körper 40 in dec clsstieehen Rohr 9 so angeordnet ist, daß ein ringförmiger Hoiapreösionsrauia 6üi-

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steht. Hierdurch wird ein großes Verhältnis des Koropressionsraumes vor und nach der Beaufschlagung durch den Pxesotoroia 21 erzielt.

Durch die Anordnung des Düse-Prallplatte-Systems auf der Eintritts- und der Austrittsdüse auf der Austrittsrichtusg am Kompressionsraum 7, 11, 19 wird ein in Aufbau und in der Wirkungsweise einfacher Düsendruoker geschaffen, bei dem das Pollen der Kapillarräume ohne Vakuum möglich ist.

Die Erfindung ist keineswegs auf das dargestellte beispiel beschränkt. Vielmehr sind Abweichungen von dem dargestellten Aueführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ohne Änderung des Erfindungsgedankens möglich, die in Anpassung an die jeweiligen Gegebenheiten und Abmessungen In Form von konstruktiven Änderungen vorgenommen werden können. So kann z. B, das Fluidik-Bauelement auf der Ansaugseite gemäß Pig. 2 zwei Kanäle 43, 45 aufweisen, die mit je einem Ende 47» 49 in einen seukrt i f ru ihnen verlaufenden Zulaufkanal 51 zum nicht dargestellten Vorratsbehälter münden, und von denen die anderen Enden übe? £cmpressionskammern 52, 54- mit einer Austrittsdüse 57 in Verbindung stehen. Hierbei kann die Einmündung der Kanäle 43, 4-5 gemäß Pig. 2 senkrecht erfolgen, wodurch die Diodenwirkung durch eine Düse-Prallplatte-Anordnung erfolgt· Andererseits können die Kanäle 63,65 gemäß Fig. 3 auch tangential und zueinander gerichtet in den ZuIbufkanal 61 einmünden. Hierbei werden die Drücke durch die entgegengesetzt gerichteten Strömungsgeschwindigkeiten der Tinte derart kompensiert, daß die Tinte in der Kompressionskammer 62, 64 gezwungen wird, in Richtung der Austrittedüee 67 zu fließen.

Zur Erzeugung von Tintentröpfchen genügt es selbstverständlich auch, wenn nur eine Kompreesionskammer mit der Austrittsdüse

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in Verbindung steht. Gemäß Fig. 2 und Fig. 3 haben die Kompressionskammern 52, 54, 62, 64 Kanal form, die zwischen ihren Enden parallel zueinander verlaufen. In diesen Bereichen weisen die Kompressionskammern 52, 54, 62, 64 elastische Wandungen 53* 55t 73t 75 auf, die einander gegenüberliegen und durch einen gemeinsamen Schwingungserreger 56, 66 beaufschlagt v/erden. Der Schwingungserreger 56, 66 besteht z. B. aus einem Piezokristall. Die Jlompressionskammern 52, 54, 6'!, 62 kennen selbstverständlich auch durch Je ein getrenntes Erregersysten; beaufschlagt werden. Um hierbei die Ventilwirkung auj der Ansaugseite beim Ausstoßvorgang eines Tintentröpfchens zu erzielen, ist es erforderlich, daß beide Erregersysteme gleichzeitig beaufschlagt werden.

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Claims

EP/Ae/Kr/PS1262 1, März 1972 - 7 ..

Patentansprüche

Düsendrucker, insbesondere für ein Tintenspritz-Schreibwerk, mit einer Kammer, deren dem zu bedruckenden Papier zugewandtes Ende mit einer Austrittsdüse versehen ist, deren anderes Ende einen Zulauf für die aus einem Vorratsbehälter kommende flüssige Materie aufweist und deren Volumen durch ▼on einem Erregersystem kurzzeitig erzeugte Druckstöße veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fluidik-Bauelement in der Einmündungsstelle des Zulaufkanals (25 t 51) für die flüssige Materie in die Kammer (7t 111 19; 52, 54) angeordnet ist, dessen Strömungswiderstand von der Kammer (7, 11, 19; 52, 54) zum Zulaufkanal (25 t 51) ^h1ln sehr groß und in der umgekehrten Richtung sehr klein let.

2· Düsendrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Fluidik-Bauelement eis ein Düse-Prallplatte-System (23, 41) ausgebildet ist.

3. Düeendrucker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die an einem Ende der Sammer (11) angeordnete, als Eintrittsdüse ausgebildete Düse (23) und die Prallplatte (41) in dem Zulaufkanal (25) einander dicht gegenüberliegen.

4, Düsendrucker nach Anspruch 1, "dadurch gekennzeichnet, daß das Fluidik-Bauelement zwei Kanäle (47, 49) aufweist, die einerseits mit je einem Ende In einen senkrecht zu ihnen verlaufenden Zulaufkanal (51) zum Vorratsbehälter münden, und von denen die anderen Enden über Kompressionskammern (52, 54) mit einer Austrittsdüse (57) in Verbindung stehen.

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5. Diisendrucker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß di<$ Kanäle (4-3, *5) senkrecht in den Zulaufkanr.l (51) münden.

6. Düsendrucker nach Anspruch. 4-, dadurch gekennzeichnet , daß die Kanäle (63, 65) tangential und zueinander gerichtet in den Zulaufkanal (61) münden.

7» Düsendrucker nach Anspruch 4-, dadurch ge- ' kennzeichnet , daß die Kompressionskammern (52, 54-) elastische Wandungen (53» 55) aufweisen, die zur Volumenänderung mit einem Erregersystem (56) zusammenwirken.

8. Düsendrucker nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer elastischen Wandung in der Kammer, die mit dem Erregersystem zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet , daß die elastische Wandung der Kompressionskammer (7, 11, 19) aus einem Bohr (9) besteht, das von einem als Erregersystem ausgebildeten Piezotoroid (21) umgeben ist.

9« Düsendrucker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß ein fester, zylindrischer Körper (4-1) in dem Rohr (9) so angeordnet ist, daß ein ringförmiger Kompressionsraum entsteht.

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