DE2300523B2

DE2300523B2 - Speisedruckerzeuger fuer tintenstrahlschreiber

Info

Publication number: DE2300523B2
Application number: DE19732300523
Authority: DE
Inventors: Toshio Yamato Tokio Kashio (Japan)
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1973-01-05
Filing date: 1973-01-05
Publication date: 1977-11-17
Also published as: DE2300523C3; DE2300523A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Speisedruckerzeuger für einen Tintenstrahlschreiber, durch den eine Düse Tinte unter einem gleichmäßigen Druck solcher Größe zugeführt wird, daß an der Düsenöffnung ein nach außen gewölbter Meniskus der Tinte entsteht, von dem unter der Einwirkung eines elektrischen Feldes Tintentröpfchen ablösbar sind, mit einem zwischen einem Vorratsbehälter für die Tinte und der Düse vOrgesehenen Zwischenbehälter.

Aus der CH-PS 4 28 793 ist ein Speisedruckerzeuger bekannt, bei dem die Düse unmittelbar an einen Zwischenbehälter angeformt ist, der über ein Verbindungsrohr mit einem vertikal höher angeordneten Vorratsbehälter in Verbindung steht. Der statische Druck der Tin ie an der Düsenöffnung wird bestimmt durch die Höhe der über der Düse liegenden Tintensäule. Bei diesem bekannten Speisedruckerzeuger ist in unterschiedlichen Ausführungsformen der Vorratsbehälter mit Einrichtungen versehen, die bewirken, daß dem statischen Druck der Tinte an der Düsenspitze eine im Ultraschallbereich liegende Druckschwingung überlagert wird. In einem der Ausführungsbeispiele ist zu diesem Zweck eine Wand des Zwischenbehälters als bewegliche Membran ausgebildet, die mit Ultraschallschwingungen erregt wird. In unmittelbarer Nähe der Düsenöffnung sind Elektroden angeordnet, mit denen die Tintentröpfchen in gewünschter Weise ablenkbar sind. Da bei einem derartigen Speisedruckerzeuger der statische Druck der Tinte an der Düsenspitze von der Höhe der über der Düsenspitze liegenden Tintensäule abhängt, ist man bei der Konstruktion eines Tintenstrahlschreibers gezwungen, den Vorratsbehälter in einer relativ genau vorgegebenen Lage über dem Zwischenbehälter anzuordnen, wodurch die Konstruktionsfreiheit wesentlich eingeschränkt wird. Außerdem ist der Druck abhängig von der Menge der im Vorratsbehälter noch vorhandenen Tinte.

Aus der Veröffentlichung »IBM Technical Disclosure Bulletin« Vol. 14, Nr. 3, August 1971, Seite 914 ist ein Speisedruckerzeuger für einen Tintenstrahlschreiber bekannt, bei dem das Ausstoßen der Tinte aus einer Düse dadurch erfolgt, daß für jeden Ausstoßvorgang der Druck der Tinte unmittelbar vor der Düse kurzzeitig so stark erhöht wird, daß ein Tintentröpfchen ausgestoßen wird. Bei dieser bekannten Düsenanordnung mündet das speiseseitige Ende der Düse in einem Zwischenbehälter, der über einen Verbindungsschlauch mit einem Vorratsbehälter in Verbindung steht. An einer Wand des Zwischenbehälters ist eine elektrisch steuerbare Membran angeordnet, mit der das in dem Zwischenbehälter befindliche Tintenvolumen impulsweise unter Druck setzbar ist. Um zu verhindern, daß

während der Ansteuerung der Membran zur Druckerzeugung im Zwischenbehälter die Tinte in den Vorratsbehälter zurückfließt, ist die Einlaßöffnung am Zwischenbehälter mit einer Kla.rpe abdeckbar, die unmittelbar durch die Membran gesteuert wird. Mit einer derartigen elektrisch steuerbaren Membran kann jedoch über einen längeren Zeitraum kein konstanter Druck aufrechterhalten werden, so daß sich eine solche Anordnung für den vorliegenden Fall nicht eignet. Außerdem liegt der Tintendruck bei einem Speisedruckerzeuger der eingangs genannten Art in einem Druckbereich, der wesentlich niedriger liegt als der üblicherweise mit elektrisch steuerbaren Membranen erzeugte Druck.

Aus der DT-OS 21 32 082 ist ebenfalls ein Speise-Druckerzeuger bekannt, bei dem zum Ausstoßen jeweils eines Tintentröpfchens in einem Zwischenbehälter kurzzeitig ein Überdruck durch eine elektrisch steuerbare Membran erzeugt wird.

Aus der US-PS 28 98 860 ist ein Speisedruckerzeuger bekannt, bei dem der Zwischenbehälter ebenfalls eine Wand aus einem elastischen Material aufweist, die als eine von einer Stößelanordnung deformierbare Membran wirkt. Innerhalb des Zwischenbehälters ist eine Schraubenfeder angeordnet, die auf die Membran eine Rückstellkraft ausübt. Im Ruhezustand liegt die Membran flach und eben an einer Lagerfläche an. Bei der Betätigung der Stößelanordnung wird die Membran verformt, um eine Volumenverkleinerung des Zwischenbehälters zu bewirken, wodurch in dem Zwischenbehälter vorhandene Tinte aus dem Zwischenbehälter heraus über ein dann geöffnetes Rückschlagventil an die Düsenöffnung gegeben wird. Gelangt die Stößelanordnung wieder in ihre Ruhelage, so nimmt auch die Membran infolge der Rückstellkraft der Schraubenfeder wieder ihre glatte und ebene Ruhelage an, in der sie sich an der Lagerfläche abstützt. Bei dieser Bewegung der Membran in ihre Ruhelage wird das Volumen des Zwischenbehälters wieder vergrößert, wodurch über ein weiteres und jetzt geöffnetes Rückschlagventil Tinte aus einem Vorratsbehälter in den Zwischenbehälter eingesaugt wird. Während dieser Volumenvergrößerung des Zwischenbehälters wird das zur Düsenöffnung führende Rückschlagventil geschlossen. Auch bei diesem bekannten Speisedruckerzeuger wird daher der Druck, mit dem die Tinte aus ihm zur Düse gedrückt wird, allein durch die Stößelanordnung erzeugt, so daß dieser Druck sofort beendet wird, wenn die Stößelanordnung sich wieder in Richtung ihrer Runelage bewegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Speisedruckerzeuger der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem der Düse Tinte unter einem gleichmäßigen Druck zuführbar ist, ohne daß der Vorratsbehälter in einer genau bestimmten Höhe über dem Zwischenbehälter angeordnet werden muß.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß eine Wand des Zwischenbehälters aus einem im Ruhezustand konkaven elastischen Teil gebildet ist, das durch die Betätigung einer Stößelanordnung deformierbar ist, wobei die Stößelanordnung nur auf einen kleinen Bereich des elastischen Teiles einwirkt, so daß sich ein großer Teil des elastischen Bereiches

.„, „„u„,wi Aar, VrJiirppn- ^I|nr· nrurkverhältnissen

frei verformen kann, daß zwischen dem Vorratsbehälter und dem Zwischenbehälter ein Ventil vorgesehen ist, um ein Zurückströmen der Tinte in den Vorratsbehälter bei betätigter Stößelanordnung zu verhindern, und daß eine entgegen der Bewegung der Stößelanordnung wirkende Feder vorgesehen ist, mit der das Volumen des Zwischenbehälter bei unbetätigter Stößelanordnung in sein·; ursprüngliche Größe rückführbar ist, so daß Time aus einem Vorratsbehälter in den Zwischenbehälter nachfließen kann.

Die vorliegende Gattung von Speisedruckerzeugern wird bei Tintenstrahlschreibern angewendet, bei denen relativ wenig Tinte pro schreibendes Zeichen aus der Düse ausgestoßen wird. In der Praxis rechnet man mit etwa 0,004 ecm für 160 zu druckende Zeichen. Derartige Tintenstrahlschreiber, bei denen die Menge der ausgestoßenen Tinte in dieser Größenordnung liegt, machen weitgehend von dem Prinzip Gebrauch, den Druck der Tinte über mehrere Zeichen, beispielsweise eine ganze Zeile von Zeichen möglichst konstant zu halten und erst dann den Vorratsbehälter wieder nachzufüllen. Von diesem Prinzip wird auch hier Gebrauch gemacht. Durch die Stößelanordnung in Verbindung mit der Druckgebereinrichtung gelingt es. unabhängig von der Tintensäule, die auf dem Vorratsbehälter lastet, einen gewünschten Tintendruck zu erzeugen. Demnach ist es nicht nötig, den Vorratsbehälter in einer bestimmten Höhe über dem Zwischenbehälter anzuordnen, wodurch dem Konstrukteur für Tintenstrahlschreiber größere Konstruktionsfreiheit eingeräumt wird. Außerdem ist der erzeugte Druck unabhängig vom Tintenvorrat im Vorratsbehälter.

Bei dem neuen Speisedruckerzeuger wird das innere Volumen des Zwischenbehälter bei einer Verformung des elastischen Teils durch die Stößelanordnupg nur wenig geändert. Als Folge davon dient der auf die Tinte von der Stößelanordnung ausgeübte Druck lediglich zum Zuführen einer sehr kleinen Menge von Tinte an die Düse, wobei diese Menge extrem klein gegenüber der sich im Zwischenbehälter befindlichen Tintenmenge ist. Dieser Druck bewirkt jedoch kein Ausstoßen von Tintentröpfchen aus der Düse. Vielmehr w^;kt die von der Stößelanordnung ausgeübte Kraft als eine Art Steuerkraft zum Verformen des im Ruhezustand konkaven Bodens des Zwischenbehälters. Der konstante Druck, der auf die an die Düse gegebene Tinte wirken soll, um einen nach außen gewölbten Meniskus der Tinte an der Düsenöffnung zu erzeugen, wird von der elastischen Kraft des elastischen Bodens selbst erzeugt. Das heißt, ein solcher konstanter Druck wird von dem Boden erzeugt, wenn der verformte Boden allmählich wieder seine ursprüngliche konkave Form annimmt, d. h. wenn die nach unten ausgebeulten Teile des Bodens in Richtung nach oben in ihre ursprüngliche Lage zurückkehren. Durch diesen konstanten Druck wird erreicht, daß so wenig wie möglich unerwünschte Tinte von der Düse abfließt. Der auf die an die Düse gegebene Tinte ausgeübte Druck wird dabei so gesteuert, daß sich an der Düsenöffnung der jeweils gewünschte Tintenmeniskus ausbildet. Die Tinte kann dabei niemals von der Düse wieder zurück in den Zwischenbehälter fließen, wenn die Stößelanordnung in ihre Ruhestellung zurückkehrt. Dieses wird dadurch erreicht, daß der Durchmesser der Düse im Vergleich zum Einlaßquerschnitt des Zwischenbehälters sehr klein ist, wodurch der Strömungswiderstand für die Tinte in der Düse sehr viel größer ist als der im Einlaßquerschnitt des Zwischenbehälters, wenn die Stößelanordnung in ihre Ruhestellung zurückkehrt. Bei der Rückkehr der Stößelanordnung in ihre Ruhestellung fließt daher Tinte aus dem Vorratsbehälter frei in den Zwischenbehälter, wodurch die Verbindungsleitung zwischen dem Zwischenbehälter und der Düse dauerhaft mit Tinte gefüllt

bleibt.

Im Gegensatz dazu wird bei einer herkömmlichen Kolbenpumpe das Volumen des Flüssigkeitsbehälters allmählich und stark geändert, wodurch die Flüssigkeit aus dem Behälter herausgedrückt wird, indem das Volumen des Behälters durch die Kraft des Kolbens gesteuert wird. Bei einer solchen herkömmlichen Pumpe wird also das Volumen des Behälters unmittelbar von der Stößelanordnung verändert, wodurch die Flüssigkeit herausgedrückt wird. Eine solche bekannte Pumpe ist daher für die Steuerung eines so fein zu regulierenden Druckes, wie er bei einem Tintenschreiber auf die Tinte ausgeübt werden soll, nicht in der Lage.

Weitere, die besondere Ausbildung des neuen Speisedruckerzeugers betreffende Ausgestaltungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Im einzelnen zeigt

F i g. 1 die Anordnung der Hauptteile des neuen Speisedruckerzeugers und

F i g. 2 eine Ansicht der Anordnung nach F i g. 1 im Schnitt in Richtung der Pfeile A-A'.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung hat einen Tintenzwischenbehälter 1, dessen obere Wandung von einem Einlaß 2 durchsetzt ist. Am Einlaß 2 ist über einen Stutzen 3 eine Tintenzufuhrleitung 4 angeschlossen, die von einem Vorratsbehälter 5 herangeführt ist. Zunächst dem Stutzen 3 ist in die obere Wandung des Zwischenbehälters 1 ein weiterer Anschlußstutzen 6 eingesetzt, an dem eine Schreibkanüle 7 über eine Leitung 8 angeschlossen ist. Da die Kanüle 7 einen beträchtlich kleinen Innendurchmesser hat, kann auch der Anschlußstutzen 6 einen beträchtlichen kleineren Innendurchmesser haben als der Einlaß-Anschlußstutzen 3, so daß am offenen Ende des Stutzens 6 kein Rückschlagventil zum Verhindern des Zurückfließens der Tinte vorhanden zu sein braucht. Demgegenüber ist an dem in den Zwischenbehälter 1 mündenden Ende des Einlaßstutzens 3, also am Einlaß 2, ein das Zurückfließen der Tinte verhinderndes Rückschlagventil 9 eingebaut, welches lediglich für die Zufuhr von Tinte vom Vorratsbehälter 5 zum Zwischenbehälter 1 öffnet. Das Rückschlagventil 9 kann auch, wie in F i g. 1 schematisch dargestellt, irgendwo in der Zufuhrleitung 4 angeordnet sein. Über den Boden des Zwischenbehälters 1 erstreckt sich eine elastische Membrane 10, beispielsweise aus Gummi. Ein beweglicher Schaft 11 einer Stößelanordnung ist so angeordnet, daß er an der Außenseite der elastischen Membrane 10 etwa in deren Mittelteil aufsetzbar ist. Eine den Schaft 11 umgebende Magnetspule 12 ist in eine Halterung 13 eingesetzt. Der Schaft 11 der Stößelanordnung trägt einen Anschlag 14 und die Halterung 13 hat einen Sitz 15 für den Anschlag.

Der vorstehend beschriebene Speisedruckerzeuger arbeitet folgendermaßen: Der Tinten-Vorratsbehälter 5 ist gewöhnlich höher angeordnet als die Kanüle 7. Bei

ίο der Bewegung des Schafts 11 der Stößelanordnung in die in F i g. 1 und 2 ausgezogen gezeichnete Stellung öffnet das Rückschlagventil 9 und gibt den Zustrom von Tinte aus dem Vorratsbehälter 5 in den Zwischenbehälter 1 frei. Für die Druckzufuhr der im Zwischenbehälter 1 vorhandenen Tinte zur Kanüle 7 wird die Magnetspule 12 erregt, um den Schaft 11 anzuheben, wobei dessen oberes Ende in Anlage an der Außenseite der elastischen Membrane 10 kommt und damit einen Druck auf die im Zwischenbehälter 1 vorhandene Tinte ausübt. Unter der Einwirkung der Stößelanordnung nimmt die Membrane die gestrichelt gezeichnete Form an und die der Kanüle zugeführte Tinte bildet an deren Spitze einen von der Innenwandung umschlossenen Meniskus. Bei der Druckzufuhr der Tinte zur Spitze der Kanüle schließt das Rückschlagventil 9 und verhindert damit das Zurückfließen der Tinte über die Zufuhrleitung 4. Aufgrund der Elastizität der Membrane 10 und aufgrund der Tatsache, daß jeweils nur äußerst geringe Mengen der Tinte aus der Kanüle hervorgeschleudert werden, ist im Bereich der Kanüle ein im wesentlichen konstanter statischer Druck vorhanden.

Die durch den mittels der erregten Magnetspule 12 angehobenen Schaft 11 auf die Membrane ausgeübte Kraft ist durch die Anlage des Anschlags 14 an seinem Sitz 15 begrenzt. Gegebenenfalls kann diese Kraft auch über den die Magnetspule speisenden Strom gesteuert werden, wobei dann der Anschlag 14 und der Sitz 15 weggelassen werden können.

In der vorstehenden Beschreibung wird der bewegliehe Schaft 11 der Stößelanordnung durch Erregung der Magnetspule 12 elektromagnetisch betätigt. Anstelle der elektromagnetischen Betätigung kann jedoch auch eine Betätigung von Hand oder unter Umwandlung der Drehbewegung eines Elektromotors in eine lineare Bewegung vorgesehen sein. Im Zwischenbehälter 1 ist eine Druckfeder 16 eingesetzt, welche die niedergedrückte Membrane 10 schnell wieder in ihre ursprüngliche Form zurückbringt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Speisedruckerzeuger für Tintens chreiber, durch den einer Düse Time unter eine: _ieichmi'.ßigen Druck solcher Größe zugeführt wird, daß an der Düsenöffnung ein nach außen gewölbter Meniskus der Tinte entsteht, von dem unter der Einwirkung eines elektrischen Feldes Tintentröpfchen ablösbar sind, mit einem zwischen einem Vorratsbehälter für die Tinte und der Düse vorgesehenen Zwischenbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wand (10) des Zwischenbehälters (1) aus einem im Ruhezustand konkaven elastischen Teil gebildet ist, das durch die Betätigung einer Stößelanordnung(ll, 12, 14) deformierbar ist, wobei die Stößelanordnung iä (11, 12 14) nur auf einen kleinen Bereich des elastischen Teiles einwirkt, so daß sich ein großer Teil des elastischen Bereiches entsprechend den Volumen- und Druckverhältnissen frei verformen kann, daß zwischen dem Vorratsbehälter (5) und dem Zwischenbehälter (1) ein Ventil (9) vorgesehen ist, um ein Zurückströmen der Tinte in den Vorratsbehälter bei betätigter Stößelanordnung zu verhindern, und daß eine entgegen der Bewegung der Stößelanordnung wirkende Feder (16) vorgesehen ist, mit der das Volumen des Zwischenbehälters bei unbetätigter Stößelanordnung in seine ursprüngliche Größe rückführbar ist, so daß Tinte aus einem Vorratsbehälter in den Zwiscnenbehälter nachfließen kann. w

2. Speisedruckerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (10) des Zwischenbehälters (1) sein als Membran ausgebildeter Boden ist.

3. Speisedruckerzeuger nach Anspruch 1 cder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stößelanordnung einen Anschlag (14, 15) zum Begrenzen der Bewegung eines beweglichen Schafts (i 1) und damit des auf die Tinte im Zwischenbehälter (i) ausgeübten Drucks aufweist.

4. Speisedruckerzeuger nach einem der Ansprüehe 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stößelanordnung (11,12) elektromagnetisch betätigbar ist.

5. Speisedruckerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stößelanordnung von Hand betätigbar ist.

6. Speisedruckerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stößelanordnung unter Umwandlung der Drehbewegung eines Elektromotors in eine lineare Bewe- so gung betätigbar ist.

7. Speisedruckerzeuger nach einem der Ansprüche i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das als Rückschlagventil ausgebildete Ventil (9) an der Einmündung einer Zufuhrleitung (4) in den Zwischenbehälter (1) angebracht ist.

8. Speisedruckerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das als Rückschlagventil ausgebildete Ventil (9) an einer Stelle zwischen dem Vorratsbehälter (5) und dem Einlaß (2) des Zwischenbehälters (1) angebracht ist.

9. Speisedruckerzeuger nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (10) aus Gummi ist.

10. Speisedruckerzeuger nach einem der Ansprüehe 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (2) des Zwischenbehälters (1) einen größeren Durchmesser hat als eine ihn mit der Düse verbindende Kanüle (7).

11. Speisedruckerzeuger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (6) des Zwischenbehälters (1) für die Zufuhr der Tinte zur Kanüle (7) einen kleineren Durchmesser hat als der Einlaß (2) des Zwischenbehälters.

12. Speisedruckerzeuger nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenbehälter (1) eine Druckfeder (16) zum schnellen Zurückbringen des eingedrückten elastischen Teils (10) in die ursprüngliche Form enthält.