DE2431457B1 - Gasblasenabscheidungsvorrichtungin einem Tintenversorgungssystem für einen Tintenspritzkopf - Google Patents

Description

• Die Verwendung von piezoelektrischen Kristallen in Verbindung mit einer elastischen Platte ist zur Schwingungserzeugung bei Tintenspritzwerken gang und gäbe, siehe z. B. DT-AS 21 64 614. Weiterhin zeigt die deutsche Auslegeschrift 12 74 621 einen Ultraschallschwinger für die Erzeugung des Tintenstrahles in Tintenspritzwerken. Ebenso ist durch die DT-AS 23 05 057 bereits die Verwendung von Filtern in Zwischenbehältern bekannt. Allerdings dient das Filter dort nicht zum Abscheiden von Luftblasen, sondern in üblicher Weise zum Zurückhalten kleiner Partikeln.
• Vorteile Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht eine derartige Gasabscheidung der dem Tintenspritzkopf zugeführten Tinte, daß die Funktionsfähigkeit des Spritzkopfes auch über eine längere Zeit nicht beeinträchtigt wird. Aus den Auslaßdüsen dieses Spritzkopfes werden immer in sich gleichmäßige Tintentropfen ausgestoßen. Durch den Gegenstand des Anspruchs 4 wird erreicht, daß die bei längerer Stillzeit der Maschine in die Tinte der Zulaufkanäle hineindiffundierenden Gase nicht in den Tintenspritzkopf gelangen. Der Gegenstand des Anspruchs 2 betrifft eine vorteilhafte Ausbildung von Verdampfungskernzentren, wobei die kleinen Gasbläschen z. B. vorzugsweise an den Stäben entstehen und zu größeren Blasen vereinigt werden.
• Diese großen Blasen können dann leichter aufsteigen.
• Erläuterung der Erfindung Die Erfindung wird an Hand der Figuren in einem Ausführungsbeispiel für ein Tintenspritz-Schreibwerk erläutert, bei dem einzelne Tintentropfen beispielsweise durch eine schlagartige Verringerung des Tintcnvolumens in einer Tintenkammer aus Auslaßdüsen gestoßen werden. Selbstverständlich kann die Erfindung auch bei Tintenspritz-Schreibwerken eingesetzt werden, bei denen ein feiner Strahl aus den Auslaßdüsen gestoßen wird, wobei der Strahl an einer zur Düse in Abstand liegenden Tropfenbildungsstelle in Tröpfchen zerfällt. Es zeigt F i g. 1 eine schematische Darstellung eines bewegbaren Spritzkopfes mit in einer Reihe angeordneten Austrittsöffnungen und F i g. 2 eine Einzelheit aus F i g. 1.
• In F i g. 1 ist ein Spritzkopf 1 zum Erzeugen von Schriftzeichen aus Tintentröpfchen auf einem Aufzeichnungsträger 7 mit mehreren z. B. sieben Schreibeinheiten dargestellt. Dieser Spritzkopf 1 ist auf einem Schlitten 2 fest angeordnet, welcher auf einer Achse 3 verschiebbar gelagert und mittels einer Gewindespindel 5 längs des Aufzeichnungsträgers 7 transportierbar ist. Die Gewindespindel 5 ist z. B. mittels eines Schrittmotors 9 antreibbar. Selbstverständlich ist es auch möglich, den Spritzkopf 1 fest anzuordnen und den Aufzeichnungsträger 7 entsprechend zu transportieren.
• Der Spritzkopf list über ein kurzes Verbindungsglied 11 aus schwingungsdämpfendem Material, z. B. aus einem elastischen Kunststoffschlauch, mit einer Gasblasenabscheidungsvorrichtung 13 verbunden. Diese Gasblasenabscheidungsvorrichtung 13 ist ebenfalls mit auf dem Schlitten 2 fest angeordnet. Das schwingungsdämpfende Verbindungsglied 11 hat die Aufgabe, die in der Gasblasenabscheidungsvorrichtung 13 vorhandenen Schwingungen von dem Spritzkopf 1 fernzuhalten.
• Die Gasblasenabscheidungsvorrichtung 13 weist einen Anschlußstutzen 15 auf, der über einen als Zulaufkanal 17 ausgebildeten flexiblen Schlauch mit einem Tintenvorratsbehälter 19 in Wirkverbindung steht.
• In der F i g. 2 ist ein Schnitt durch den Tintenspritzkopf 1 und der Gasblasenabscheidungsvorrichtung 13 dargestellt. Die aus dem Reservoir 19 über den Zulaufkanal 17 kommende Tinte gelangt zunächst in eine Zwischenkammer 21, welche zur Entfernung des in der Tinte mitgeführten Gases dient und einen Gasauslaß 23 aufweist. Dieser Gasauslaß 23 ist Gegenstand der deutschen Patentanmeldung P 24 21 773 und ist ventillos.
• Die Tinte in der Zwischenkammer 21 ist durch eine spezifisch leichtere Deckflüssigkeit 25 mit einem sehr niedrigen Dampfdruck und sehr geringer chemischer Aktivität überschichtet. Die Deckflüssigkeit 25 ist über eine Kapillaröffnung 27, die an dem oberen Ende der Zwischenkammer 21 angeordnet ist, mit der freien Atmosphäre verbunden. Die Abmessung dieser Kapillaröffnung 27 ist so gewählt, daß der Auftrieb der Gasbläschen in der Tinte und in der Deckflüssigkeit 25 ausreicht, um ins Freie zu gelangen. Andererseits soll die Oberflächenspannung und die Kapillarkraft der Deckflüssigkeit 25 in der Kapillaröffnung 27 so groß sein, daß ein Austreten der Deckflüssigkeit 25 aus der Kapillaröffnung 27 vermieden wird, wenn die Tintensäule in der Zwischenkammer 21 in Schwingungen versetzt wird. Der ventillose Gasauslaß 23 kann selbstverständlich auch anders ausgebildet sein.
• Die Zwischenkammer 21 weist außerdem einen eingeflanschten Ultraschallschwinger 29 auf, der durch eine elastische Platte 31 und einen piezoelektrischen Kristall 33 gebildet wird. Die Zwischenkammer 21 hat ferner einen Auslaufkanal 35 mit einem Anschlußstutzen 37 für das elastisch ausgebildete Verbindungsglied 11 zum Tintenspritzkopf 1. Auch weist eine Wandung der Zwischenkammer 21 als Verdampfungskernzentren ausgebildete Stäbe 22 mit kleinen Radien auf, welche die kleinen Gasbläschen bevorzugt entstehen lassen.
• Diese Stäbe sind so angeordnet, daß sie schwingen können. In dem Auslaufkanal 35 ist ein Filter 39 vorgesehen, der ein Eindringen von Gasbläschen in den Tintenspritzkopf 1 verhindert. Dieser Filter 39 dient auch gleichzeitig als Verdampfungskernzentrum für kleine Gasbläschen, die auf dem Filter 39 zu größeren Gasblasen vereinigt werden und leicht aufsteigen. Die gasfreie Tinte gelangt über einen Kanal 41 und über ein Düsen-Prallplatte-System 43 in eine Kompressionskammer 45, welche durch eine elastische Membran 47 abgedeckt ist. An dieser Membran 47 ist ein als elektromechanische Wandlereinrichtung ausgebildeter piezoelektrischer Kristall 49 angebracht, der zur Erzeugung von kurzzeitigen Impulsen dient. Der Kristall 49 erhält die Steuerimpulse über Leitungsdrähte von einer Steuereinrichtung 51. Diese Steuereinrichtung 51 und eine Steuereinrichtung 55 für den Ultraschallschwinger 29 stehen mit einer gemeinsamen Kontrolleinrichtung 53 in Wirkverbindung. Die Kompressionskammer 45 weist andererseits eine Auslaßdüse 57 auf, aus der bei jedem Kompressionsvorgang ein einzelner Tintentropfen 59 ausgestoßen und gegen den Aufzeichnungsträger 7 geschleudert wird.
• Die Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes ist folgende: Beim Anliegen einer Spannung an den Kristall 49 biegt sich dieser schlagartig nach innen durch, wobei das Volumen in der Kompressionskammer 45 ebenfalls schlagartig verhindert wird. Hierbei wird ein Tintentropfen 59 aus der Auslaßdüse 57 gestoßen und gegen den Aufzeichnungsträger 7 geschleudert. Beim Zurückschwingen des Kristalls 49 in seine Ausgangslage entsteht ein Unterdruck in der Kompressionskammer 45, der dafür sorgt, daß Tinte über das Düsen-Prallplatte-System 43 und die Zwischenkammer 21 aus dem Reservoir 19 nachgesaugt wird. Führt nun die aus dem Reservoir 19 kommende Tinte Gas mit, so wird dieses durch Ultraschalleinwirkung aus der Tinte entfernt. Zu diesem Zweck wird der Ultraschallschwinger 29 über die Steuereinrichtung 55 in Schwingungen versetzt, wodurch die in der Flüssigkeit vorhandenen kleinen Gasbläschen durch die Schallwellen zu größeren Blasen vereinigt werden und aufsteigen. Dieses Vereinigen der kleinen Gasbläschen zu größeren Blasen wird auch vorteilhaft mit den Verdampfungskernzentren begünstigt und beschleunigt. In dem in F i g. 2 dargestellten Beispiel bestehen die Verdampfungskernzentren aus Stäben 22 mit kleinen Radien, welche die kleinen Gasbläschen bei der Ultraschalleinwirkung vorzugsweise dort entstehen lassen und zu größeren Gasblasen vereinigen. Die großen Blasen lösen sich dann leicht von den Stäben 22, steigen in der Zwischenkammer 21 auf und entweichen über die Kapillaröffnung 27 in die frei Atmosphäre. Ebenfalls werden die kleinen Gasbläschen auch von dem Filter 39 durch Adhäsion festgehalten und vereinigt. Der Filter 39 verhindert außerdem, daß Gasblasen selbst bei abgeschalteter Maschine nicht in den Tintenspritzkopf 1 gelangen.
• Der wesentliche Vorteil beim Einsatz des Ultraschalls liegt in der praktisch völligen Entgasung in sehr kurzer Zeit, welche mit einfachen und wirtschaftlichen Mitteln ermöglicht wird. Statt der obengenannten Verdampfungskernzentren kann die Entgasung auch vorteilhaft dadurch beschleunigt werden, daß die Zwischenkammer 21 mit einer Unterdruckeinrichtung in Wirkverbindung steht

Claims (7)

1. Patentansprüche: 1. Gasblasenabscheidungsvorrichtung in einem Tintenversorgungssystem für einen Tintenspritzkopf, welchem Tinte aus einem Reservoir über einen Zulaufkanal zugeführt und aus einer Auslaßdüse ausgetrieben wird und wobei die Tinte durch eine Zwischenkammer fließt, welche zur Entfernung des in der Tinte mitgeführten Gases dient und einen Gasauslaß aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenkammer (21) einen eingeflanschten Ultraschallschwinger (29) aufweist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenkammer (21) zusätzlich Verdampfungskernzentren z. B. schwingfähige Stäbe (22) mit kleinen Radien für die kleinen Gasbläschen aufweist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (22) schwingungsfähig angeordnet sind.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdampfungskernzentrum aus einem Filter (39) besteht, der in dem Auslaufkanal (35) der Zwischenkammer (21) angeordnet ist.
5. 5. Vorrichtung nach 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenkammer (21) mit dem Ultraschallschwinger (29) in unmittelbare Nähe des Tintenspritzkopfes (1) angeordnet und mit diesem über ein kurzes Verbindungsglied (11) aus schwingungsdämpfendem Material, z. B. aus einem elastischen Kunststoffschlauch, verbunden ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der sich der Tintenspritzkopf auf einem längs des Aufzeichnungsträgers bewegbaren Schlitten befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenkammer (21) mit dem Ultraschallschwinger (29) auf dem Schlitten (2) angeordnet ist.
7. 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallschwinger (29) aus einer elastischen Platte (31) und einem piezoelektrischen Kristall (33) besteht.

   Die Erfindung betrifft eine Gasblasenabscheidungsvorrichtung in einem Tintenversorgungssystem für einen Tintenspritzkopf der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

   Stand der Technik Durch die deutsche Auslegeschrift 21 64 614 ist ein Tintenspritz-Schreibwerk bekannt, bei dem die beim Ausstoßen und Ansaugen von Tinte entstehenden Strömungszustände zusammen mit den Massenkräften und den Oberflächenspannungen in den Austrittsöffnungen eine Anordnung ergeben, die im Prinzip wie eine ventillose Pumpe funktioniert. Ein Spritzen von in sich gleichmäßigen oder überhaupt von einzelnen Tintentropfen ist hierbei nicht mehr möglich, wenn Gas durch die Austrittsöffnungen in die Kompressionskammern eingesaugt wird. Dieses wird dadurch vermieden, daß die Abmessungen der Kanäle und damit der Oberflächenspannung und die Kapillarkräfte der Tinte in den Auslaßdüsen so groß gewählt werden, daß kein Gas in das System eindringen kann und daß nur ein Nachsau- gen aus dem Vorratsbehälter erfolgt. Bei dieser Einrichtung wird aber nicht vermieden, daß Gas, das die von einem Vorratsbehälter kommende Tinte mitführt, nicht in den Spritzkopf gelangt.

   Ein Eindringen von in der Tinte mitgeführtem Gas in den Tintenspritzkopf wird bei dem bekannten Gegenstand der deutschen Offenlegungsschrift 22 61 734 dadurch vermieden, daß der den Tintenspritzkopf mit dem Tintenvorratsbehälter verbindende Zulaufkanal eine Einrichtung zum Entfernen von in der Tinte mitgeführtem Gas aufweist. Diese Einrichtung weist einen Hilfstintenbehälter auf, der über ein während des Nichtdruckens geöffnetes Ventil mit dem Zulaufkanal in Wirkverbindung steht. Das von der Tinte mitgeführte Gas kann hierbei in den Hilfstintenbehälter entweichen, so daß der Düse lediglich gasfreie Tinte zugeführt wird. Da das Gas in dem Hilfstintenbehälter gesammelt wird, erfordert diese bekannte Anordnung von Zeit zu Zeit ein Auswechseln oder auch ein Entleeren dieses Hilfstintenbehälters, was von einem Fachmann durchgeführt werden muß.

   Das Auswechseln des Hilfstintenbehälters wird bei dem Gegenstand der deutschen Offenlegungsschrift 22 62 106 dadurch vermieden, daß der Zwischenbehälter einen Verschluß aufweist, der bei übermäßiger Ansammlung von Gas in diesem Behälter geöffnet werden kann. Um das Gasvolumen in diesem Behälter zu steuern, kann auch ein Schwimmerventil vorgesehen sein. Dieses Ventil weist bewegliche Teile auf, die wiederum einer exakten Fertigung bedürfen. Bei dieser bekannten Anordnung weist der Zwischenbehälter immer ein bestimmtes Gasvolumen auf, wodurch die Druckschwankungen innerhalb des Systems reguliert werden können. Dieses bedingt wiederum eine feinfühlig arbeitende Reguliereinrichtung, welche für ein billiges und in der Massenfertigung herzustellendes Tintenspritz-Schreibwerk zu kostspielig ist.

   Bei den obengenannten bekannten Anordnungen kann das Gas aus der Tinte nur entweichen, wenn es in Form von größeren Blasen vorhanden ist. Die in der Tinte vorhandenen kleinen Gasbläschen und die in der Tinte gelösten Gase werden in dem Zwischenbehälter nicht ausgeschieden und gelangen daher in den Tintenspritzkopf. Diese noch in der Tinte enthaltenen Gase ermöglichen keinen Ausstoß von immer in sich gleichmäßigen Tintentröpfchen aus den Auslaßdüsen.

   Wenn die gebundenen Gase frei werden und mit anderen frei gewordenen oder bereits bestehenden kleinen Gasbläschen sich zu größeren Blasen vereinigen, dann ist ein Ausstoßen von Tintentröpfchen aus den Auslaßdüsen überhaupt nicht mehr möglich. Die von den Erregersystemen erzeugten Druckimpulse führen dann lediglich zu einer Verformung der Gasblasen.

   Aufgabe Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gasabscheidungsvorrichtung für ein Tintenspritz-Schreibwerk zu schaffen, das auch ein Eindringen der in der Tinte enthaltenen kleinen Gasbläschen und der in der Tinte gelösten Gase in den Tintenspritzkopf verhindert.

   Diese Aufgabe wird mit der im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Erfindung gelöst.