DE2722244A1

DE2722244A1 - Stroemungsdruckregler

Info

Publication number: DE2722244A1
Application number: DE19772722244
Authority: DE
Inventors: Francis James Perry; Anthony Vesci
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1976-05-24
Filing date: 1977-05-17
Publication date: 1977-12-01
Also published as: FR2353095A1; CA1054061A; JPS596405B2; DE2722244C3; US4089007A; IT1115464B; BR7703230A; DE2722244B2; FR2353095B1; JPS52143393A; GB1561322A

Description

Böblingen, den 12. Mai 1977 ki-nf/bue

Anmelderin:

International Business Machines Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung Aktenzeichen d. Anmelderin: SA 975 048

Vertreter:

Patentasseseor

Ingenieur (grad.) N. KIRCHHOF 7030 Böblingen

Bezeichnung:

Strömungsdruckregler

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Die Erfindung betrifft eine im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebene Art eines digitalen Strömungsdruckreglers.

Tintenstrahldrucker erfordern einen relativ hohen Tinten- I druck und eine relativ niedrige Flußgeschwindigkeit der Tinte. Bei einem derartigen Tintenstrahldrucker (USA-Patentschrift 3 373 437) wird eine elektrisch leitfähige Tinte mit Druck aus einer Reihe von Düsen ausgestoßen und in gleiche Tröpfchen aufgelöst, die durch eine zugeordnete Ladeelektrode wahlweise aufgeladen werden. Die Ladeelektro- ^; den sind in einer Reihe in Übereinstimmung mit der Düsen-

reihe und von der letzteren beabstandet angeordnet, so daß die Tintenströme sie passieren müssen. Die Tropfen passieren hierauf ein elektrostatisches Ablenkfeld, wodurch jeder Tropfen um eine Entfernung abgelenkt wird, die von der ; Größe seiner Ladung abhängt. Die Tropfen können binär auf- \ geladen werden, so daß die ungeladenen Tropfen nicht abgelenkt werden und jenseits des Ablenkfeldes auf dem zu be- ^! druckenden Papier aufschlagen, während die aufgeladenen j Tropfen abgelenkt werden und in eine Auffangblende gelangen. j

Die in einem derartigen Tintenstrahldrucker verwendeten \ Düsen haben beispielsweise einen Durchmesser von 0,2 mm. Obwohl bis zu 100 oder mehr Düsen verwendet werden, ist der Gesamtdurchfluß immerhin noch sehr gering. Die für derartig niedrige Durchflußgeschwindigkeiten üblicherweise verwendeten Vorrichtungen stellen sogenannte Rückschlagventile dar. So wird beispielsweise in der USA-Patentschrift 3 761 953 ein System beschrieben, das einen Drucktank aufweist, dessen Einlaß größer ist als sein Auslaß, wodurch ein Auffüllen des Tankes verursacht wird, so daß die Tinte gegen eine Membran oder ein Ventil mit Druck gepreßt wird. Der gegenüberliegenden Seite der Membran wird Luft mit einen regulierten Druck zugeführt, wodurch die Membran so lange abdichtet, so lange der Druck der Tinte innerhalb des Gefäßes niedriger ist als der der Luft. Die Einlaßge-

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\ I

schwindigkelt der Tinte ist größer als die Auslaßgeschwindigkeit, so daß ab einem gewissen Punkt der Druck der Tinte ι innerhalb des Gefäßes den Luftdruck übersteigt, wodurch j die Membran oder das Ventil zum Druckabfall geöffnet wird.

Die Schwierigkeiten mit einem derartigen Rückschlagventil bestehen darin, daß nur der Maximaldruck reguliert wird und daß der Druckabfall beim öffnen des Ventiles relativ plötzlich erfolgt. Dieser plötzliche Druckabfall muß dann kompensiert werden durch andere gesteuerte Druckregulatoren oder Entspannungskammern. Deshalb werden derartige Ventilanordnungen sehr aufwendig, wenn die Flußgeschwindigkeit wie bei Tintenstrahldruckern sehr gering ist.

Es ist die Aufgabe der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung, einen Strömungsdruckregler zu schaffen, der bei niedrigen Flußgeschwindigkeiten weich arbeitet.

Weitere Merkmale der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Einzelheiten der Erfindung sind nachstehend anhand eines in den Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispieles beschrieben .

Es zeigen:

Fig. 1 ein Schema eines einen Druckregler aufweisenden Flüssigkeitsleitungssysterne und

Fig. 2 einen Druckregler in schaubildlicher Darstellung.

Die Pumpe 10 liefert über die Leitung 11 Tinte unter einem relativ hohen Druck. Die Leitung 11 ist mit dem Einlaß 12 des Mündungsblockes 13 verbunden. Der Einlaß 12 ist an ein

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T-Stück 14 angeschlossen, das die Tinte einer einstellbaren Düse 16 und einer Leitung 17 zuführt. Die Leitung 17 ist mit dem binär arbeitenden Magnetventil 18 verbunden, das seinerseits mit der Leitung 19 in Verbindung steht. Die Leitung 19 ist über den Einlaß 20 des Mündungsblockes 13 mit der binär einstellbaren Düse 22 verbunden. Die Ausgänge der Düsen 16 und 22 stehen über das T-Stück 24 miteinander in Verbindung und versorgen über den Auslaß 25 die Leitung 27. Die Leitung 27 ist mit dem Druckkopf 30 eines Tintenstrahldruckers und mit dem Druckfühler 32 verbunden. Der letztere ist mit dem Magnetventil 18 über die Leitung 33 elektrisch verbunden.

In einem Alternativaufbau befinden sich das Magnetventil 18 und die Leitungen 17 und 19 innerhalb des Mündungsblockes 13. Als weitere Alternative kommt eine Ausführung ohne Mündungsblock 13 in Frage, bei der die einstellbaren Düsen 16 und 22 und das Magnetventil 18 durch geeignete Leitungen miteinander verbunden sind.

Bei Tintenstrahldruckern wurde es als vorteilhaft gefunden, die binär einstellbare Düse 22 stromabwärts nach dem Magnetventil 18 anzuordnen, um den Schaltstoß der Ventilwirkung herabzusetzen.

Die Pumpe 10 erzeugt einen Druck von 5,6 at und der für den Tintenstrahldruckkopf erforderliche Druck beträgt ungefähr 1,12 at. Um diese Zustände zu erreichen, wird die einstellbare Düse 16 so eingestellt, daß während des Durchflusses durch diese Düse zum Druckkopf 30 der Differenzdruck auf der Leitung 27 1,12 at oder geringfügig geringer (z. B. um 0,007 at geringer) ist. Bei diesen Druckverhältnissen ist. das Magnetventil 18, das den Durchfluß durch die binär einstellbare Düse 22 steuert, geschlossen.

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Zu diesem Zeitpunkt ist der Druckfühler 32 so eingestellt,um einzuschalten und auf der Leitung 33 ein Signal zu erzeugen als Folge eines Druckabfalles auf 1,12 at und zur Beendigung des genannten Signales aufgrund eines Druckanstieges auf 1,13 at. Ein Signal auf der Leitung 33 erregt das Magnetventil 18, um Tinte in die Leitung 19 und zur binär einstellbaren Düse 22 zu lassen. Das Magnetventil 18 ist federbelastet, so daß nach Beendigung des Signales auf der Leitung 33 das Ventil schließt und so einen Fluß durch die binär

einstellbare Düse 22 verhindert. j

Unter Annahme, daß das Magnetventil 18 geschlossen ist, fließt Tinte von der Pumpe 10 aus nur durch die einstellbare Düse 16 zum Druckkopf 30. Der Druck auf der Leitung 27 wird deshalb allmählich auf 1,12 at absinken, d. h., auf den minimalen Arbeitsdruck. Wenn eine weitere Druckverminderung eintritt, sendet der Druckfühler 32 ein elektrisches Signal auf der Leitung 33, damit das Magnetventil 18 öffnet und der Tinte gestattet wird, durch die binär einstellbare Düse 22 zu fließen. Der zusätzliche Fluß wird allmählich ein An-

! heben des Druckes in der Leitung 27 verursachen. Die Geschwindigkeit dieses Druckanstieges kann verändert werden durch Verstellung einer Einstellschraube, welche die Größe der j binär einstellbaren Düse 22 bestimmt. Die Öffnung der binär

^; einstellbaren Düse 22 kann größer oder kleiner als die einstellbare Düse 16 sein oder von der selben Größe. Somit bestimmt die Größe den Bereich der Einstellung der Druckzunahmegeschwindigkeit. Bei Tintenstrahldruckern ist für den Strahlstart eine kurze Anstiegszeit erwünscht.

Die Einstellung der einstellbaren Düse 16 wirkt wie eine Steuerung der Geschwindigkeit, mit welcher der Ausgangsdruck abnimmt.

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Nach dem Erreichen des Maximaldruckes von 1,13 at beendet der Druckfühler 32 die Abgabe des Signales auf der Leitung 33 und gestattet so der Feder, das Magnetventil 18 zu schließen, wodurch der Tintenfluß durch die binär einstellbare Düse 22 abgeschnitten wird.

Eine nachfolgende Veränderung in der Tinte, welcher die Strahlt geschwindigkeit, die Viskosität der Tinte, die Filterbeschränkung, die Temperatur usw. beeinflussen kann, ist korn- ' pensierbar durch Veränderung der Druckgrenzen am Differenzialdruckfühler 32 durch ein Signal von einem periodischen Geschwindigkeitsfühler 40 auf der Leitung 41. Als eine Alternative kann das Magnetventil 18 direkt ausgeschaltet werden durch einen anderen Druckfühler, der konstant wirkt und die Charakteristik der Flüssigkeit wie die Stromgeschwindigkeit,

i die in Beziehung zum Tintendruck steht, abfühlt. _;

Der Mündungsblock 13 besitzt an seinem Einlaß 12 und seinem Auslaß 25 Gewinde und ebenso besitzen die Endabschnitte der Leitungen 17, 19 Gewinde 45 und 46. Der Einlaß 12 und der Auslaß 25 sind durch die Bohrung 47 miteinander verbunden. Das T-Stück 14 verbindet die Leitung 47 mit dem Gewinde 45 durch die Bohrung 48. In ähnlicher Weise verbindet das T-Stück 24 die Bohrung 47 mit dem Gewinde 46 durch die Bohrung 49. In die Bohrung 47 mündet die Bohrung 50, in welche der einstellbare Düsenstift 51 eingesetzt ist. In ähnlicher Weise mündet in die Bohrung 49 die Bohrung 52, in welche der einstellbare Düsenstift 53 eingesetzt ist.

Die Gewinde in den Endabschnitten der Bohrungen 48, 49 und 47 dienen zur üblichen Verbindung von Rohrleitungen mit dem Mündungsblock 13. Es können jedoch auch andere geeignete Verbindungseinrichtungen, beispielsweise Steckverbindungen, verwendet werden.

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In dem besonderen Ausführungsbeispiel besteht der Mündungsblock 13 aus Kunststoff, beispielsweise aus Acetal oder ^! Polypropylen, das zusammen verwendbar ist mit den Düsenstiften 51 und 53 aus Edelstahl. Die letzteren sind mit Preßsitz in ; die Bohrungen 50 und 52 eingesetzt und bilden dadurch eine Druckdichtung gegenüber der in den Leitungen 47 oder 49 befind-!· liehen Tinte. Die einstellbare Düse 16 erstreckt sich quer durch den DUsenstift 51 und die binär einstellbare Düse 22 quer durch den Düsenstift 53. Die Einstellung der Düsengröße wird erreicht lediglich durch Drehen des Kopfes 55 oder 56 des entsprechenden Düsenstiftes 51 oder 53, um Teile der Düsen 16 oder 22 im Block 13 zu schließen.

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Claims

272224A PATENTANSPRÜCHE

1. Ströraungsdruckregler, insbesondere für einen Tintenstrahldrucker, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer Förderpumpe (10) und der Arbeitsstation (30) für die Flüssigkeit zwei parallel geschaltete, einstellbare Düsen (16, 22) angeordnet sind und daß vor der einen (22) dieser Düsen (16, 22) ein Magnetventil (18) angeordnet ist, das steuerbar ist von einem Druckregler (32) aus, der nach der Parallelschaltung vor der Arbeitsstation (30) sich befindet.

2. Stömungsdruckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Mündungsblock (13) aus Kunststoff eine mit ihrem einen Ende an die Förderpumpe (10) und mit ihrem anderen Ende an die Arbeitsstation (30) angeschlossene Durchgangsbohrung (47) und zwei in dieselbe mündende und voneinander beabstandete Querbohrungen (48, 49) vorhanden sind, daß in den zwischen den letzteren liegenden Abschnitt der Durchgangsbohrung (47) und in die vom Auslaßende der Druchgangsbohrung (47) näher beabstandete Querbohrung (49)

je eine die jeweilige Bohrung (47 bzw. 49) durchquerende Sackbohrung (50 bzw. 52) mündet und daß in diesen Sackbohrungen (50, 52) je ein mit einer Düsenöffnung (10 bzw. 22) versehener Düsenstift (51, 53) mit Paßsitz gelagert ist.

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CJRiGiNAL INSPECTED