DE2505590C3 - Einrichtung zum Ergänzen von Tinte in einer diese tropfenweise abgebenden Düse eines Tintenspritz-Schreibwerkes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einnistung der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten ArL

In derartigen Spritzsystemen setzt die Saugphase dann ein, wenn das Signal vom Druckerzeuger für den Tropfenabstoß abgeschaltet ist. Durch den abgegebenen Tropfen und das sich vergrößernde Volumen der Kompressionskammer ensteht in der Düse ein Tintenmangel, der zu einem Einschlag von Luft führen kann, die dann in der Düse gehalten wird oder auch in das Spritzsystem weiterzudringen imstande ist Die Größe der sich absetzenden Blasen ist von der Art der Tinte abhängig. In dem System eingeschlossene Luft dämpft den Druckstoß des Druckerzeugers und führt somit zum Aussetzen des Spritzsystems.

In der DE-AS 21 64 614 ist ein Tintenspritzsystem angegeben mit einer Kompressionskammer, einem Auslauf- und einem Zulaufkanal für die aus einem Vorratsbehälter kommende Tinte und einem Druckerzeuger für kurzzeitige Druckanstiege in dem Spritzsystem. Zur Verringerung der Auswirkung der Saugphase auf die in dem Austrittskanal anstehende Tinte ist der Tintenraum erweitert. Diese Erweiterungen sind durch öffnungen mit der Außenluft in Verbindung, wodurch die Angriffsflächen dieser auf die Tinte vergrößert ist. Zudem kommt es zu Beeinflussungen der benachbarten Spritzsysteme, so daß die Wirkung der Druckimpulse wesentlich verringert und selbst ein ungewollter Tintenaustritt aus benachbarten Düsen ermöglicht wird.

In der DE-OS 21 64 113 ist eine Vorrichtung zum Übertragen von Tintentröpfchen beschrieben worden mit einem Erregersystem zur Erzeugung von kurzzeitigen Druckanstiegen in einer Kammer. Diese ist mit einer Auslaßdüse zum Tropfenaustritt verbunden. In den Bereich der AuslaßdUse mündet tangential und in Fließrichtung ein Zulaufkanal für die aus einem Vorratsbehälter nachfließende Tinte. Durch das Zufließen von Tinte in der Saugphase wird einem Tintenmangel im Bereich der Düse entgegengewirkt. Bei Kompressionssystemen mit in die Tintenkammer mündendem Zulaufkanal kommt es in der Saugphase nach jedem Spritzimpuls zu einem Zurücklaufen von Tinte aus der Düse in Richtung Kompressionskammer und es wird Luft durch die Düse angesaugt. In der DE-AS 22 10 512 ist eine weitere Vorrichtung zur Erzeugung von Tintentröpfchen bekanntgeworden mit einem FIuidik-Bauelement im Bereich des Tintenzulaufes zur Verbesserung der Richtwirkung der durch einen Keramikschwinger in einer Kompressionskammer bewirkten Tintenbewegung. In einer besonderen Ausführung weist das FIuidik-Bauelement zwei Kanäle auf, die in einen Zulaufkanal münden und deren andere Enden über Kompressionskammern in eine gemeinsame Auslaßdüse geführt sind. Der FlieQwiderstand beider M Kanäle ist gleich groß. Zur Erreichung der Diodenwirkung müssen beide Kompressionskammern gleichzeitig mit kurzen Drücken beaufschlagt werden. Ein Tintenmangel in der Saugphase nach dem Abschalten des Impulses an dem oder den Piezokristallen wird nicht ausgeglichen.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, bei Spritzköpfen dieser Ari einen Strömungsbc reich mit der in der Saugphase auf die Düse zufließender Tinte zu schaffen, dessen Rückwärtsströmung erst einsetzt, wenn der Tintenmeniskus in der Düse soweit stabilisiert ist, daß ein Lufteinschlage» verhindert wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch den Schöpfkanal nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1. Die Ansprüche 2 und 3 sind bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß der Schöpfkanal in gleicher Weise und mit den Kammern

und den übrigen Kanälen zugleich in den Spritzkopf

eingearbeitet werden kann. Durch die verringerte

Schwingbewegung des Meniskus wird von der Tinte

weniger Luft absorbiert, so daß die Austrocknungsge-

fahr während längerer Pausenzeiten vermindert wird.

Weiterhin wird ein Tintenaustausch bewirkt, indem Tinte aus Bereichen geringerer Fließströmung bewegt

wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch einen Tintenspritzkopf mit so dem Schöpfkanal nach der Erfindung,

F i g. 2 den Verlauf eines Signals an dem Druckerzeuger,

F i g. 3 die Entstehung eines Tropfens in Abhängigkeit von der Zeit,

Fig.4 ein Strömungsdiagramm von Tinte in der Kompressionskammer,

F i g. 5 ein Strömungsdiagramm von Tinte in der Düse und

F i g. 6 ein Strömungsdiagramm von Tinte in dem Schöpfkanal.

Der Tintenspritzkopf der F i g. 1 ist in Plattenbauweise aufgebaut. Die Platte 1 , trägt einen Anschluß für eine Rohrleitung 2, die zu einem Tintenbehälter führt. Die Platten Ij und I3 weisen einen Zulaufkanal 3 auf, die Platten I₄ die Düse 4 und die Platten I₅, I₆ und I₇ die Kompressionskammer 5. Die Platte i_T trägt zudem eine Membran 6 und einen Keramikschwinger 7. Im Spritzzustand sind die Hohlräume, Zulaufkanal 3, Düse 4

und Kompressionskammer 5 tintegefüllt. In der Düse 4, die kapillarwirksam ist, steht ein Tintenmeniskus, Dieser verschließt im allgemeinen die Düse in ihrer Gesamtlänge. Wird nun eine Spannung an den Keramiksehwinger 7 gelegt, verkleinert sich die Kompressionskammer 5. Ein Rechtecksignal in der in F i g. 2 dargestellten Form führt zu einem derart starken Druckanstieg in der Tinte, daß diese tropfenförmig aus der Düse 4 geschossen wird. Die Saugphase wird eingeleitet durch Abschalten des Signals und führt dazu, daß sich die Membran 6 zurückstellt und es zu einem Vergrößern der Kompressionskammvir 5 kommt Hierbei wird frische Tinte über den Zulaufkanal 3 angesaugt, gleichzeitig schnellt aber der Tintenmeniskus in Richtung auf die Kompressionskammer, da auch aus dem Düsenbereich Tinte abgezogen wird. Die Platten Is, U und I7 weisen einen zusätzlichen Schöpfkanal 8 auf. Dieser Schöpfkanal 8 mündet in die Kompressionskammer 5 und in die Düse 4. Durch den erhöhten Fließwiderstand zwischen dem Mündungsbereich des Schöpfkanales 8 kommt es zu einem in Richtung auf die Düse gelenkten Tintenfluß. In der Saugphase des Spritzsystems wird dieser Fluß wesentlich später unterbrochen, so daß es zu einem Tintenüberschuß im Düsenbereich kommt (Fig.6, schraffiertes Feld III). Ein tangential in Tropfenschließrichtung in die Düse 4 mündender Schöpfkanal 8 wirkt einem Zurückweichen von Tinte bzw. Tintenmeniskus durch Gegenströmen von Tinte entgegen.

Anhand der Fig.2 bis 6 soll die Wirkung des Schöpfkanales näher erläutert werden. Die Trägheit der Tinte und der Membrane bewirkt einen versetzten Verlauf der Auslenkung der Membrane bzw. ihrer Rückstellung zu dem Rechteckimpuls des an den Keramikschwinger gelegten Signals in Fig. 2. Der Anstieg, wie auch der Abfall, der Impulsflanke ist steil und es wird angenommen, daß die Auslenkung der Membran einen hierzu vergleichsweise wesentlich abgeschwächteren Anstieg bzw. Abfall hat.

F i g. 3 zeigt die Tropfenbildung in Abhängigkeit von der Zeit. Wesentlich hierbei ist, daß der Tropfenabriß erfolgt, nachdem das Signal völlig gelöscht und auch die Membran in ihre Ausgangsstellung bereits zurückgekehrt ist. Zum Zeitpunkt des Rückkehrens der Membran in ihre Ausgangsstellung — Bereich der abfallenden Flanke des Signals — ist eine für die Tropfenbildung erforderliche Tintenmenge aus der Düse herausgeführt. Fig.4 zeigt die Fließgeschwindigkeit in der Kompressionskammer in Richtung auf die Düse (schraffiertes Feld I) nach dem Anlegen des Signals an den Keramikschwinger und die Fließgeschwindigkeit in Gegenrichtung (schraffiertes Feld II). Die schraffierten Flächenteile entsprechen der bewegten Tintenmenge. Hier, wie auch zu den noch offenen Figuren ist zu beachten, daß in jedem Fall weniger Tinte zurückgeführt wird und somit auch aus diesem Grunde die Geschwindigkeit herabgesetzt ist. Ein nahezu gleiches Bild vermittelt Fig.5. Dieses Diagramm spiegelt die Fließgeschwindigkeit in der Düse wieder. Durch den geringeren Querschnitt der Düse ist die ^r';eßgeschwindigkeit höher als in der Kompressionskarnmer. Die Tintenmengen sind infolge der unterschiedlichen Querschnitte von Düse und Kompressionskammer nicht miteinander vergleichbar. Jedoch ist auch hier wegen des Tropfenabrisses die zurückfließende Tintenmenge (schraffiertes Feld II) geringer als die in Richtung Düsenöffnung fließende Tintenmenge (schraffiertes Feld I).

F i g. 6 zeigt das Diagramm des Tintenfluises in dem Schöpfkanal. Das Zurückströmen der Tinte setzt zu einem wesentlich späteren Zeitpunkt ein als das Zurückströmen in der Düse. Es fließt noch vorübergehend Tinte in den Düsenbereich, so daß ein hier herrschender Unterdruck eingebaut wird. Die schraffierte Fläche III zeigt anteilsmäßig die Tintenmenge, die noch in den Düsenbereich geführt wird, während das Signal abgeschaltet wird und bevor der Rückstrom eintritt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   1, Einrichtung zum Ergänzen von Tinte in einer diese tropfenweise abgebenden Düse eines Tintenspritz-Schreibwerkes mit einer über einen Hauptkanal mit der Düse verbundenen Kompressionskammer, die mit einem Vorratsbehälter für die Tinte in Verbindung steht und einen Druckerzeuger aufweist zum Erzeugen kurzzeitiger Druckanstiege für den Tintenausstoß, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zum Hauptkanal ein Schöpfkanal (8) vorgesehen ist, der einerseits in die Kompressionskammer (5) und hier in einen Bereich mit im Vergleich zur Düse (4) großem Querschnitt und demzufolge geringerer Fließgeschwindigkeit und andererseits in die Düse und hier in einen Bereich mit im Vergleich zur Kompressionskammer kleinem Querschnitt und demzufolge großer Fließgeschwindigkeit mündet und daß der Schöpfkanal gegenüber dem Hauptkanafeinen erhöhten Fließwiderstand für die von der Kompressionskammer zur Düse und umgekehrt fließende Tinte aufweist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der Schöpfkanal (8) in die Kompressionskammer (5) und die Düse (4) senkrecht zur Fließrichtung der Tinte mündet.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schöpfkanal (8) tangential in Fließrichtung der Tinte für die Tropfenabgabe in die Düse (4) mündet.