DE2835678A1

DE2835678A1 - Tintenstrahldruckkopf

Info

Publication number: DE2835678A1
Application number: DE19782835678
Authority: DE
Inventors: Charles L Cha; John A Robertson
Original assignee: Mead Corp
Current assignee: Mead Corp
Priority date: 1977-08-29
Filing date: 1978-08-14
Publication date: 1979-03-15
Also published as: IL54957A0; BE869487A; FR2401774A1; IL54957A; JPS5447649A; BR7805583A; GB2003429A; IT7868869A0; GB2003429B; SE7809033L; NL7806733A

Description

- 4 Patentanwälte 98 3 5

Dipl.-Ing. Dipl -Chem. Dipl.-Ing.

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsbergerstrasse 19

8 München 60

Unser Zeichen; M 1434 11.August 1978

TFfE MEAD CORPORATION
Mead World Headquarters
Courthouse Plaza Northeast
Dayton, Ohio 45463 , V.St.A.

Tintenstrahldruckkopf

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Tintenstrahldrucker und insbesondere auf Aufzeichnungsgeräte, in denen mehrere Tintentröpfchen durch mechanische Anregung erzeugt werden. Solche Aufzeichnungsgeräte sind in den USA-Patentschriften 3 373 437 und 3 560 641 beschrieben; bei diesen Geräten empfangen eine oder mehrere Lochreihen eine elektrisch leitende Aufzeichnungsflüssigkeit, beispielsweise eine Tinte auf Wasserbasis, aus einem unter Druck stehenden Flüssigkeitsverteileranschluß, und sie stoßen die Flüssigkeit in Reihen aus parallelen Tröpfchenströmen aus. Eine graphische Reproduktion wird durch selektives Laden und Ablenken von Tröpfchen in Jedem der Ströme und durch Aufbringen wenigstens eines der Tröpfchen auf einer sich bewegenden Bahn aus Druckmaterial erzielt.

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Jeder Tröpfchenstrom entsteht dann, wenn die leitende Flüssigkeit durch ein Loch fließt und einen Flüssigkeitsfaden bildet. Die Tröpfchen entstehen am Ende der Flüssigkeitsfäden. Wenn in der Nähe des Endes des Fadens eine Ladeelektrode angebracht wird, induziert ein an die Elektrode angelegtes Potential die Ansammlung einer Ladung an der Spitze des Flüssigkeitsfadens. Wenn sich ein- Tröpfchen von der Spitze des Fadens abspaltet, trägt es einen Teil dieser induzierten Ladung. Anschliessend durchläuft das Tröpfchen ein elektrostatisches .Feld, und es wird von diesem Feld um eine Strecke abgelenkt, die der Größe einer Tröpfchenladung proportional ist. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Tröpfchen in binärer Weise zur Durchführung eines Druckvorgangs oder eines Nichtdruckvorgangs aufgeladen;einige Tröpfchen werden aufgeladen und zu einer Fangvorrichtung abgelenkt, während andere Tröpfchen ungeladen bleiben und somit das Feld unbeeinflußt passieren und zu einer Druckbahn gelangen.

Es ist zu erkennen, daß es in einem solchen Aufzeichnungsgerät notwendig ist, -die Tröpfchenbildung mit höchster Präzision zu steuern. Bei der .Anwendung natürlicher Anregungsstörungen würden die Flüssigkeitsfäden die Neigung zeigen, unregelmässig in Tröpfchen mit verschiedenen Größen und mit unregelmässigen Abständen aufzuspalten. Das selektive Laden und Ablenken könnte nicht gleichmässig durchgeführt werden, so daß es nicht möglich wäre, Bilder mit annehmbarer Qualität zu drucken. Demgemäß wird eine Anregungsstörung an alle Flüssigkeitsströme mit fester Frequenz und konstanter Größe angelegt. Dies führt zu Folgen gleichmässig großer,

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in regelmässigem Abstand voneinander befindlicher Tröpfchen, so daß gute Aufzeichnungen ermöglicht werden. Eine solche Anordnung ist in der US-Patentschrift 3 586 907 dargestellt.. In dieser Anordnung wird die gesamte Druckschiene mittels eines Schallvibrators mechanisch angeregt.

Tröpfehenanr^gungsverfahren, bei denen die gesamte Druckschiene oder der Flüssigkeitsvorrat in Schwingungen versetzt wird, ergeben gleichmässige Tintentröpfchen, doch ändert sich die Tröpfchenanregung hinsichtlich der Phase unkontrollierbar und unvorhersehbar vcn Flüssigkeitsstrom zu Flüssigkeitsstrom. Dies verursacht eine zeitliche Ungewissheit in der Größenordnung einer Hälfte einer Tröpfchenwiederholungsperiode.Dabei ergab sich ein merklicher Tröpfchenaufbringungsfehler, der gleich der Bewegung der Druckbahn Während der Dauer einer halben Tröpfchenwiederholungsperiode war. Außerdem führte eine solche Tröpfchenanregung zu einer unvorhersehbaren Schwankung der Amplitude der /^nregungsenergie zwischen den Tröpfchenströmen und zu entsprechenden Schwankungen in der Länge der Flüssigkeitsfäden. Diese Schwankung der Fadenlänge kann einer Strecke entsprechen die bis zu +_ 3 Tröpfchenabständen beträgt. Es ist daher äußerst schwierig, die Ladeelektrode an einer Stelle nahe dem Ende des Flüssigkeitsfadens anzubringen. Zwischen den verschiedenen Tröpfchenströmen werden auch zeitliche Schwankungen eingeführt, da die Strecke, die die Tröpfchen fallen müssen, bevor sie auf die Druckbahn auftreffen, zwischen den einzelnen Strömen unterschiedlich sind. Die Tröpfchenflugzeiten sind unterschiedlich, so daß die Positionierung der Tröpfchen auf der Druckbahn nachteilig beeinflußt wird.

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In der US-PS 3 739 393 ist ein Tröpfchenanregungsverfahren beschrieben, bei dem zahlreiche Schwierigkeiten eliminiert werden, die bei der Tropfenanregung aufgetreten sind. Bei der in dieser Patentschrift beschriebenen Anregungsvorrichtung werden die Flüssigkeitsstrahlen von einer Wanderwelle angeregt, die sich längs der Lochplatte ausbreitet. Die Biegewellen laufen an jedem Loch vorbei und üben auf den zugehörigen Strahl eine Tröpfchenanregungsstörung aus. Bei diesem Verfahren werden unregelmässige Schwankungen der Flüssigkeitsfadenlängen beseitigt, und es wird eine Anregung mit hoher Güte.erzielt.

Eine Schwierigkeit des in dieser zuletzt genannten Patentschrift beschriebenen Verfahrens besteht darin, daß die Biegewellen gedämpft werden, wenn sie sich längs der Lochplatte bewegen. Dies führt zu einer fortlaufenden Verlängerung der Flüssigkeitsfäden, so daß der Faden am entfernten Ende der Lochplatte beträchtlich länger als" die Fäden sein kann, die nahe bei der Quelle der Biegewellenanregung liegen. Zur Beseitigung dieser unerwünschten Dämpfung der Biegewellen wird in der US-PS 2 882 505 ein Tintenstrahldrucker mit einer Lochplatte und einem Kopfaufbau vorgeschlagen, bei dem der Druckkopf schräg verläuft und bei dem die wirksame Breite der Lochplatte in Richtung der Bewegungsbahn der Biegewellen allmählich abnimmt. Da die vibrierende Masse allmählich verringert wird, Wird die für die Anwendung auf die Flüssigkeitsfäden verfügbare Energie gleichmässiger, so daß auch die Fadenlängen gleichmässiger bleiben.

Die Anregung der Tröpfchenbildung durch Anlegen einer Biegewelle an die Lochplatte bietet zwar beträchtliche Vorteile gegenüber einer Anregung durch Vibrieren des gesamten Druckkopfs, doch ist die Konstruktion der Lochplatte in einem solchen Drucker zwangsläufig hin-

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sichtlich der erforderlichen Vibrationseigenschaften eingeschränkt. Die Lochplatte muß ausreichend flexibel sein, damit sie von einem Wandler angeregt werden kann. Es ist daher möglich, daß für den Aufbau der Lochplatte gewisse Materialien nicht verwendet werden können, obgleich diese Materialien zur Erzeugung einer Platte mit den gewünschten präzisen Abmessungen, Formen und Abständen der Löcher leicht maschinell bearbeitet werden könnten.

Eine sich verringernde Lochplattenbreite kann in einer Anordnung, in der an die Lochplatte sich ausbreitende · Wellen angelegt werden, zwar eine gleichmässige Anregungsamplitude ergeben, doch gibt es maximale und minimale Lochplattenbreiten, die annehmbar sind. Wenn diese Maximal- und Minimalabmessungen überschritten werden, kann die Lochplatte in unerwünschter Weise mit Schwingungstypen in Richtung ihrer Breite vibrieren, und es können in Richtung der Plattenlänge Wellen reflektiert werden, wie in der US-PS 3 882 508 erläutert ist.

Die maximale Länge der Druckschiene kann weiter vergrößert werden, indem die Platte an einem mittleren Punkt mit Wellen angeregt wird, die sich in beiden Richtungen längs der Platte ausbreiten, wobei die Lochplatte in beiden Richtungen schmäler wird. Die Schwierigkeit bei diesem Verfahren besteht jedoch darin, daß der tatsächliche Punkt der mechanischen Anregung geringfügig gegen die Lochreihen versetzt sein muß. Eine Anregung der Lochplatte an einer Stelle, die nicht genau auf der Längsmittelachse liegt, führt zu einem unerwünschten Biegen. In der soeben erwähnten USA-Patentschrift wird vorgeschlagen, eine Lochplatte zu verwenden, die in der Nähe des Anregungspunktes verdickt ist, damit diese unerwünschten Biegeschwingungstypsn unterdrückt werden. Eine solche Ausführung kann bei der tatsächlichen Ver-

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wirklichung auf Schwierigkeiten stoßen.

Nach der Erfindung enthält ein Tintenstrahldruckkopf eine Lochplatte, in der mehrere längs einer Linie angeordnete Löcher gebildet sind. Ein Verteileranschluß steht mit den Löchern in Verbindung, und es sind Vorrichtungen vorgesehen, die die Lochplatte am Rand mit dem Verteileranschluß verbinden. Eine Biegeplatte steht mit dem Verteileranschluß in Verbindung, und sie bildet zusammen mit dem Verteileranschluß und der Lochplatte einen Flüssigkeitsvorratsbehälter. Die Biegeplatte' erstreckt sich parallel zu der Lochplatte in Längsrichtung zu diesem Torratsbehälter. Dem FlUssigkeitsvorratsbehälter wird Tinte mit einem Druck zugeführt, der ausreicht, die Tinte durch die Löcher zu pressen und eine Reihe aus Flüssigkeitsstrahlen zu erzeugen. Eine Anregungsvorrichtung erzeugt eine Folge von Biegewellen,die sich längs der Biegeplatte so ausbreitet, daß die Flüssigkeitsstrahlen zum Aufspalten in Ströme aus regelmässig geformten Tröpfchen angeregt werden. Es sind Vorrichtungen zum Aufladen und Ablenkender Tröpfchen vorgesehen, damit verständliche Muster aus den Tröpfchen' gebildet werden können.

Die Anregungsvorrichtung kann so angebracht werden, daß auf das erste Ende' der Biegeplatte eine mechanische Anregung ausgeübt wird, wodurch an dem ersten Ende hervorgerufene Biegewellen längs der Biegeplatte zu einem zweiten Ende wandern. An den beiden Enden der Biegeplatte können Dämpfungsglieder vorgesehen sein, damit Reflexionen der Biegewellen an den Enden verhindert werden und stehende Wellen, die sich aus solchen Reflexionen ergeben können, auf ein Minimum reduziert werden.

Die Breite der Biegeplatte kann zum zweiten Ende hin kleiner werden, so daß die Dämpfung der Biegewellen längs der Biegeplatte kompensiert werden kann. Die Anregungsvorrichtung

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kann aber auch so angeordnet werden, daß an einem zwischen den beiden Enden der Biegeplatte liegenden Punkt eine mechanische Anregung ausgeübt wird. In einer solchen Anordnung kann der Verteileranschluß einen bootförmigen Flüssigkeitsvorratsbehälter bilden, der an seiner Mitte am breitesten ist, und gegen seine beiden Enden schmäler wird.

Mit Hilfe der Erfindung soll also ein Tintenstrahldruckkopf geschaffen werden, der eine Anregungsanordnung aufweist, bei der sich längs eines von der Lochplatte entfernten Abschnitts des Vorratsbehälters ausbreitende Wellen über die Flüssigkeit mit den Löchern in der Lochplatte gekoppelt sind und eine Quelle für Tröpfchenanregungsstörungen in der Flüssigkeit bilden. Der mit Hilfe der Erfindung zu schaffende Druckkopf soll so ausgebildet sein, daß die Wellen Biegewellen sind, die sich längs einer Biegeplatte bewegen, die einen Teil des Flüssigkeitsvorratsbehälters bildet. Die Biegeplatte dieses Druckkopfs soll so ausgebildet sein, daß sie sich verjüngt, und die mechanische Anregung wird auf den breiten Abschnitt der Biegeplatte ausgeübt, so daß die Dämpfung der Wellen auf ein Minimum herabgesetzt wird. Der mit Hilfe der Erfindung zu schaffende Druckkopf soll auch so ausgebildet sein, daß die Anregung im Mittelbereich der Biegeplatte ausgeübt werden kann, so daß sich Wellen vom Anregungspunkt in beiden Richtungen längs der Biegeplatte bewegen.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigen:

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Fig.1 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Druckkopfs nach der Erfindung,

Fig.2 einen Schnitt durch den Druckkopf von Fig.1,

Fig.3 eine perspektivische Explosionsansicht eines Abschnitts einer anderen Ausführungsform des Druckkopfs nach der Erfindung, .

Fig.4 eine Draufsicht auf eine Lochplatte und einen Verteileranschluß gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig.5 eine Darstellung des aktiven Abschnitts der zusammen mit der Lochplatte und den Verteileranschluß von Fig.A- benutzten Biegeplatte und

Fig.6 eine schematische Darstellung drei verschiedener Resonanztypen für eine Lochplatte über die Breite der Platte.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in Fig.1 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung gezeigt. Die verschiedenen Elemente des Druckkopfs werden durch Anbringen an einer Trägerstruktur 12 zusammengehalten. Das Zusammenfügen wird durch Befestigen der Elemente mit Hilfe von Schrauben und Klemmen erzielt, die nicht dargestellt sind.

Der Druckkopf enthält eine Lochplatte 18, die durch Löten, Schweißen oder auf andere Weise mit einem Flüssigkeitsverteileranschluß 2G verbunden ist. Die Lochplatte 18 kann aus irgendeinem Material bestehen, das zur Erzielung der gewünschten Lochkonfiguration gebohrt oder auf andere Weise maschinell bearbeitet

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werden kann. Vorzugsweise sind in der Lochplatte zwei Reihen aus Löchern 26 gebildet- Der Verteileranschluß bildet einen zentralen Tintenvorratsbehälter 28, mit oberen und unteren, im wesentlichen länglichen Öffnungen., Die Lochplatte 18 ist so angebracht, daß sie die untere Öffnung des Verteileranschlusses bedeckt, wobei die Lochreihen im wesentlichen parallel zur Längsrichtung der Öffnungen im Anschluß verlaufen. Eine Biegeplatte 30 ist so angebracht, daß sie die obere Öffnung des Verteileranschlusses 20 bedeckt. Mit Hilfe eines Rohrs kann in den Flüssigkeitsvarratsbehälter Tinte mit einem Druck eingeführt werden, der ausreicht, die- Tinte durch die Löcher 26 zu pressen und mehrere Reiherr aus Tintenstrahlen zu erzeugen. Ein Rohr 34 bildet einen Auslaß aus dem Vorratsbehälter.

An der Trägerstruktur 12 ist ein Anregungsorgan 36 angebracht, das die Biegeplatte 30 so berührt_r daß es diese Platte 30 mechanisch anregt. Längs der Platte bewegen sich Biegewellen in einer Richtung_r die parallel zur Längenausdehnung der Öffnungen im Verteileranschluß 20 verläuft. Die Biegewellen 30 werden- über die Flüssigkeit im Vorratsbehälter 28 εσ an die Flüssigkeitss-trahlen angekoppelt, daß diese angeregt werden und in Ströme aus regelmässig geformten Tropfchen- aufspalten- An federn Ende der Biegeplatte 30 ist ein keilförmiges akustisches Dämpfungsglied 38 angebracht. Die Dämpfungsglieder 38 bestehen typischerweise aus Po-lyurethangumrai oder-einem ähnlichen Materialf sie bewirken eine Absorption der Biegewellen. Die Biegewellen werden daher allgemein nicht reflektiert _f so daß stehende Wellen verhindert werden«, Die Reihen aus regelmässig geformten Tintentröpfchen werden zur Erzeugung gewünschter Muster aufgeladen und abgelenkt, wie noch erläutert wird.

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Eine Laderingplatte 50, ein elektrisch leitendes Ablenkband 52 und zwei Fänger 54 bilden die Hauptelemente, die zum Laden und Ablenken der Tröpfchen zur Erzeugung verständlicher Muster benötigt werden. Die Fänger 54 werden von Haltern 56 geladen, die direkt am Verteileranschluß 20 befestigt sind. Durch Öffnungen 62 und 64 in der Laderingplatte 50 ragen Abstandsglieder 58 und 60, damit die Halter 56 gestützt werden, ohne daß die Laderingplatte 50 Beanspruchungen ausgesetzt wird. Das "Ablenkband 52 wird ebenfalls von den Haltern 56 getragen, und es wird zwischen diesen mit Hilfe eines Spannblocks 66 straff gespannt. Das Ablenkband 52 erstreckt sich zwischen.den Fängern 54, wie aus Fig.2 am besten erkennbar ist.

Die Fänger 54 sind bezüglich des Ablenkbandes 52 in seitlicher Richtung einstellbar. Diese Einstellbarkeit wird dadurch erreicht, daß der Druckkopf so mit den Fängern 54 zusammengebaut wird, daß diese in Schlitzen 68 der Halter 56 ruhen und mit Hilfe elastischer Bänder 70 gegenseitig nach innen gedrückt werden. Einstellblöcke 72 sind durch Ausnehmungen 74 und 76 nach oben ragend so eingefügt, daß sie an Flächen 78 der Fänger anliegen, und es sind Einstellschrauben 80 vorgesehen, mit deren Hilfe die Einstellblöcke 72 und die Fänger nach außen gegen die Wirkung der elastischen Bänder 70 bewegt werden können. Die Halter 56 sind aus Isoliermaterial hergestellt, das irgendeine verfügbare verstärkte Kunststoffplatte sein kann.

Der vollständig zusammengebaute Druckkopf ist in Fig.2 im Schnitt dargestellt. Wie der Darstellung zu entnehmen ist, strömt eine Beschichtungsflüssigkeit 82 durch die Löcher 26 unter Bildung von zwei Reihen aus Strömen nach unten, die in Tröpfchen 84 aufspalten. Die Tröpfchen

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durchlaufen dann zwei Reihen aus Laderingen 86 in der Laderingplatte 50, und sie gelangen dann in einen der Fänger 54 oder auf die sich bewegende Papierbahn 88, Das Umschalten der Tröpfchen zwischen den "Fang"- und "Ablagerungs"-Bahnen wird mit Hilfe einer elektrostatischen Aufladung und Ablenkung erzielt, wie noch erläutert wird. Die Möglichkeit zum koordinierten Drucken wird dadurch erzielt, daß die zwei Reihen aus Strömen entsprechend den Ausführungen in der US-PS 3 560 gegeneinander versetzt werden» Wie in dieser Patentschrift ausgeführt ist, werden die Tröpfchen in der vorderen Reihe, d.h. in der in Richtung der Bahnbewegung am weitesten vorne liegenden Reihe in einem Zeitbezugsrahmen umgeschaltet, der gegenüber dem Zeitbezugsrahmen der hinteren Reihe um eine Zeitperiode d/V verzögert ist, wobei d der Reihenabstand und V die Bahngeschwindigkeit sind» Dadurch ergibt sich eine Kohärenz, so daß die zwei Reihen der Ströme als eine einzige Reihe wirken, wobei ein effektiver Stromabstand vorliegt, der gleich der Hälfte des tatsächlichen Abstandes in jeder der echten Reihen ist.

Die Bildung der Tröpfchen 84 wird durch Anlegen einer Anregungsstörung mit konstanter Frequenz und gesteuerter Amplitude an jeden der von der Lochplatte ausgehenden Flüssigkeitsstrom exakt gesteuert. Für diesen Zweck geeignete Anregungsstörungen können dadurch erhalten werden, daß derWandler 36 so betätigt wird, daß die Biegeplatte 30 mit konstanter Amplitude und konstanter Frequenz in Schwingungen versetzt wird. Dies erzeugt eine kontinuierliche Folge von Biegewellen, die sich längs der Biegeplatte 30 bewegt. Diese Biegewellen werden durch die Flüssigkeit 82 im Vorratsbehälter auf die Flüssigkeit übertragen, die die aus den Löchern 26 austretenden Strömungsfäden bildet. An der oberen Fläche der Biegeplatte

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sind Dämpfungsglieder 38 befestigt, damit eine Reflexion der Biegewellen verhindert wird. Es sei ,jedoch bemerkt, daß die Dämpfungsglieder 38 auch unterhalb derBiegeplatte 30 im Vorratsbehälter 28 angebracht werden könnten.

Jedes gebildete Tröpfchen 84 wird dem Ladeeinfluß eines der Laderinge 86 aufgesetzt. Dies hat zur Folge, daß an der Spitze des Flüssigkeitsfadens eine elektrische \- -'." Ladung induziert wird, die von den Tröpfchen mitgenommen -" wird. Zwischen dem Ablenkband 52 und den Stirnflächen jedes der Fänger 54 wird ein elektrisches Feld" errichteir* Wenn das Tröpfchen 84 dieses Feld durchläQft, wird.es v so abgelenkt, daß es auf die Stirnfläche des-entsprechen--/ den Fängers auf trifft. Anschließend läuft das Tropf ciren an der Stirnfläche des Fängers nach unten, so daß es eingesaugt und wegtransportiert wird. Das Einsaugen der . · Tröpfchen kann durch Anlegen eines geeigneten Uhterdrucks an die Enden 90 der Fänger 94 gefördert werden. Für Tröpfchen,-die auf die Papierbahn 88 aufgebracht werden sollen, wird, ' keine elektrische Ladung an den zugehörigen Laddering " - V-". angelegt, so daß das Tröpfchen nicht geladen wird». · V Entsprechende Ladungen für die· gewünschte Tröpfchen- " :■ ladung werden dadurch induziert, daß zwischen der" - -^: V Lochplatte 18 (oder irgendeiner anderen leitenden ■ Struktur, die mit dem FlüssigkeifsvGrrat elektrisch . ." -v in Kontakt steht) und jedem zugehörigen.Ladering 86-- -. .· " eine elektrische Potentialdifferenz, erzeugt wii?dr. Diese ν -" Potentialdifferenzen werden dadurch erzeugt, daß die: Lecfe— '_"■'-platte 18 an Masse gelegt wird und an Drähte 92 und Ver- ''"-'^ bindungsvorrichtungen 94 (von denen nur eine dargestellt ist) entsprechende zeitlich gesteuerte Spannungsimpulse angelegt werden. Die Verbindungsvorrichtungen 94 sind in Buchsen 96 am Rand der Laderingplatte 50 gesteckt, und sie liefern die erwähnten Spannungsimpulse über gedruckte Leiterbahnen 98 an die Laderinge 86. Die Lade-

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ringplatte 50 ist aus isolierendem Material hergestellt, und die Laderinge 86 sind lediglich Überzüge aus leitendem Matrial auf den Innenflächen der Löcher in der Laderingplatte. Für diesen Zweck geeignete Spannungsimpulse werden in Schaltungsanordnungen erzeugt, die in der bereits erwähnten US-PS 3 560 640 beschrieben sind; jeweils einer der diese Spannungsimpulse empfangenden Drähte 92 ist mit einem der Laderinge verbunden. Die Spannungsimpulse können jedoch auch zur Verringerung .der Anzahl der Drähte und der Verbindungsvorrichtungen in multiplexierter Form zugeführt werden. Als Alternative kann auch zur Demultiplexierung der Signale und zur Zuführung der Impulse zu den richtigen Laderingen eine als Festkörperschaltung ausgebildete Demultiplexierschaltung angewendet werden. Solche Festkörperschaltungen können unter Anwendung bekannter Verfahren als dauerhafter Teil der Laderingplatte 50 hergestellt werden.

Wie aus der ;obigen Beschreibung entnommen werden kann, ergibt die Anwendung einer Kopplung zwischen der Biegeplatte 30, an die die Biegewellenanregung angelegt wird, und den Löchern 26 über die Druckflüssigkeit ein Anregungsverfahren, bei dem die Flexibilität der Lochplatte 18 ohne Bedeutung ist. Wenn sich jede Biegewelle an einem Punkt der Biegeplatte 30 vorbeibewegt, wird eine Druckwelle von diesem Punkt aus nach unten durch die Flüssigkeit zu darunterliegenden Löchern übertragen. Die daraus resultierenden Flüssigkeitsdruckschwankungen verursachen die Tröpfchenbildung entsprechend der bekannten Strahlaufbrecherscheinung nach Räyleigh.

Fig.3 zeigt in einer Explosionsdarstellung den oberen Teil einer weiteren Ausführungsform eines Tintenstrahldruckers nach der Erfindung.Wie in der Ausführungsform nach den Figuren 1 und 2 bewirkt ein Wandler 36 eine

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mechanische Anregung der Biegeplatte 30, die zur Folge hat, daß sich längs der Platte eine Folge von Biegewellen bewegt. Die Biegeplatte 30 wird am Punkt angeregt, der in der Mitte der Platte liegt. Die Biegewellen werden daher in beiden Richtungen längs der Platte 30 übertragen und an beiden Enden von den Dämpfungsgliedern 38 absorbiert.

Der Verteileranschluß 20 kann einen bootförmigen Flüssigkeitsvorratsbehälter 102 bilden, der an seiner Mitte am breitesten ist und gegen seine Enden hin schmäler wird. Eine Wut 104 umgibt den Vorratsbehälter; sie nimmt eine Dichtung 106 auf, die einen flüssigkeitsdichten Abschluß zwischen dem Verteileranschluß 20 und der Biegeplatte 30 ergibt. In beiden Richtungen längs der Platte werden Biegewellen übertragen. Da die Breite der Biegeplatte gegen die Enden hin allmählich kleiner wird, bleibt die Anregung längs des Vorratsbehälters im wesentlichen konstant. Die Biegewellen werden zwar geringfügig gedämpft, doch werden die wirksame Breite der Plabte 30 und das Tintenvolumen im Vorratsbehälter 102, das die Anregungswelle empfängt, ausreichend reduziert. Es ist zu erkennen, daß die Löcher 26 in der ge-samten Länge des Vorratsbehälters 102 angebracht sind, und daß solche Öffnungen direkt unterhalb des mechanischen Anregungsorgans 36 liegen können. Die maximale Länge der Tintensträi-Druckschiene, die mit Mittelanregung arbeitet, ist daher doppelt so groß wie die, die bei einer Schiene mit Endanregung erhalten wird.

In d>en Figuren 4 und 5 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Fig.4 zeigt eine Draufsicht auf die Lochplatte 108 und den Verteileranschluß 110; wie zu erkennen ist, bildet der Anschlußverteiler 110

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einen Vorratsbehälter, der sich von links nach rechts verjüngt. Fig.5 zeigt schematisch den aktiven Abschnitt der Biegeplatte 112, die zusammen mit dem Verteileranschluß 110 von Fig.4 benutzt wird. Der gestrichelte Kreis 114 gibt die Stelle an, an der das Anregungsorgan die Biegeplatte berührt. Es ist zu erkennen, daß bei dieser Anordnung ebenso wie bei der in Fig.3 dargestellten Anordnung mit Mittelanregung eine gewisse Kompensation der Verringerung der Biegewellenamplitude erreicht wird, .die zwangsläufig eintritt, wenn sich die Wellen längs der Biegeplatte 112 bewegen.

In Fig.6 sind die Biegeplatte 30 und das Anregungsorgan 36 schematisch in einer Ansicht von einem Ende der Platte aus dargestellt. In den USA-Patentschriften 3 739 393 und 3 882 508 ist erläutert, dai3 es wünschenswert ist, daß die sich längs der Lochplatte beilegenden Biegewellen in einer Anordnung mit angeregter Lochplatte Wellen des Resonanzschwingungstyps erster Ordnung in Richtung der Plattenbreite sind. Auch bei der hier beschriebenen Anregungsanordnung ist es erwünscht, daß die Biegewellen, die sich längs der Biegeplatte 30 bewegen, Wellen des Resonanzschwingungstyps der ersten Ordnung in Richtung der Plattenbreite sind, wie die gestrichelte Linie I in Fig.6 angibt. Wenn die Biegeplatte 30 ausreichend breit ist, ist es auch möglich, Folgen von Wellen des Resonanzschwingungstyps zweiter Ordnung in Richtung der Plattenbreite zu erzeugen, wie die gestrichelte Linie II von Fig.6 angibt. Eine noch breitere Biegeplatte 30 würde die Erzeugung von Biegewellen des Resonanzschwingungstyps dritter Ordnung in Richtung der Plattenbreite ermöglichen, wie die Linie III zeigt. Es gibt auch eine minimale Breite des aktiven Bereichs der Biegeplatte,die erforderlich ist, damit

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Biegewellen mit dem Resonanzschwingungstyp erster Ordnung aufrechterhalten werden können. Die Breite des Vorratsbehälters und des aktiven Bereichs der Biegeplatte bei F (Fig.k und 5) wird daher so gewählt, daß sie kleiner als die minimale Breite ist, die zur Aufrechterhaltung von Biegewellen zweiter Ordnung erforderlich ist. Die Breite des Vorratsbehälters und des aktiven Bereichs der Biegeplatte bei G muß wenigstens so groß wie die Breite sein, die erforderlich ist, Biegewellen erster Ordnung zu unterstützen. Die Verjüngung zwischen den Bereichen F und G der Biegeplatte wird durch diese Überlegungen eingeschränkt. Folglich ist auch die Länge der Druckschiene, die durch eine solche Verjüngung kompensiert werden kann, ebenfalls begrenzt.

Es ist zu erkennen, daß die hier beschriebene Anregungsanordnung zahlreiche Vorteile gegenüber bekannten Anordnungen ergibt, bei denen die Lochplatte durch sich bewegende Wellen angeregt wird. Die Lochplatte und die Biegeplatte können jeweils aus einem Material hergestellt werden, das für die Durchführung der gewünschten Funktion am besten geeignet ist. Insbesondere kann die Biegeplatte aus einer einzigen Schicht aus Blech gebildet werden, das so gewählt ist, daß die Dämpfung der Biegewellen auf ein Minimum verringert wird. Die Lochplatte muß nicht aus einem dünnen, elastischen Material hergestellt werden, sondern sie kann beispielsweise aus Keramik oder Glas ohne Rücksicht auf die Flexibilität hergestellt werden. Da sich das Anregungsorgan nicht im Tintenvorratsbehälter befindet, sind die dieser Anordnung zugeordneten Schwierig-

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keiten wie eine turbulente Tintenströmung und eine Korrosion des Anregungsorgans eliminiert.

Die Erfindung ist hier im Zusammenhang mit bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben worden, doch ist für den Fachmann erkennbar, daß im Rahmen der Erfindung ohne weiteres Abwandlungen und Änderungen möglich sind.

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Claims

Patentanwälte 9 Q "3 R R 7 P Dipl.-Ing. DipL-Chem. Dipl.-Ing. E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser Ernsbergerstrasse 19 8 München 60 Unser Zeichen: M 143** 11.August 1978 THE MEAD CORPORATION Mead World Hearlquarters Courthouse Plaza northeast Dayton, Ohio, 45463, V.St.A. Patentansprüche

1.)Tintenstrahldruckkopf mit einer Lochplatte, in der längs einer Linie mehrere Löcher gebildet sind, einem gemeinsamen Verteileranschluß, in dem ein Flüssigkeitsvorratsbehälter gebildet ist, einer Vorrichtung zur Erzielung einer Randbefestigung der Lochplatte an dem Verteileranschluß in der Weise, daß der Vorratsbehälter mit den Löchern in Verbindung steht, einer Zufuhrvorrichtung zum Zuführen von Tinte in den Vorratsbehälter mit ausreichendem Druck zum Hindurchpressen der Tinte durch die Löcher und zur Erzeugung einer Linie aus Flüssigkeitsstrahlen, wobei Jeder der Strahlen aus mehreren Flüssigkeitströpfchen besteht, und einer Vorrichtung zum Aufladen und Ablenken der Tröpfchen zur Erzeugung verständlicher Tröpfchenmuster, gekennzeichnet durch eine mit dem Flüssigkeitsvorratsbehälter in dem Verteileranschluß in Verbindung stehende Biegeplatte, die sich in Längsrichtung zu dem Vorratsbehälter erstreckt und

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ORIGINAL INSPECTED

eine Anregungsvorrichtung zur Erzeugung einer Folge von Biegewellen, die sich längs der Biegeplatte bewegt und die Flüssigkeitsstrahlen in Ströme aus regelraässig geformten Tröpfchen aufspaltet.

2. Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anregungsvorrichtung so angeordnet ist,daß auf ein erstes Ende der Biegeplatte eine mechanische Anregung' ausgeübt wird, die an dem ersten Ende Biegewellen hervorruft, die sich längs der Biegeplatte zu einem zweiten Ende bewegen.

3. Druckkopf nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Dämpf ungsglieder an den beiden Enden der Biegeplatte, die eine Reflexion der Biegewellen an den beiden Enden verhindern.

4. Druckkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des vom Verteileranschluß gebildeten Vorratsbehälters von einem ersten Ende bei der Stelle, an der das Anregungsorgan angebracht ist, zu einem zweiten, davon entfernt liegenden Ende abnimmt.

5. Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Verteilanschluß gebildete Vorratsbehälter bootförmig ausgebildet ist und nahe seiner Mitte am breitesten ist und in Richtung zu seinen Enden schmäler wird.

6. Druckkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Anregungsorgan derart angeordnet ist,daß die mechanische Anregung an einer Stelle ausgeübt wird, die sich in

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der Mitte der Biegeplatte befindet.

7. Druckkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den Enden der Biegeplatte von der Stelle entfernt, an der die mechanische Anregung ausgeübt wird, Dämpfungsglieder angebracht sind, damit Reflexionen der Biegewellen an den Enden verhindert werden.

8. Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Lochplatte mehrere, in parallelen Reihen angeordnete Löcher gebildet sind.

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