DE2808429C2

DE2808429C2 - Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung mit mehreren Aufzeichnungsköpfen

Info

Publication number: DE2808429C2
Application number: DE19782808429
Authority: DE
Inventors: Leonhard 8901 Stadtbergen Bader; Frank Dr.-Ing. Gießner; Helmut Dipl.-Ing. 8900 Augsburg Weber
Original assignee: NCR Corp
Current assignee: NCR Voyix Corp
Priority date: 1978-02-27
Filing date: 1978-02-27
Publication date: 1982-08-19
Also published as: CA1126086A; GB2014911A; GB2014911B; FR2418086B1; FR2418086A1; JPS54123953A; DE2808429A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Tintenstrahlaufzeich- * nungsvorrichtung mit mehreren Aufzeichnungsköpfen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-AS 14 24 827 ist eine derartige Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung bekannt, bei der die Druckköpfe in den Körper eines gemeinsamen Tintenzuführungsrohrs hineingesteckt sind, dessen einem Ende von einem stationären Vorratsbehälter Tinte über einen flexiblen Schlauch zugeführt wird.

Eine ähnliche Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung zeigt DE-OS 25 39 983. Bei dieser Vorrichtung sind die Druckköpfe auf einem beweglichen Wagen angebracht und Tinte wird den Druckköpfen von einem ortsfesten Vorratsbehälter über eine schlauchartige flexible Versorgungsleitung zugeführt.

Der Nachteil bekannter Anordnungen besteht darin, daß sich die Tintenzuführleitung zumindest teilweise in Bewegungsrichtung der Druckköpfe erstreckt, so daß hohe Beschleunigungen in der in der Versorgungsleitung fließenden Flüssigkeit auftreten, insbesondere beim Umkehr der Druckkopfbewegung. Derartige Beschleunigungen können Meniskusschwingungen in den Düsen der Druckköpfe hervorrufen, was zur Bildung von Luftblasen und damit zu Fehldrucken führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung aufzuzeigen, bei der die durch Strömung in den Zuleitungen hervorgerufene Gefahr von Meniskusschwankungen und Lufteinschlüssen vermieden wird und mit der somit eine höhere Schreibgeschwindigkeit möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung mit den Merkmalen des Kennzeichens des Patentanspruchs 1 gelöst.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung ist im Unteranspruch gekennzeichnet.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß beim Umkehren des die Schreibelemente tragenden Schlittens die auftretenden Beschleunigungen in den beweglichen Zuleitungen besonders ungünstige Einflüsse auf die Funktionsfähigkeit des Kopfes ausüben. Diese negativen Auswirkungen wurden durch die erfindungsgemäße Anordnung der beweglichen Zuleitungen weitgehend eliminiert Neben der vorteilhaften Zuführung des Timenflusses zu den einzelnen Schreibelementen wird insbesondere die Schreibgeschwindigkeit dadu.-ch erhöht daß durch die Anordnung von mehreren ίο Schreibelementen in Zeilenrichtung eines zu bedruckenden Aufzeichnungsträgers und deren ausreichende Längendimensionierung der Verschwenkwinkel der beweglichen Zuleitungen klein gehalten werden kann. Somit entsteht praktisch keine bzw. nur eine sehr geringe horizontale Beschleunigung in den beweglichen Tintenzuleitungen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels im einzelnen beschrieben, wobei Bezug auf die Zeichnungen genommen wird. In diesen zeigt

F i g. 1 eine vereinfachte perspektivische Darstellung einer Tintenstrahtaufzeichnungsvorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig.2 eine vergrößerte Darstellung der in den Vorrichtungen gemäß Fig. 1 verwendeten Schreibelementen sowie deren Anordnung und

F i g. 3 eine vergrößerte Schnittdarstellur.g der in den Vorrichtungen gemäß Fig. 1—2 verwendeten Schreibelemente

Die in F i g. 1 perspektivisch dargestellte Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung besteht aus einem Gehäuse 1. Im Innern des Gehäuses sind ein rechtes Seitenteil 2 und ein linkes Seitenteil 3 zu sehen, die in üblicher Weise mit dem Gehäuse 1 verbunden, z. B. verschweißt, sind und in denen die in der Vorrichtung benötigten Teile gelagert oder in üblicher Weise befestigt sind. Aus Gründen der besseren Übersicht wurden die für die Erfindung nicht unmittelbar wesentlichen Teile, wie Antriebsvorrichtungen usw., weggelassen.

Bei gleichen, in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigten Teilen wurden jeweils dieselben Bezugszeichen verwendet.

In F i g. 1 ist in einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung zwischen den Seitenteilen 2 und 3 eine Walze 10 angeordnet, die über eine rechte Welle 5 und eine linke Welle 4 (Fig.2) in den Seitenteilen 2 und 3 drehbar gelagert ist. Die Walze 10 kann mit Hilfe eines Handrades 24 von Hand oder mittels einer nicht gezeigten Antriebsvorrichtung über ein Antriebsrad 6 automatisch gedreht werden, wodurch ein Aufzeichnungsträger 26 von einer Vorratsrolle 25 im hinteren Teil der Vorrichtung über die Walze 10 bewegt wird, so daß der Aufzeichnungsträger 26 durch Aufzeichnungsköpfe 20, 21, 22 und 23, die auf einem quer zur Transportrichtung 40 des Aufzeichnungsträgers bewegbaren Träger 9 angeordnet sind, bedruckt werden kann. Der als Schlitten ausgebildete Träger 9 kann durch allgemein bekannte Antriebsmittel, ζ. Β. durch einen Antriebsmotor, auf Führungsstangen 14 und 15 in Zeilenrichtung, d. h. quer zur Transportrichtung 40 des Aufzeichnungsträgers 26, hin- und herbewegt werden. Die Führungsstangen 14 und 15 für den Träger 9 sind ebenfalls in den Seitenteilen 2 und 3 befestigt

Der Aufzeichnungsträger 26 wird durch Andruckrollen 11 und 12 gegen die Walze 10 gedrückt, wodurch eine gute Anlage und ein sicherer Transport des Aufzeichnungsträgers 26 gewährleistet ist. Die Andruckrollen 11 und 12 sind drehbar auf einer Achse 13

angeordnet, die mit ihrem linken Ende an dem Seitenteil 3 und mit ihrem rechten Ende über ein U-förmig gebogenes Teil an der Welle 5 befestigt ist Die Aufzeichnungsköpfe 2ö,21, 22 und 23 sind in im Träger 9 vorgesehenen Bohrungen eingesetzt, z. B. eingeklebt, so daß jeweils die Düsen 28 (F i g. 3) der Aufzeichnungsköpfe gegenüber dem zu bedruckend -1 Aufzeichnungsträger 26 zu liegen kommen. Die Versorgung der Aufzeichnungsköpfe 20, 21, 22, 23 mit Tinte erfolgt durch einen an dem rechten Seitenteil 2 befestigten Vorratsbehälter 7, von dem eine gemeinsame stationäre Zuleitung 8 wegführt. Die gemeinsame stationäre Zuleitung 8 weist Abzweigungen 42, 43, 44 und 45 auf, die mit jeweils einer zu einem der Schreibelemente 20, 21,22,23 führenden beweglichen Zuleitungen 16,17,18 und 19 verbunden sind. Die beweglichen Zuleitungen 16,

17, 18, 19 sind mit den Aufzeichnungsköpfen 20, 21, 22, 23 über Anschlußstücke 46,47,48 und 49 verbunden.

Die gemeinsame stationäre Zuleitung 8 besteht in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel beispielsweise aus einem Metallrohr von ausreichender Stabilität. Fails eine erhöhte Lagestabilität gewünscht wird, kann der untere horizontal verlaufende Teil der gemeinsamen stationären Zuleitung 8 z. B. mit einer stabilen Schiene verbunden werden, die ihrerseits am Boden des Gehäuses 1 befestigt werden kann (nicht gezeigt). Die Anschlußstücke 46, 47, 48, 49 und die Abzweigungen 42, 43, 44 und 45 bestehen ebenfalls aus Metallrohren, so daß auf diese in einfacher Weise die beweglichen Zuleitungen 16,17,18,19, die beispielsweise aus flexiblen PVC-Schläuchen bestehen können, aufsteckbar sind. Die beweglichen Zuleitungen 16 17,

18, 19 ermöglichen eine Bewegung des Trägers 9 mit den auf diesen angeordneten Aufzeichnungsköpfen auf den Führungsstangen 14 und 15 in Zeilenrichtung des Aufzeichnungsträgers 26. Die infolge dieser Bewegung auftretenden Längenänderungen bzw. Abstandsänderungen zwischen den bewegbaren Aufzeichnungsköpfen 20,21,22,23 und den stationären Abzweigungen 42, 43, 44, 45 können somit von den flexiblen Zuleitungen 16,17,18,19 aufgenommen werden. Die Bedeutung des Tintenzuleitungssystems wird nachfolgend im Zusammenhang mit F i g. 2 im einzelnen beschrieben. Zunächst wird jedoch anhand von F i g. 3 eines der in den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen verwendeten Aufzeichnungsköpfe, z. B. 20, im einzelnen beschrieben.

Der in F i g. 3 gezeigte Aufzeichnungskopf 20 kann, wie bereits dargelegt, in einer Bohrung des Trägers 9 (F i g. 1,2) so angeordnet sein, daß er mit seiner Düse 28 mit einem Abstand von beispielsweise 1 mm gegenüber dem zu bedruckenden Aufzeichnungsträger 26 zu liegen kommt. Dabei ragt das hintere Ende, an dem die Antriebsteile des Aufzeichnungskopfes angeordnet sind, so aus dem Träger 9 (Fig. 1, 2) heraus, daß die dem Aufzeichnungskopf 20 zugeordnete flexible Zuleitung 16 mit einem Anschlußstück 46 des Aufzeichnungskopfes 20 verbunden werden kann.

Jedem der Aufzeichnungsköpfe 20, 21, 22, 23, die in den Ausführungsbeispielen gemäß F i g. 1 und 2 gezeigt sind, ist vorzugsweise ein Tintenzwischenbehälter zugeordnet Aus Gründen der Übersicht wurden in den F i g. 1 und 2 diese Zwischenbehälter nicht dargestellt, sondern lediglich bei der vergrößerten und detaillierteren Schnittdarstellung des Aufzeichnungskopfes 20 in F i g. 3 für eine Ausführungsform gemäß F i g. 1 und 2 gezeigt Dieser Zwischenbehälter kann beispielsweise aus einem massiven kleinen Gefäß 46a bestehen, an dessen unterem Teil ein in den Aufzeichnungskopf 20 einmündendes Metallrohr 46Zj befestigt ist Der Zwischenbehälter 46a >veist an seinem oberen Teil ein weiteres Metallrohr 46 auf, über das, wie bereits im Zusammenhang mit der Erläuterung von Fig. 1 gesagt wurde, auf einfache Weise der Kunststoffschlauch 16 (Fig. 1,3) übergezogen werden kann. Der Zwischenbehälter 46a ist stets mit Tinte gefüllt, wobei der Tintenflüssigkeitspegel oberhalb der Einmündung des Rohres 466 liegt Der Zwischenbehälter 46a muß luftdicht abgeschlossen sein, so daß der über dem Tintenflüssigkeitspegel stehende Luftraum als Dämpfungspolster wirken kann. Durch die Anordnung eines Zwischenbehälters für jeden der Aufzeichnungsköpfe 20, 21, 22, 23 wird die Aufzeichnungsvorrichtung wesentlich beschleunigungsunempfindlicher, so daß Beschleunigungswerte über 10 g unschädlich sind.

Der Aufzeichnungskopf 20 in Fig.3 besteht aus einem Kunststoffteil 30, das mit einem Metallteil 31, z. B. durch ein geeignetes Klebemittel, verbunden ist. Das Kunststoffteil 30 enthält eine eingegossene Düsenplatte 27, die eine Düsenöffnung 28 aufweist. Im Metallteil 31 ist ein Zulaufkanal 38 vorgesehen, in den das Rohr 466 einmündet Der Zulaufkanal 38 mündet in einen Kapillarraum 39, der durch eine Membrane 37 hermetisch abgeschlossen ist Die Membrane 37 ist mit einem Piezo-Kristall 36 verbunden, an das über Leitungen 34 und 35 die an Eingangsklemmen 32 und 33 angelegte Spannungsimpulse zugeführt werden.

Durch Erregung des Piezo-Kristalles 36 wird bewirkt, daß sich dieses und somit auch die Membrane 37 verbiegen (gestrichelte Linien), wodurch in dem Kapillarraum 39 und in dem zwischen der Düse 28 und dem Kapillarraum 39 verlaufenden Düsenkanal 29 Druckerhöhungen entstehen. Beim Erreichen eines bestimmten Überdruckes löst sich aus der Düse 28 mit hoher Geschwindigkeit ein Tintentropfen, der auf den Aufzeichnungsträger 26 gelangt.

Durch das jeweils einem Druckmaximuni folgende Druckminimum wird der Aufzeichnungskopf 20 über den Zulauf 38, den Zwischenbehälter 46a und die beweglichen bzw. stationären Zuleitungen 16 bzw. 8 (Fig. 1 und 2) aus dem Vorratsbehälter 7 automatisch mit Tinte versorgt.

Falls aus Stabilitätsgründen es notwendig ist, kann der beispielsweise aus einem Metall- oder einem Kunststoffgefäß bestehende Zwischenbehälter 46a mit herkömmlichen Befestigungsmitteln, z. B. durch eine Schelle, an dem Träger 9 (Fig. 1, 2) befestigt werden (nicht gezeigt).

Im folgenden wird anhand von F i g. 2 das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip im einzelnen beschrieben. Wie bereits dargelegt, sind in den F i g. 1,2 und 3 jeweils für identische Teile dieselben Bezugszeichen verwendet worden. In F i g. 2 sind lediglich die für die Beschreibung des der Erfindung zugrundeliegenden Prinzips erforderlichen Teile gezeigt. Wie bereits dargelegt, erfolgt die Tintenzuführung zu den Aufzeichnungsköpfen 20, 21, 22, 23 von einem an dem rechten Seitenteil 2 der Vorrichtung 1 befestigten Vorratsbehälter 7 über eine gemeinsame stationäre Zuleitung 8. Die gemeinsame stationäre Zuleitung 8 besteht aus einem starren Metallrohr und weist ebenfalls aus Metallrohren bestehende Abzweigungen bzw. Anschlußstellen 42,43, 44, 45 auf. In der Ruhestellung, d. h. wenn sich der Träger 9 in einer mittleren Position über der Walze 10 befindet, liegen die Anschlußstellen 42, 43, 44, 45 unmittelbar unterhalb der jeweiligen diesen zugeordneten Aufzeichnungsköpfe 20, 21, 22, 23. In diesem Fall

besteht jeweils zwischen den einzelnen beweglichen Zuleitungen 16, 17, 18, 19 und der gemeinsamen stationären Zuleitung 8 ein Winkel von 90°. Die Aufzeichnungsköpfe 20, 21, 22, 23 sind mit einem Abstand d (F i g. 2) auf dem Träger 9 angeordnet. Der Träger 9 kann jeweils entlang der Führungsstangen 14 und 15 mindestens um den Abstand d bewegt werden, so daß mit den Aufzeichnungsköpfen 20, 21, 22, 23 jeder Punkt entlang einer quer zur Transportrichtung (Pfeil 40) des Aufzeichnungsträgers 26 verlaufenden Linie bedruckt werden kann. Wenn der Aufzeichnungsträger in entsprechender Weise entlang des Pfeiles 40 bewegt wird, so kann durch die Bewegung und die individuelle Ansteuerung der Aufzeichnungsköpfe 20, 21, 22, 23 auf dem Aufzeichnungsträger 26 jedes gewünschte Druckmuster, z. B. Buchstaben, Zahlen oder Grafiken, erzeugt werden.

Wie bereits gesagt, bestehen die beweglichen Zuleitungen 16,17,18,19 aus flexiblen Schläuchen, z. B. aus PVC-Schläuchen, so daß bei einer Bewegung des Trägers 9 nach links (F i g. 2) quer zur Transportrichtung des Aufzeichnungsträgers 26 eine Verschwenkung der beweglichen Leitungen 16 bis 19 um den Winkel α nach links erfolgt. In F i g. 2 sind die Aufzeichnungsköpfe 20, 21, 22, 23 in dieser linken Schreibposition gezeigt. Werden die Aufzeichnungsköpfe 20, 21, 22, 23 in die rechte äußere Lage bewegt, so beträgt der maximale Verschwenkwinkel der beweglichen Leitungen 16, 17, 18, 19 insgesamt 2 χ α. Durch diese Art der Tintenzuführungen gemäß der Erfindung über die beweglichen Leitungen 16, 17, 18, 19 wird die entstehende Beschleunigung unter Einhaltung eines kleinen Verschwenkwinkels λ wesentlich reduziert, da die Zuführung der Flüssigkeit von der gemeinsamen stationären Zuleitung 8 zu den Aufzeichnungsköpfen 20, 21, 22, 23 nicht über Leitungsteile erfolgt, die in Bewegungsrichtung der Aufzeichnungsköpfe 20, 21,22, 23 liegen. Je kleiner der Verschwenkwinkel α gewählt wird, desto beschleunigungsfester, d. h. beschleunigungsunempfindlicher, wird die Aufzeichnungsvorrichtung. Der Verschwenkwinkel öl wird bei gleichbleibendem Abstand d der Aufzeichnungsköpfe 20, 21, 22, 23 mit steigender Länge der beweglichen Zuleitungen* kleiner. Das gleiche gilt bei gleichbleibender Länge der beweglichen Zuleitungen 16, 17, 18, 19 und bei kleiner werdendem Absland der Aufzeichnungsköpfe. Letzteres kann beispielsweise durch die Erhöhung der Anzahl der Aufzeichnungsköpfe auf dem Träger 9 ermöglicht werden.

Das der Erfindung zugrundeliegende Wirkungsprinzip liegt somit darin, daß der Tintenzufluß zu den Aufzeichnungsköpfen, bezogen auf deren Bewegungsrichtung, möglichst annähernd unter einem Winkel von 90° erfolgt. Versuche haben gezeigt, daß die Beschleunigungsfestigkeit des Drucksystems beispielsweise bei einer Gesamtverschwenkung der Leitungen 16, 17, 18, 19 um 11° um mehr als das Dreifache, bezogen auf eine horizontale Leitungsführung, steigt Die hohen Beschleunigungswerte entstehen, wie bereits gesagt, insbesondere an den Richtungsumkehrpunkten des Trägers 9 bzw. der Aufzeichnungsköpfe 20,21,22,23.

Die Lage der Aufzeichnungsköpfe 20, 21, 22, 23 und die Anordnung der Tintenkanäle 29 (F i g. 3) in diesen ist so gewählt, daß die Kanäle in den Aufzeichnungsköpfen, bezogen auf deren Bewegungsrichtung, einen Winkel von 90° aufweisen, so daß in den Düsen bzw. Düsenkanälen selbst keine in Richtung der Kanalführung wirkenden Beschleunigungskräfte entstehen.

Anstelle der in den Fig. 1, 2 und 3 verwendeten Aufzeichnungsköpfe 20, 21, 22, 23 mit jeweils einer Düse können auch Mehrdüsenköpfe verwendet werden. In diesem Fall ist es lediglich erforderlich, daß die jeweilige bewegliche Zuleitung 16,17,18,19 mit ihrem schwenkenden Ende an den Zulaufkanal eines jeden anstelle der Eindüsenschreibelemente an dem Träger 9 in geeigneter Weise befestigten Mehriachdüsendruckkopf angeschlossen wird. Bei dieser Verwendung der genannten Mehrfachdüsendruckköpfe erübrigt sich die Verwendung von Zwischenbehältern 46a (F i g. 3), da die genannten Mehrfachdüsendruckköpfe bereits im Druckkopf integrierte Zwischenbehälter aufweisen können.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung mit mehreren in Zeilenrichtung in Abstand voneinander angeordneten und in Zeilenrichtung zum Druck auf einem Aufzeichnungsträger bewegbaren Aufzeichnungsköpfen und mit einem ortsfest angeordneten Vorratsbehälter zur Versorgung der Druckköpfe mit Tinte, dadurch gekennzeichnet, daß der Tintenzufluß zu den Druckköpfen (20 bis 23) über eine stationäre Zuleitung (8) erfolgt, die sich im wesentlichen über die gesamte Druckbreite erstreckt und von der jeder Druckkopf (20 bis 23) über eine entsprechende bewegliche Zuleitung (16 bis 19) versorgt wird, welche jeweils verschwenkbar mit der ortsfesten Zuleitung (8) in Höhe der Mittelstellung des jeweiligen Aufzeichnungskopfes (20 bis 23) mit der stationären Zuleitung (8) verbunden ist derart, daß während der Bewegung der Druckköpfe (20 bis 23) in Zeilenrichtung die Schwenkbewegung der beweglichen Zuleitungen (16 bis 19) in Zeilenrichtung möglichst klein ist.

2. Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stationäre Zuleitung (8) den ortsfesten Vorratsbehälter (7) darstellt.