DE2363524A1

DE2363524A1 - Schwingungserzeuger fuer einen tintenstrahldrucker

Info

Publication number: DE2363524A1
Application number: DE19732363524
Authority: DE
Inventors: Joseph Paul Pawletko; Bruce Allen Wolfe
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1972-12-21
Filing date: 1973-12-20
Publication date: 1974-06-27
Also published as: CA1000342A; FR2211879A5; JPS5424663B2; JPS4991470A; DE2363524C2; GB1417908A; IT998913B

Description

Böblingen, den 18. Dezember 1973 ki-sri

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung Aktenzeichen der Anmelderin: EN 972 068

Schwingungserzeuger für einen Tintenstrahldrucker

Die Erfindung geht von einer im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art aus.

Es ist durch die USA Patentschrift 3 334 351 bekannt, die Düse eines Tintenstrahldruckers mit Hilfe von zwei magnetostriktiven Wandlern in Schwingungen zu versetzen. Jeder dieser Wandler wird durch je einen Verstärker angetrieben, wobei der Antrieb des einen Wandlers mit Hilfe einer Phasenschiebeschaltung" um 90° gegenüber dem anderen verschoben ist. Die beiden Wandler sind so angeordnet, daß der Düse Schwingungen in zwei zueinander rechtwinkligen Richtungen auferlegt werden. Durch den zweiten magnetostriktiven Wandler wird dem Flüssigkeitstropfen beim Verlassen der Düse ein Drehmoment auferlegt, um unerwünschte Streutropfen zu vermeiden.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwingungserzeuger für die Düse eines Tintenstrahldruckers zu vereinfachen bei gleichzeitiger Herabsetzung der Antriebsleistung. Bei einem gemäß der Erfindung aufgebauten Schwingungserzeuger werden wesentlich die Effekte, die bei einer Vibration nach der keramischen, äußeren Methode auftreten, verringert, da die Hauptschwingung durch die Länge des Armes bestimmt wird. Durch entsprechende Wahl der Länge des Armes wird

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die an seinem eingespannten Ende erzeugte Vibration durch mechanische Resonanz verstärkt. Da außerdem eine große Verstärkungsmasse verwendet wird, kann bei einem Tintentropfenerzeuger, der eine Vielzahl von Düsen aufweist, die gegenseitige Einwirkung auf ein Minimum verringert werden.

Gemäß der vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 5 erhalten durch Überlagerung der Schwingung des Armes/^&oier Drehschwingung die die Düse verlassenden Tropfen einen Druck, der den Tropfentrennpunkt genauer festlegt und die Tropfengleichförmigkeit verbessert.

Weitere Merkmale der Erfindung sind den Unteransprüehen zu entnehmen.

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

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines bekannten, magneto-

striktiven Schwingungserzeugers für eine Tintenstrahldüse,

Fig. 2 einen Querschnitt einer ersten Ausführungsform

eines entsprechend der Erfindung aufgebauten Schwingungserzeugers,

Fig. 3 einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwingungserzeugers, und

Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Schwingungserzeuger, der ein zweites piezoelektrisches Element an der Düse aufweist.

Der in Fig. 1 dargestellte, bekannte Schwingungserzeuger für eine Tintenstrahldüse weist die magnetostriktiven Wandler 62 und

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auf, die durch die zugeordneten Verstärker 65 und 66 erregt werden. Der Verstärker 65 wird durch den Hochfrequenzoszillator 67 angetrieben, während der Verstärker 66 durch den gleichen Oszillator über die 90°-Phasenschiebeschaltung 68 angetrieben wird. Deshalb sind die dem magnetostriktiven Wandler 62 zugeführten Signale gegenüber denen, die dem magnetostriktiven Wandler 64 zugeführt werden, um 90° phasenverschoben.

Dieser bekannte Schwingungserzeuger benötigt sowohl zwei Verstärker 65 und 66 als auch die Phasenschiebeschaltung 68. Außerdem sind die nicht in Resonanz befindlichen Stangen 61 und 63 für die Vibration der Düse 60 erforderlich.

In den Fign. 2 bis 4 sind verschiedene Ausführungsformen der Erfindung dargestellt.

Der Tintentropfenerzeuger 10 besteht aus der Düse 12, die mittels der flexiblen Rohrleitung 14 mit einem nicht dargestellten Tintenreservoir verbunden ist. Die Düse 12 ist an dem freien Ende des einseitig eingespannten Armes 16, der aus Stahl besteht, befestigt. Das eingespannte Ende des Armes 16 steht mit dem piezoelektrischen Element 18 in Verbindung, das beispielsweise aus Blei Zirkonat Titanat besteht. Das piezoelektrische Element 18 ist an der Verstärkungsmasse 20 befestigt, die den Tropfenerzeuger stabilisiert.

Die Länge des Armes 16 ist so ausgewählt, daß bei einer bestimmten Vibrationsfrequenz eine mechanische Resonanz auftritt. Es ist bekannt, daß zwischen der Vibrationsfrequens und dem genannten Arm eine Abhängigkeit besteht.

Das piezoelektrische Element 18 erzeugt eine Vibration am eingespannten Ende des Armes 16, wodurch eine stehende Welle erzeugt wird, die durch die mechanische Resonanz verstärkt wird, wodurch eine stabile Frequenz der Düse 12 erzeugt wird.

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Bei einer zweiten Aus füh rungs form (Fig. 3) wird das Ende L7 des einseitig eingespannten Armes 16 in dem Schlitz 22 der Verst:ärkungsmasse 20 gehalten. Pas piezoelektrische Element 18 steht am Punkt 19 mit dem Arm 16 in Verbindung, um für das Vibrieren der Düse 12 eine stehende Welle zu erzeugen. Die Wirkungsweise ist im wesentlichen dieselbe, wie bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel, jedoch mit der Ausnahme, daß die Grenzwerte für die Bestimmung der stehenden Welle verändert wurden durch Anordnung des piezoelektrischen Elementes 18 am Punkt 19 des Armes 16, statt an seinem eingespannten Ende 17.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 zeigt einen Tintentropfenerzeuger 10, der ähnlich dem in Fig. 2 dargestellten ist, mit der Ausnahme, daß an der Düse 12"ein zweites piezoelektrisches Element 28 für die Erzeugung einer Drehscjxwingung befestigt ist, um den die Düse 12 verlassenden Tropfen zum Zwecke der Erhöhung der Tropfengleichförmigkeit einen Drall zu verleihen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Schwingungserzeuger für die Düse eines Tintenstrahldruckers, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Träger (20) ein piezoelektrischer Kristall (1.8) befestigt ist und an demselben ein einseitig eingespannter Arm (16) anliegt, dessen freies Ende eine mit einem Tintenreservoir verbundene Düse (12) trägt.
2. Schwingungserzeuger' nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Armes (1.6). so ausgewählt ist, daß die Vibration des Armes (16) durch mechanische Resonanz verstärkt wird.
3. Schwingungserzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (16) mit seinem einen Ende an dem piezoelektrischen Kristall <18) angeschraubt ist und der letztere an einem Ende des Trägers (20) befestigt ist.
4. Schwingungserzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (1.6) mit seinem einen Ende in einem Schlitz (22) eines Schenkels des Trägers (20) eingeklemmt ist und daß im Bereich zwischen dem eingespannten Ende und dem die Düse (12) tragenden Ende des Armes (16) an dem letzteren (bei 19) der piezoelektrische Kristall (18) anliegt _r der an seiner gegenüberliegenden Seite an dem Träger (20) befestigt ist.
5. Schwingungserzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Düse (12) und dem Arm (16) ein ringförmiger piezoelektrischer Kristall (28) angeordnet ist, der eine Drehschwingung erzeugt.

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