DE2302849C3

DE2302849C3 - Düsendrucker, insbesondere für ein Tintenspritz-Schreibwerk

Info

Publication number: DE2302849C3
Application number: DE19732302849
Authority: DE
Inventors: Eilt-Heyo Dipl.-Ing. 2940 Wilhelmshaven Rittberg
Original assignee: Olympia Werke AG
Current assignee: AEG Olympia Office GmbH
Priority date: 1973-01-20
Filing date: 1973-01-20
Publication date: 1975-07-10
Also published as: DE2302849B2; DE2302849A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Düsendrucker, insbesondere für ein Tintenspritz-Schreibwerk, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Durch die DT-OS 2 132 082 ist ein Tintenspritz-Schreibwerk bekannt, bei dem einzelne Tintentropfen durch Volumenverdrängung aus einer Auslaßdüse einer Fluidkammer geschossen werden. Die Fluidkammer

Aufgabe

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgeschlagene Anordnung nach dem Patent 2 210 512 noch vorteilhaft auszubil den. Hierbei soll die Richtwirkung für die durch die Volumenverdrängung bewirkte Flüssigkeitsbewegung noch weiter erhöht werden. Andererseits soll der Spritzkopf für eine wirtschaftliche Massenfertigung geeigneter gemacht werden. Diese Aufgabe wird durch

die im Patentanspruch angegebene Erfindung gelöst

Vorteile

Es ist nun möglich, einen Spritzkopf, bei dem durch Volumenveiränderung ein Ausstoß von Tintentröpfchen bewirkt wird, sehr wirtschaftlich für eine Massenfertigung herzustellen. Durch die vorteilhafte Ausgestal-

tung des Erfindungsgegenstandes nach Anspruch 2 wird die Richtwirkung für die Flüssigkeitsbewegung noch weiter erhöht Außerdem wird das Nachströmen von Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter in die Fluidkammer während der Saugphase der Verdrängungs- S vorrichtung noch wester begünstigt Durch die weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 3 werden eine leichte Montage und ein leichtes Füllen des Spritzkopfes erzielt

IO

Erläuterung der Erfindung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der F i g. 1 und 2 erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch den Erfindungsgegenstand,

F i g. 2 eine Einzelheit aus F i g. 1 und

F i g. 3 eine Draufsicht auf den Erfindungsgegenstand.

In F i g. 1 ist ein Tintenspritzkopf für ein Schreibwerk dargestellt der einen Rotationskörper 3 mit einer durchgehenden Kammer 5 aufweist Diese Kammer 5 ist an dem dem zu bedruckenden Papier zugewandten Ende durch eine Platte U abgedeckt, die eine Auslaßdüse 13 aufweist Der Rotationskörper 3 ist in einem Grundkörper 1 eingesetzt und mit diesem (1) z. B. durch eine Lötverbindung fest verbunden. Mit dem Grundkörper 1 ist außerdem eine Abdeckplatte 7 mit einer Membrane 8 fest verbunden, die dem Rotationskörper 3 zur Bildung eines kreisförmigen Kapillarraumes 9 dicht gegenüberliegt. Die Membrane 8 der Abdeckplatte 7 ist durch einen mit dieser verbundenen piezoelektrischen Kristall 15 zur Volumenverdrängung der Flüssigkeit aus dem Kapillarraum 9 beaufschiagbar.

Der Kapillarraum 9 weist auf seinem Umfang eine umlaufende Spaltöffnung 17 auf, die in den kreisringförmig ausgebildeten Zulaufkanal 19,21 mündet. Dieser Zulaufkanal 19, 21 wird begrenzt von den Trennungsebenen 23, 25 der Abdeckplatte 7 und des Rotationskörpers 3, dem Grundkörper 1 und dem Rotationskörper 3. In diesen Zulaufkanälen 19, 21 ist eine Prallplatte 27 angeordnet die als Vorsprung 29 des Grundkörpers 1 ausgebildet ist und der Spaltöffnung 17 dicht gegenüberliegt Der Zulaufkanal 19 in der Abdeckplatte 7 ist über mehrere auf dem Umfang verteilte angeordnete Bohrungen 31 mit dem Zulaufkanal 21 verbunden. Außerdem steht der Zulaufkanal 21 über eine Zuleitung 23 mit einem nicht dargestellten Vorratsbehälter in Verbindung. Die Spaltöffnung 17 ist zum Zulaufkana! 19,21 hin düsenförmig ausgebildet

Wirkungsweise der Erfindung

Wird von einer Signalquelle ein Spannungsimpuls auf den Piezokristall 15 gegeben, so zieht sich dieser infolge seiner Polarisation radial zusammen und biegt sich nach innen durch. Hierdurch wird ein Druckimpuls auf die Flüssigkeit in dem Kapillarraum 9 und in der Kammer 5 gegeben.

Das als Fluidik-Bauelement ausgebildete Düse-Prallplatte-System 17, 27 ist so ausgelegt, daß bei dieser Druckerhöhung in der Kammer 5 keine Flüssigkeit zum Vorratsbehälter gedrängt wird. Hierdurch wird die Druckwelle in der Flüssigkeit vorteilhaft auf die Auslaßdüse 13 gerichtet wobei bei jedem Druckimpuls ein einzelner Tropfen aus der Auslaßdüse 13 gestoßen wird. Beim Zurückschwingen des Piezokristall 15 in seine Ausgangslage entsteht ein Unterdruck in der Kammer 5, der dafür sorgt, daß Flüssigkeit über die Zuleitung 33 und die Zulaufkanäle 19,21 aus dem Vorratsbehälter gesaugt und durch die umlaufende Spaltöffnung 17 schnell in den Kapillarraum 9 nachfließen kann. Um ein günstiges Nachströmen zu ermöglichen, ist die Spaltöffnung 17 mittig zur Prallplatte 27 angeordnet, wobei das Verhältnis zwischen der Höhe der Spaltöffnung 17 und der Höhe der Prallplatte 27 zwischen 1 :2 und 1 : 2,5 liegt. Andererseits bewirken diese geometrischen Abmessungen auch einen wirkungsvollen Strömungswiderstand zum Vorratsflüssigkeitsbehälter hin, wenn ein Tropfen aus der Auslaßdüse 13 ausgestoßen werden soll.

Durch den aus einfachen Drehteilen bestehenden Spritzkopf wird eine leichte Montage ermöglicht. Alle eng tolerierten Konturen der Einzelteile des Spritzkopfes liegen in einer Trennungsebene. Auch bei einem Spritzkopf mit mehreren Spritzeinheiten in einer Ebene sind zu dessen Herstellung nur wenige einfache Arbeitsgänge erforderlich.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Düsendruckt/, 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 von einem Erregersystem kurzzeitig erzeugte Druckstöße veränderbar ist, wobei durch die Ausbildung von Zulauf und Austrittsdüse eine Richtwirkung für den Flüssigkeitsstrom derart erreicht wird, daß der Strömungswiderstand von der Kammer zum Vorratsbehälter größer ist als der Strömungswiderstand in Richtung zur Austrittsdüse, wobei in der Einmündungsstelle des Zulaufkanals für die flüssige Materie ein Fluidik-Bauelement mit Richtwirkung angeordnet ist, das nach dem Düse-Prallplatte-System arbeitet und dessen Strömungswiderstand von der Kammer zum Zulaufkanal hin sehr groß ist und in der umgekehrten Richtung sehr klein ist. nach Patent 2210512, dadurch gekennzeichnet, daß das der Auslaßdüse (13) gegenüberliegende Ende der Kammer (5) in einen kreisscheibenförmigen Kapillarraum (9) mündet, der zwischen einem Rotationskörper (3), in dem die Kammer (5) angeordnet ist und einer durch einen piezoelektrischen Kristall (15) beaufschlagbaren Abdeckplatte (7) mit einer Membrane (8) angeordnet ist, und daß der Kapillarraum (9) auf seinem Umfang eine umlaufende düsenförmige Spaltöffnung aufweist, die in den kreisringförmig ausgebildeten Zulaufkanal (19. 21) mündet und einer kreisringförmigen Prallplatte (27) in diesem Zulaufkanal (19,21) dicht gegenüberliegt.

2. Drucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der Höhe der Spaltöffnung (17) und der Höhe der mittig zur Spaltöffnung (17) angeordneten Prallplatte (27) zwisehen 1 :2 und 1 :24 liegt.

3. Düsendrucker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationskörper (3) mit der Kammer (5) und die rotationssymmetrisch ausgebildete Abdeckplatte (7) in einem Grundkörper (1) zur Bildung des Kapillarraumes (9) einander dicht gegenüberliegen und mit diesem fest verbunden sind und daß der Zulaufkanal (19, 21) begrenzt wird von den Trennungsebenen (23, 25) der Abdeckplatte (7) und des Rotationskörpers (3), dem Grundkörper (1) und dem Rotationskörper (3), wobei die Prallplatte (27) als Vorsprung (29) der Grundkörper (1) innerhalb des Zulaufkanals (19, 21) ausgebildet ist.

steht hierbei über einen Einlaßkanal mit einem Tintenvorratsbehälter in Verbindung. Außerdem weist die eine Wand der Fluidkammer eine Membrane auf, die durch einen piezoelektrischen Kristall beaufschlagbar ist Wenn ein Druckimpuls in der Fluidkammer zum Ausstoßen eines Tintentropfens aus der Auslaßdüse erzeugt wird, so hat der Drrck auch die Tendenz, Tinte zurück durch den Einlaßkanai gegen den Farbbehälter zu drängen. Um dieses Rückströmen zu begrenzen, ist ίο eine genaue Abstimmung der Querschnitt von Ein- und Auslaßkanal der Kammer und der Austrittsöffnung des Druckers erforderlich. Außerdem wird dieses Rückströmen noch durch die Flüssigkeitssäule im Einlaßkanal und im Reservebehälter begrenzt Da sich die FIüs- sigkeitssäule während des Spritzvorganges ändert, lassen sich mit dieser bekannten Anordnung keine in sich gleichmäßige Tropfen erzeugen. Bei sinkender Flüssigkeitssäule werden die Rückströme größer und der Druck in der Kammer ist dann nicht mehr hoch genug, um gleichmäßig Tintentropfen auszustoßen.

Im IBM Technical Disclosure Bulletin, VoL 14 No. 3, August 1971. ist ein Spritzkopf dargestellt bei dem der Einlaßkanal während der Druckerzeugung in der Fluidkammer durch ein bewegbares Ventil geschlossen wird.

Dieses bewegbare Ventil hat aber bei hohen Spritzfrequenzen keine lange Lebensdauer. Außerdem muß die Federkraft am Ventil genau abgestimmt sein, um den Einlaß- und den Auslaßkanal ordnungsgemäß zu schließen.

Durch den Gegenstand des Patents 2 210 512 wird das Rückströmen der Flüssigkeit aus der Fluidkammer zurück in den Vorratsbehälter dadurch begrenzt daß ein Fluidik-Bauelement in den Einlaßkanal angeordnet ist. Durch dieses Fluidik-Bauelement ist der Strömungs widerstand bei der Volumenverdrängung in der Fluid kammer· durch ein Erregersystem zum Ausstoß von Flüssigkeiistropfen von der Kammer zum Zulaufkanal hin sehr groß und in der umgekehrten Richtung sehr klein.

Durch diese vorgeschlagene Erfindung wird auf einfache Weise, ein Rückströmen der Flüssigkeit bei Volumenverdrängung in den Einlaßkanal ohne bewegliche Teile wirkungsvoll begrenzt Die Höhe der Flüssigkeitssäule in dem Tintenvorratsbehälter hat fast keinen Einfluß mehr auf das Rückströmen. Diese vorgeschlagene Anordnung ermöglicht aber keine wirtschaftliche Massenfertigung, da die Einzelteile mit zu engen Toleranzen gefertigt werden müssen.