DE2643566C3 - Düsendrucker, insbesondere fur ein Tintenspritz-Schreibwerk - Google Patents

Description

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

Durch die DE-OS 2132 082 ist ein Tintenspritz-Schreibwerk bekannt, bei dem einzelne Tintentropfen durch Volumenverdrängung aus einer Auslaßdüse einer Fluidkammer geschossen werden. Die Fluidkammer 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 Druck auch die Tendenz, Tinte zurück durch den Einlaßkanal gegen den Farbbehälter zu drängen. Um dieses Rückströmen zu begrenzen, ist eine genaue Abstimmung der Querschnitte 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 Flüssigkeitssäule 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 gleichmäßige Tintentropfen auszustoßen.

Bei dem Gegenstand des deutschen Patentes 22 10 512 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 Strömungswiderstand bei der Volumenverdrängung in der Fluidkammer durch ein Erregersystem zum Ausstoßen von Flüssigkeit s tropf en von der Kammer zum Zulaufkanal hin sehr groß und in der umgekehrten Richtung sehr klein. Diese Anordnung begrenzt zwar ein Rückströmen der Flüssigkeit bei Volumenverdrängung in den Einlaßkanal, aber es lassen sich hiermit bei hohen Schreibfrequenzen auch keine gleichmäßigen Tintentropfen erzeugen.

Im IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 14, Nr. 3, August 1971, Seite 914 ist ein Spritzkopf dargestellt, bei dem der Einlaßkanal während der Druckerzeugung in der Fluidkammer durch ein bewegbares Ventil geschlossen wird. Dieses Ventil ist über eine Feder mit der schwingenden Membran verbunden. 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

is Auslaßkanal ordnungsgemäß zu schließen.

Weiterhin zeigt die deutsche Auslegeschrift 23 11 383 eine Anordnung zum Reduzieren von Druckanstiegen und -abfallen in der Schreibflüssigkeit eines Tintenschreibwerkes. Hierbei ist zwar eine durch Strömung gesteuerte, diese Strömung unterbrechende Membran vorgesehen, weiche sich aber nicht auf eine Erhöhung der Richtwirkung der aus dem Austrittsdüsen ausgestoßenen Flüssigkeitsmengen bezieht Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Richtwirkung für die durch die Volumenverdrängung bewirkte Flüssigkeitsbewegung derart zu erhöhen, daß stets gleichmäßige Tintentropfen aus den Auslaßdüsen ausgestoßen werden. Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch angegebene Erfindung gelöst Durch den variablen Prallplattenabstand ist es nun möglich, einerseits gleichmäßige Tintentröpfchen aus der Auslaßdüse auszustoßen und andererseits ein schnelles Nachfüllen der Tinte in die Kompressionskammer zu ermöglichen.

Erläuterung der Erfindung

Die Erfindung wird anhand von zwei Ausführungsbeispiele näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels, wobei die Prallplatte eine schwenkbare Platte ist und

Fig.2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels.

In der F i g. 1 ist ein Tintenspritzkopf für ein Schreibwerk schematisch dargestellt, wobei eine mit tintengefüllte Kammer 1 durch eine Membran 3 flüssigkeitsdicht abgedeckt ist Diese Membran 3 ist mit einem piezoelektrischen Kristall 5 verbunden, welcher beim Anlegen einer Spannung über die Leitungsdrähte 7, 9 von einer Signalquelle 11 einen kurzzeitigen Druckimpuls auf die Flüssigkeit der Kammer 1 ausübt Die Kompressionskammer 1 ist über einen Verbindungskanal 13 mit einer zweiten Kammer 15 fließverbunden, welche einerseits eine Austrittsdüse 17 und andererseits eine als Zulauf ausgebildete Eintrittsdüse 19 aufweist Diese Eintrittsdüse 19 mündet in einem Zulaufkanal 21, welcher mit einem nicht dargestellten Tintenvorratsbehälter in Fließverbindung steht In dem Zulaufkanal 21 ist eine Platte 23 um eine Achse 25 schwenkbar. In dem Zulaufkanal mündet ebenfalls eine Öffnung 27 eines Verbindungskanals 29, welche mit der Eintrittsdüse 19 in einer Flucht liegt Die Öffnung 27 dieses Verbindungskanals 29 ist größer, z. B. 4 χ größer als die Öffnung der Eintrittsdüse 19. Der Verbindungs- <i5 kanal 29 ist andererseits mit der Kompressionskammer 1 verbunden. Die als Prallplatte ausgebildete Platte 23 sperrt in der Ruhestellung die Öffnung 27 und in ihrer Arbeitsstellung die Eintrittsdüse 19 flüssigkeitsdicht ab.

Werden von der Signalquelle 11 Spannungsimpulse über die Leitungsdrähte 7,9 auf die elektromechanische Wandlereinrichtung 3, 5 gegeben, so biegt sich der Piezokristall 5 nach innen durch und übt einen kurzzeitigen Druckimpuls auf die Flüssigkeit in der Kammer 1 aus. Die in der Kammer 1 erzeugten Druckimpulse gelangen einerseits übe; den Verbindungskanal 29 zur öffnung 27, wodurch die Prallplatte 23 in dem Zulaufkanal 21 verschwenkt und zur Anlage mit der Eintrittsdüse 19 gebracht wird, siehe strichpunktierte Darstellung in Fig. 1. Gleichzeitig gelangen die Druckimpulse über den Verbindungskanal 13 in die Kammer 15, wodurch ein Tintentropfen aus der Austrittsdüse 17 ausgestoßen wird. Die Eintrittsdüse 19 soll bereits abgesperrt sein, wenn der Tintentropfen aus der Austrittsdüse 17 ausgestoßen wird. Da hierbei keine Tinte aus der Kammer 15 mehr zum Zulaufkanal 21 durch die Eintrittsdüse 19 fließen kann, werden immer gleichmäßige Tintentropfen erzeugt Beim Zurückschwingen des elektromechanischen Wandlers 3, 5 in seine Ausgangslage entsteht ein Unterdruck in den Kammern 1 und 15 und den Verbindungskanälen 13 und 29, wobei zunächst Tinte in den Verbindungskanal 29 aus dem Zulaufkanal 21 nachgesaugt wird. Sobald die Prallplatte 23 sich von der Eintrittsdüse abhebt, wird auch Tinte direkt durch die Eintrittsdüse 19 in die Kammer 15 nachgesaugt. Während dieses Saugvorganges muß die Kapillarkraft der Tinte in der Austrittsdüse 17 so groß sein, daß keine Luft in die Kammer 15 gelangt Durch den variablen Prallplattenabstand wird beim Ausstoßvorgang ein unendlich großer Strömungs widerstand von der Kammer 15 zum Zulaufkanal 21 und beim Saugvorgang ein sehr kleiner Widerstand vom Zulaufkanal 21 zu der Kammer 15 erzeugt Hierdurch ist es möglich, daß selbst bei hohen Spritzfrequenzen noch gleichmäßige Tintentropfen erzeugt werden.

Im Rahmen der Erfindung ist es selbstverständlich auch möglich, statt einer elektromechanischen Wandlereinrichtung 3,5 gemäß F i g. 1 zwei elektromechanische Wandlereinrichtungen 31, 33 und 35, 37 vorzusehen, siehe Fig.2. Die beiden elektromechanischen Wandlereinrichtungen 31, 33 und 35, 37 werden über Leitungsdrähte 39, 41, 43, 45 von einer gemeinsamen Signalquelle 47 gleichzeitig beaufschlagt. Die elektromechanische Wandlereinrichtung 35, 37 beaufschlagt eine Flüssigkeitskammer 49, welche mit einem Verbindungskanal 51 fließverbunden ist. Dieser Verbindungskanal 51 ist andererseits durch eine elastisch ausgebildete Membran 53 flüssigkeitsdicht abgedeckt, Diese Membran 53 ist in einem Zulaufkanal 55 zu einem nicht dargestellten Tintenvorratsbehälter bewegbar angeordnet Gegenüber der Membran 53 ist eine Eintrittsdüse 57 von dem Zulaufkanal 55 zu einer Kammer 59 angeordnet welche über einen Verbindungskanal 61 mit einer Kompressionskammer 63 fließverbunden ist Die Kompressionskammer ist durch den elektromechanischen Wandler 31, 33 beaufschlagbar. Die Kammer 59 enthält auf dem der Eintrittsdüse 57 gegenüberliegenden Ende eine Austrittsdüse 65.

Werden nun Spannungsimpulse von der Signalquelle 47 auf die beiden elektromechanischen Wandlereinrichtungen 31, 33 und 35, 37 gegeben, so werden Druckimpulse auf die Flüssigkeiten in den Kammern 49 und 63 gegeben. Durch die aus der Kompressionskammer 43 in den Verbindungskanal 51 verdrängte Flüssigkeit wird die Membran aus der ausgezogenen Darstellung in die strichpunktierte Darstellung gemäß Fig.2 bewegt Hierbei wird die Eintrittsdüse 57 verschlossen. Hierdurch wird eine erhöhte Richtwirkung der aus der Kammer 59 ausgestoßenen Tintentropfen erzielt Bei der Rückschwingung der beiden elektromechanischen Wandlereinrichtungen 31, 33 und 35, 37 wird die Eintrittsdüse 57 sofort durch die Membran 53 freigegeben, so daß Flüssigkeit aus dem Zulaufkanal in die Kompressionskammern 65 und 63 eingesaugt werden kann. Durch den variablen Abstand der Prallplatte — Membran 53 — und der Düse — Eintrittsdüse 57 — werden beim Ausstoßvorgang immer gleichmäßige Tintentröpfchen aus der Auslaßdüse 65 gestoßen, da an der Eintrittsdüse 57 ein immer gleichmäßig hoher Strömungswiderstand von der Kammer 59 zu dem Zulaufkanal 55 vorhanden ist. Durch die schlagartige Freigabe der Eintrittsdüse durch die Membran 53 beim Saugvorgang wird der Strömungswiderstand von dem Zulaufkanal 55 zu der Kammer 59 sehr klein. Hierdurch wird ein schnelles Nachfließen der aus der Austrittsdüse 65 ausgestoßenen Flüssigkeitsmenge erzielt

Da der Steuerdruck beim Ausstoßen eines Flüssigkeitstropfens aus den Auslaßdüsen ein Maximum annimmt, wird ein hoher Wirkungsgrad erzielt. Die Steuerung des Prallplattenabstandes übernimmt in einfachster Weise der vom elektromechanischen Wandler aufgebaute Druck.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Düsendrucker, insbesondere für ein Tintenspritz-Schreibwerk, mit einer Kammer, die eine dem zu bedruckenden Papier zugewandte Austrittsdüse und einen Zulauf für die aus einem Vorratsbehälter kommende flüssige Materie aufweist und deren Volumen durch von einem elektromechanischen Wandler kurzzeitig erzeugte Druckstöße veränderbar ist, wobei in der Einmündungsstelle des Zulaufkaaals für die flüssige Materie ein Düse-Prallplatte-System angeordnet ist, dessen Strömungswiderstand von der Kammer zum Zulaufkanal hin sehr groß und in der umgekehrten Richtung sehr klein ist, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Zulaufkanal (21,55) angeordnete Prallplatte (23, 53) gegenüber der Eintrittsdüse (19, 57) der Kammer (IS) abstandsverändernd angeordnet ist, und daß auf der der Eintrittsdüse (19, 57) der Kammer (15) abgewandten Seite der Prallplatte (23, 53) ein die Öffnung eines zweiten Verbindungskanais (29,51) zum elektromechanischen Wandler (3,5,35, 37) vorgesehen ist, wobei diese Öffnung (27, 52) größer als die der Eintrittsdüse (19, 57) ist und die Abstandsveränderung durch die unterschiedlichen Druckverhältnisse an Eintrittsdüse (19, 57) und Öffnung (27,52) des zweiten Verbindungskanals (29, 51) bewirkt wird.