DE3001773C2

DE3001773C2 - Flüssigkeitsstrahlschreiber

Info

Publication number: DE3001773C2
Application number: DE3001773A
Authority: DE
Inventors: Masayoshi Miura; Akira Kawasaki Mizoguchi; Kiyoshi Yamamori
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1979-01-19
Filing date: 1980-01-18
Publication date: 1983-08-11
Also published as: GB2040819A; GB2040819B; FR2446721A1; FR2446721B1; US4301460A; DE3001773A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Flüssigkeitsstrahlschreiber gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Flüssigkeitsstrahlschreiber oben angegebener Art ist aus der US-PS 41 06 032 bzw. der DE-OS 25 43 038 bekannt. Durch den Ausstoßkanal eines derartigen Flüssigkeitsstrahlschreibers wird Schreibflüssigkeit in die Umgebung ausgestoßen, wenn der Druck im Inneren der Flüssigkeitskammer mittels eines an der Flüssigkeitskammer angebrachten piezoelektrischen Wandlers kurzzeitig und schnell erhöht wire, ?n den zu diesem Zweck ein elektrisches Signal angelegt wird. Wenn der Flüssigkeitsstrahlschreiber in Betrieb gesetzt ist, wird die Luftkammer ständig mit Druckluft aus einer Druckluftquelle gespeist, wodurch ein Luftstrom aufrechterhalten wird, der die ausgestoßenen Flüssigkeitstropfen in Richtung auf eine zu beschreibende Oberfläche hin beschleunigt. Weil die Druckluft auch am Vorratsbehälter anliegt, herrscht zwischen den Drücken in der Luftkammer und in der Flüssigkeitskammer ein statisches Gleichgewicht. Dies führt zu einer Verringerung der minimalen Arbeitsspannung des Flüssigkeitsstrahlschreibers und sorgt dafür, daß das reproduzierte B'ld eine sehr genaue Tonabstufung hat.

Wenn für die Inbetriebnahme und für das Abschalten des Flüssigkeitsstrahlschreibers die Druckluftquelle ein- bzw. ausgeschaltet wird, ist das oben beschriebene Gleichgewicht der statischen Drücke zeitweilig gestört, da sich die Drücke in der Luftkammer bzw. in der Flüssigkeitskammer dabei nicht mit gleicher Geschwindigkeit ändern. Dies führt dazu, daß ohne Signalansteuerung des piezoelektrischen Wandlers entweder Schreibflüssigkeit kurzzeitig und unkontrolliert aus dem Flüssigkeits-Ausstoßkanal austritt oder Luft zusammen mit der Schreibflüssigkeit in die Flüssigkeitskammer zurückgedrückt wird. Der zuletzt genannte Flüssigkeitsrückfluß stellt im Vergleich zum erstgenannten kurzzeitigen und spontanen Tintenausstoß das ernstere Problem dar, weil der Flüssigkeitsrückfluß häufig dazu führt, daß im Anschluß daran keine Schreibflüssiskeit

mehr ausgestoßen werden kann, selbst wenn ein elektrisches Signal am piezoelektrischen Wandler angelegt wird. Vergleichbare Schwierigkeiten treten auf, wenn beim Abschalten des Flüssigkeitsstrahlschreibers die Druckluftquelle abgeschaltet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Flüssigkeitsstrahlschreiber gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 das vorstehend beschriebene Problem der unkontrollierten Flüssigkeitsströmungen im Bereich des Flüssigkeits-Ausstoßkanals bei der Ein- und Ausschaltphase des Schreibers zu beheben.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Der dem erfindungsgemäßen Flüssigkeitsstrahlschreiber zugrunde liegende Grundgedanke besteht darin, daß eine Einrichtung vorgesehen wird, durch die sich die beim Ein- und Ausschalten des Schreibers hervorgerufenen Druckveränderungen der Druckluftquelle mit einer definierten Zeitverzögerung auf den Schreibkonf auswirken.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung dvr Erfindung wird diese Zeitverzögerung mittels eines normalerweise geschlossenen Absperrorgans bzw. Steuer-Schaltventils erzeugt, das die zur Luftkammer führende Luftleitung geschlossen hält, wenn die Druckluftquelle abgeschaltet ist. Dabei ist ferner ein Druckfühler vorgesehen, der anspricht, wenn der Druck der Druckluftquelle einen bestimmten Wert übersteigt und dann bewirkt, daß das Steuer-Schaltventil öffnet. Nach dem öffnen dieses Steuer-Schaltventils steigt der Druck in der Luftkammer steil an, wonach sich im Schreibkopf das oben angesprochene Druckgleichgewicht einstellen kann. Mit dieser Weiterbildung ist sichergestellt, daß der Druck in der Luftkammer den Druck in der Flüssigkeitskammer während der Phase des Druckaufbaus in der Druckluftquelle nicht übersteigt. Dadurch wird wirksam verhindert, daß Luft in die Flüssigkeitskammer eintreten kann, so daß der oben angesprochene nachteilige Flüssigkeitsrüc'fluß nicht mehr auftreten kann.

Eine Lösung sowohl des Problems des Flüssigkeitsrückflusses als auch des Problems des kurzzeitigen und unkontrollierten Flüssigkeitsausstoßes kann mit der vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung gemäß Unteranspruch 4 erreicht werden. Durch die Bypaßleitung, die pardlel zum Steuer-Schaltver.til geschaltet ist. wird ein Teil der Luft aus der Druckluftquelle in die Luftkammer geleitet, so daß der Luftdruck in der Luftkammer allmählich ansteigen kann, und die Drücke in der Luftkammer und ir. der Flüssigkeitskammer im wesentlichen mit gleicher Geschwindigkeit ansteigen.

Einen anziehen vorteilhaften Effekt erzielt man durch die Weiterbildung der Erfindung gemäß Unteranspruch 5. Der Luftspeicher wirkt dabei beim Einschalten der Druckluftquelle verzögernd auf den Druckanstieg in der Luftkammer, und er trägt ferner dazu bei, beim Abschalten der Druckluftquelle einen schnellen Druckabfall in der Luftkammer zu verhindern und dadurch die Abklingzeit des Luftdrucks zu verlängern.

Die Pufferwirkung des Luftspeichers hängt von dem Verhältnis seines Volumens zum Gesamt-Luftvolumen der Druckluftversorgung ab. Dieses Volumenverhältnis bestimmt die Druck-Abklingkurve des Luftleitungsdrucks. Andererseits wird die Abklingkurve des Drucks in der Flüssigkeitskanimer durch das Volumen der Flüssigkeits-Versorgungskanäle einschließlich des Flüssigkeits-Vorratsbehälters beeinflußt. Da sich das Volumen des l.ufiversorgungssystems und des Schreibflüssigkeits-Versorgungssystems im Betrieb des Schreibers kontinuierlich ändert, könnte nach einer gewissen Betriebszeit der Fall auftreten, daß das oben angesprochene Gleichgewicht der statischen Drücke nicht mehr aufrechterhalten werden kann. Die Merkmale der Unteransprüche 6 bzw. 7 bilden den Anmeldungsgegenstand in der Richtung weiter, daß es auch bei großen Veränderungen des Schreib-Flüssigkeitsvolumens, d. h. nach langem Betrieb des Schreibers, noch möglich ist, ίο die eingangs erwähnten Probleme sicherer in den Griff zu bekommen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

ι -, F i g. 1 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Flüssigkeitsstrahlschreibers,

F i g. 2 eine schematische Darstellung von Einzelheiten des Flüssigkeitsstrahlschreibers gemäß F; g. 1,

F i g. 3 und 4 Diagramme, die die Druck-Anstiegkennlinien und die Druck-Abklingkenr'inien für den Flüssigkeitsstrahlschreiber gemäß F i g. 1 und 2 wiedergeben,

Fig.5 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flüssigkcitsstrahlschreibers,

Fig. 6 dn Diagramm, das die Druck-Anstiegkennlinien des Flüssigkeitsstrahlschreibers gemäß Fig.5 wiedergibt,

F i g. 7 eine schematische Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform des Flüssigkeitsstrahlschreibers gemäß F i g. 5,

Fig.8 ein Diagramm, das die Druck-Anstiegkennlinien der Ausführungsform gemäß F i g. 7 wiedergibt,

F i g. 9 eine schematische Darstellung einer weiteren i"i Ausführungsform des Flüssigkeitsstrahlschreibers.

Fig. 10 ein Diagramm, das die Druck-Abklingkennlinien des Flüssigkeitsstrahlschreibers gemäß Fig.9 wiedergibt,

Fig. 11 eine schematische Darstellung einer abge-4(i wandelten Ausführungsform des Flüssigkeitsstrahlschreibers gemäß F i g. 9.

Fig. 12 ein Diagramm, das die Druck-Abklingkennlinien des Flüssigkeitsstrahlschreibers gemäß F i g. 11 wiedergibt, und

■n F ig. 13 eine Darstellung einer weiteren Abwandlung der Ausführungsform gemäß F i g. 9.

Bevor die Ausführungsformen der Erfindung ausführlich erläutert werden, soll zunächst zur Heranführung an die der Erfindung zugrunde liegende Problematik unter '«> Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 ein herkömmlicher Flüssigkeitsstrahlschrtiber erläutert werden. Fig. 1 zeigt schematisch einen Flüssigkeitsstrahlschreiber, wie er in der US-PS 41 06 032 bzw. in der DE-OS 25 43 038 besc'.irieoen ist. Dieser Flüssigkeitsstrahlschreiber be-V) sitzt einen Schreibkopf A, einen Vorratsbehälter 13 für Schreibflüssigkeit bzw. Tinte sowie einen Druckiuftquel-Ie 14. Der Schreibkopf A umfaßt einen piezoelektrischen Wandler i, der an einer Membran 2 befestigt ist. wobei der Wandler 1 und die Membran 2 an der w> Rückseite des Schreibkopfs A angebracht sind und jeweils mit einem Anschluß eines Signalerzeugers 11 verbunden sind. Zum Schreibkopf A gehör; ein Gehäuse B. das eine solche Form hat, daß im Gehäuse B eine innere Flüssigkeitskammer 3 und eine äußere Flüssighi keitskammer 5 ausgebildet sind, die durch einen Verbindungskanal 4 miteinander verbunden sind. Die äußere, d. h. der Vorderseite des Schreibkopfcs A zugewandte Flüssigkeitskammer 5 ist durch eine

Leitung 9 mit dem Flüssigkeits-Vorratsbehälter 13 verbunden. Ferner umschließt das Gehäuse B eine Luftkammer 7. die vor der äußeren Flüssigkeitskammer 5, d. h. zwischen dieser und der Vorderseite des Schreibkopfes, angeordnet ist. Die Luftkammer 7 ist ί durch eine Luftleitung 10 mit der Druckluftquclle 14 verbunden, so daß durch einen Ausstoßkanal bzw. eine Düse 8 ein Luftstrom aus der Luftkaminer nach vorne austreten kann. Die Düse 8 ist koaxial fluchtend mit einem Flüssigkeits-Ausstoßkanal bzw. einer Düse 6 für m Flüssigkeit ausgerichtet. Die innere und die äußere Flüssigkeitskammer sind mit Schreibflüssigkeit bzw. Tinte gefüllt, die durch die Düsen 6 und 8 ausgestoßen wird, wenn der Druck in der Flüssigkeitskammer 3 ansteigt, was der Fall ist. wenn an den piezoelektrischen ι; Wandler I ein elektrisches Signal angelegt wird. Der Luftstrom wird im Betrieb dauernd aufrechterhalten und trägt dazu bei, daß die Flüssigkeitstropfen einen Strahl bilden und auf einer zu beschreibenden Oberfläche an derselben Stelle auftreffen. >o

Die axiale Abmessung der Luftkammer 7 beträgt im Bereich der Düsen 6 und 8 80 mikrometer oder weniger. Die speziell ausgebildete Luftkammer 7 mit ihrer Düse bzw. ihrem Ausstoßkanal 8 ist vorgesehen, um eine sehr feine Tonabstufung zu ermöglichen und die Mindestbe- >> triebsspannung des Schreibkopfes zu senken.

Der in F i g. 1 dargestellte Flüssigkeitsstrahlschreiber umfaßt ferner ein Drucksteuerventil 15 und ein Drucksteuerventil 16, die verhindern, daß die Flüssigkeit in der äußeren Flüssigkeitskammer 5 vom Luftstrom so herausgerissen wird, wenn kein elektrisches Signal anliegt.

Eine ausführlichere Beschreibung der Steuerventile erfolgt im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 2. in der gleiche Teile mit gleichem Bezugszeichen wie in v-> F i g. 1 bezeichnet sind und lediglich die zu erläuternden

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I CIIC «IUM Ulli Ι11.Ί ICI UdI Ji C3 ICIIl MMU.

Wie F i g. 2 zeigt, ist an die Luftleitung 10 ein als Ablaßventil ausgebildetes Steuerventil 17 angeschlossen, mittels dessen der Luftdruck in der Luftkammer 7 « gesteuert wird. Der Vorratsbehälter für die Schreibflüssigkeii besteht aus einem Behälter 20. in dem sich eine mit Schreibflüssigkeit gefüllte, flexible Hülle 22 befindet. die durch die Leitung 9 an die äußere Flüssigkeitskammer angeschlossen ist. Der verbleibende freie Raum im Behälter 20 bildet eine mit Luft gefüllte Kammer bzw. ein Druckluftkissen 21, wobei die Luft in diese Kammer aus der Druckluftquelle 14 durch eine Leitung 12 eingespeist wird, in der sich ein Steuerventil 18 befindet. Ein weiteres als Ablaßventil ausgebildetes Steuerventil 19 ist an einer Steile zwischen dem Steuerventil 18 und dem Behälter 20 vorgesehen. Die Kammer 21 ist im übrigen luftdicht abgeschlossen, so daß der darin herrschende Druck im wesentlichen gleich dem Druck im Inneren der Hülle 22 ist. Dieser Druck wird mittels der Steuerventile 18 und 19 gesteuert. Der Druck in der Luftkammer 7 wird somit mittels des Steuerventils 17 gesteuert, und der Flüssigkeitsdruck in der Hülle 22 wird somit mittels der Steuerventile 18 und 19 gesteuert.

Im folgenden wird der Zustand betrachtet daß kein to elektrisches Signal angelegt ist und daß die Schreibflüssigkeit im Flüssigkeits-Ausstoßkanal 6 aufgrund von Oberflächenspannungskräften hinter dessen Austrittsöffnung gehalten wird. Dies bedeutet, daß in diesem z-üStafiu uic LMiiCneriZ ZWtSCncfi ucfil DitiCk Ρ/ ίΠ UCf n") Flüssigkeit am Flüssigkeits-Ausstoßkanal 6 und dem Druck ΡΆ der Luft am Flüssigkeits-Ausstoßkanal bzw. an der Düse 6 in einen bestimmten Bereich fallen müssen. Wenn diese Bedingung erfüllt ist. besteht nicht die Gefahr, daß Schreibflüssigkeit ungesteuert ausgestoßen wird oder daß Luft in die Flüssigkeitskammer 5 eintritt. Wenn dieser Gleichgewichtszustand herrscht, gilt zwischen dem Druck Pi der Flüssigkeit und dem Druck P'.\ der Luft an der Düse 6 sowie dem durch Oberfä.ichenspannung erzeugten Meniskushaltedruck Pvfolgende Beziehung:

Ρι-ΡΆ\ S

Der Druck Pi der Flüssigkeit an der Düse 6 ist ungefähr gleich dem Druck in der Hülle 22 und somit gleich dem Druck in der Kammer 21. wenn der Strömungswiderstand in der Leitung 9 vernachlässigbar ist. In den von der Düse 6 entfernten Bereichen der Luftkammer 7 herrscht ein Druck Pa, der ungefähr gleich dem Druck in der Leitung 10 nahe der Druckluftquelle 14 ist, wenn der Strömungswiderstand der Leitung iö vernachlässigt werden kann.

Da der Druck P\ in der Regel größer als der Druck ΡΆ ist, kann — wenn man ΔΡ_λ=Ρα—Ρ'λ setzt — aus Gleichung(I) folgende Beziehung abgeleitet werden:

Δ P_A - PsS Pa- Pii ΔΡ_Λ + Ps

Gleichung (2) sagt aus. daß der Druck Pa der Luft und der Druck P/ der Flüssigkeit so eingestellt sein sollten, daß die Differenz zwischen ihnen innerhalb eines bestimrrv:en Bereiches liegt.

Im folgenden werden die in den Fig. 3 und 4 dargestellten Druck-Anstieg- und -Abklingkennlinien der Vorrichtung gemäß Fig. 2 erläutert. Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Druck-Anstiegkennlinien zeigt, wobei der Verlauf des Druckes Pa durch eine Kurve 24 dargestellt ist und der Verlauf des Druckes P/ der Flüssigkeit durch eine Kurve 23 dargestellt ist. Der in Fig. 3 schraffierte Bereich ist ein durch Gleichung (2) jj;„: ci~u:ij.jjj_sk_ej.j.j_cu 25 für den Druck P- wenn

der Druck Pi vorgegeben wird. Dies heißt mit anderen Worten, daß der Stabilitätsbereich 25 denjenigen Bereich angibt, in dem der Druck Pa der Luft die durch Gleichung (2) gegebene Bedingung erfüllt: in diesem Zustand steht der Druck ΡΆ statisch im Gleichgewicht mit dem Druck Pi an der Düse 6. Der oberhalb des schraffiert dargestellten Stabilitätsbereiches 25 verlaufende Abschnitt der Kurve 24 zeigt an. daß dort kein Gleichgewichtszustand herrscht und demzufolge durch die Düse 6 Luft in die äußere Flüssigkeitskammer 5 eintritt. Diese Erscheinung wird als Flüssigkeitsrückfluß bezeichnet. Wenn dagegen der Druck Pa unterhalb des Stabilitätsbereiches 25 liegt, wird Schreibflüssi<»keit durch die Düsen 6 und 8 in die Umgebung selbst dann ausgestoßen, wenn an den piezoelektrischen Wandler 1 kein Signal angelegt ist. Diese Erscheinung wird als spontaner Flüssigkeitsausstoß bezeichnet.

Wie F i g. 3 zeigt, weist der Druck Pi der Flüssigkeit eine längere Ansprech- bzw. Anstiegzeit als der Druck Pa der Luft auf, wobei davon ausgegangen wird, daß die Druckluftquelle 14 zum Zeitpunkt 7ö eingeschaltet wird. Dies führt dazu, daß der Druck Pa der Luft über den Stabilitätsbereich 25 hinaus ansteigt Diese unterschiedlichen Anstiegzeiten sind dadurch verursacht daß die Kammer 21 im Behälter 20 ein im Vergleich zur Luftkammer 7 verhältnismäßig großes Volumen hat was zu einer Dämpfung bei einem schnellen Druckanstieg führt

F i g. 4 ist ein Diagramm, das die Druck-Abklingkennlinien beim Abschalten der Druckluftquelle 14 für die Vorrichtung gemäß Fig.2 zeigt Den Verlauf des

Druckes Pi gibt eine Kurve 26 wieder, und den Verlauf des Druckes P\ gibt eine Kurve 27 wieder: der schraffierte Bereich ist ein durch die Gleichung (2) definierter Stabilitätsbereich 28 für den Druck P,,, wenn der Verlauf von Pi fest vorgegeben wird. Wie aus F i g. 4 erkennbar ist, hat der Druck P.\ eine kürzere Abklingzeit als der Druck P/. so daß die Kurve 27 während einer gewissen Zeitdauer nach dem Abschalten der Druckluftquelle 14 unter den Stabilitätsbereich 28 sinken kann. Dies führt zu spontanem Flüssigkeitsausstoß in die umgebende Atmosphäre, obwohl kein elektrisches Signal anliegt. Die verhältnismäßig groß dimensionierte, mit Luft gefüllte Kammer 21 und das in der Leitung 12 vorgesehene Steuerventil 18 führen somit sowohl zu unterschiedlichen Anstiegkennlinien als auch zu unterschiedlichen Abklingkennlinien des Druckes P,\ der Luft und des Druckes P; der Schreibflüssigkeit bzw. Tinte, wenn die Druckluftquelle 14 eingeschaltet oder abgeschaltet wird.

Ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Flüssigkcitsstrahlschreibers ist in F i g. 5 dargestellt, in der lediglich diejenigen Bereiche des Flüssigkeitsstrahlschreibers gezeigt sind, die durch die Erfindung verbessert sind, und die übrigen Bereiche zur Vereinfachung der Darstellung weggelassen sind. Der Flüssigkeitsstrahlschreiber besitzt in der Luftleitung 10 ein Absperrorgan bzw. Steuer-Schaltventil 29, das die Leitung 10 in Abhängigkeit von einem angelegten Steuersignal sperrt oder öffnet, ein Zeitsteuerventil 30 in einer Leitung 10', die mit ihrem einen Ende an die Leitung 10 angeschlossen ist, sowie einen Druckfühler 31. der sich am anderen Ende der Leitung 10' befindet und das Steuersignal für das Steuer-Schaltventil 29 liefert. Der Druckfühler 31 steht somit durch das Zeitsteuerventil 30 hindurch in Verbindung mit der Druckluftquelle 14 und erzeugt ein Steuersignal, durch das das Steuer-Schaltveniii 23 geöffnet wird, wenn der am Druckfühler 31 anliegende Druck oberhalb eines bestimmten Wertes liegt. Der Druckfühler 31 erzeugt ein Steuersignal, das das Steuer-Schaltventil schließt, wenn der Druck unterhalb des genannten Wertes liegt. Das Zeitsteuerventil 30 dient dazu, die Anstiegzeit des an den Druckfühler 31 angelegten Druckes einzustellen und dadurch den Betätigungszeitpunkt des Steuer-Schaltventils 29 einzustellen. Der Druckfühler 31 und das Zeitsteuerventil 30 brauchen nicht in bzw. an einer Leitung nahe der Druckluftquelle 14 angeordnet zu sein. Sie können an beliebiger Stelle angeordnet sein, sofern die dort herrschenden Druckänderungen den Druckänderungen der Druckluftquelle 14 entsprechen; beispielsweise können sie in einer vom Steuerventil 18 zur Kammer 21 führenden Leitung 32 angeordnet sein.

Die Druck-Ansprech- bzw. -Anstiegkennlinien der Ausführungsform gemäß F i g. 5 sind in F i g. 6 dargestellt Wenn die Druckluftquelle 14 zum Zeitpunkt To eingeschaltet wird, liegt der Druck am Druckfühler 31 noch unter dem vorgegebenen Wert so daß das Steuer-Schaltventil 29 von dem vom Druckfühler 31 gelieferten Steuersignal geschlossen gehalten wird, was wiederum zur Folge hat daß der Druck Pa in der Luftkammer 7 dem atmosphärischen Druck entspricht der in F i g. 6 mit »0« bezeichnet ist Wenn der Druck den vorgegebenen Wert erreicht, erzeugt der Druckfühler 31 zum Zeitpunkt Tein ein das Steuer-Schaltventil aufstcucmdes Steuersignal, so daß danach der Luftdruck in der Luftkammer 7 stark ansteigt und die den Verlauf des Druckes P_A wiedergebende Kurve 34 in den Stabilitätsbereich 35 eintritt Der Druck Pi folgt einer Kurve 33. Der Zeitpunkt Tun kann mittels des Zeilsteuerventils 30 eingestellt werden.

Die Kurve 34 bleibt somit während einer gewissen Zeitdauer nach dem Aufsteuern des Steuer-Schaltven-■ > tils 29 unterhalb des Stabilitätsbereiches 35. was spontanen Flüssigkeitsausstoß an die Atmosphäre zur Folge hat. Andererseits wird durch die Ausführungsform gemäß F i g. 5 wirksam der Flüssigkeitsrückfluß verhindert, der im Vergleich zum spontanen Flüssig-

K) keitsausstoß das größere Problem darstellt.

Eine weitere Ausführungsform des Fliissigkeitsstrahlschreibers ist in F i g. 7 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist sowohl das Problem des Flüssigkeitsrückflusses als auch das des spontanen Flüssigkeitsausstoßes > gleichzeitig behoben. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 ist parallel zum Schalt-Steuerventil 29 eine Bypassleitung 40 angeschlossen, in der sich ein Drosselventil 36 befindet. Das Drosselventil 36 dient dazu, den anfänglichen Druckanstieg in der Luftkammer 7 beim Einschalten der Druckluftquelle 14 einzustellen, da das Drosselventil 36 bereits vor dem öffnen des Auf-Zu-Regelventils 29 eine gewisse Luftmenge zur Luftkammer 7 durchläßt. Das Drosselventil 36 wird so eingestellt, daß der anfängliche Druckanstieg in der Luftkammer 7 einer Kurve 38 folgt die innerhalb eines Stabilitätsbereiches 39 liegt, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist. Das Zeitsteuerventil 30 ermöglicht eine derartige Einstellung, daß der Druckfühler 31 ein das Schalt-Steuerventil öffnendes Steuersignal zu einem ge-

)() wünschten Zeitpunkt liefert, so daß der Zeitpunkt Tein des Schalt-Steuerventils 29 auf einen solchen Punkt auf der Zeitachse in F i g. 8 eingestellt werden kann, daß die Kurve 38 vollständig im schraffierten Stabilitätsbereich 39 verläuft.

i"> In der in Fig.9 gezeigten Ausführungsform ist ein Luftspeicher 41 vorgesehen, der sich in der Luftleitung i0 befindet, durch die die Luft von der Druckiuftqueiie 14 zur Luftkammer 7 geleitet wird. Der Luftspeicher 41 wirkt auf den anfänglichen Druckanstieg in der

■") Luftkammer 7 zum Zeitpunkt des Einschaltens der Druckluftquelle 14 verzögernd. Dies hat zur Folge, daß der Druck P_A der Luft langsamer und entsprechend dem Druck Pi ansteigt, so daß die Kurve des Druckes Pa in den Stabilitätsbereich fällt. Bei der Ausführungsform

»'· gemäß Fig. 9 sind die Abklingkennlinien des Flüssigkeitsstrahlschreibers durch einen zwischengeschalteten Luftspeicher 41 verbessert. Der Luftspeicher 41 dient dazu, einen schnellen Druckabfall beim Abschalten der Druckluftquelle 14 zu verhindern und dadurch die

·'> Abklingzeit des Druckes P_A zu verlängern. Durch geeignete Auswahl des Volumens des Luftspeichers 41 in Beziehung zum Volumen der Kammer 21 kann der Drucfc Pa der Luft auf den Druck P/ der Schreibflüssigkeit abgestimmt werden. Wie dies in F i g. 10 dargestellt ist, folgt der Druck P_A der Luft aufgrund der Verzögerungswirkung des Luftspeichers 41 einer Kurve 51, die innerhalb des Stabilitätsbereiches 52 liegt wodurch spontaner Tintenausstoß an die Atmosphäre zum Zeitpunkt des Abschaltens der Druckluftquelle 14 verhindert ist

Da das Volumen der Kammer 21 sich entgegengesetzt zum Volumen der in der Hülle 22 enthaltenen Schreibflüssigkeit ändert ändert sich die Abklingzeit des Druckes P/ als Funktion des Flüssigkeitsverbrau-

&5 dies. Diese Erscheinung bekommt dann Bedeutung, wenn die Hülle 22 ein verhältnismäßig großes Volumen hat Das Druck- bzw. Kräftegleichgewicht kann dann verlorengehen. Wenn das Volumen des Luftspeichers 41

so gewählt ist, daß es dem maximalen Volumen der Hülle 22 zugeordnet ist. führt eine Zunahme des Volumens der Kammer 21 zu einer immer längeren Abklingzeit des Druckes Pi der Schreibflüssigkeit, was schließlich — wenn P/ größer als P.\ wird — zu spontanem AusMoß von Flüssigkeitstropfen führt. Wenn dagegen das Volumen des Luftspeicher 41 so gewählt ist, daß es dem minimalen Volumen der Hülle 22 zugeordnet ist, hat der Druck Pi der Schreibflüssigkeit anfänglich eine im Vergleich zur Abküngzeit des ι Druckes P₁ kurze Abküngzeit, was Flüssigkeitsrückfluß verursacht.

Die in Fig. 11 dargestellte Ausführiingsform dient dazu, dieses Druckungleichgewichtsproblem zu beheben, das sich aus der Änderung des Volumens der ι Kammer 21 im Verhältnis zum konstanten Volumen des Luftspeichers 41 ergibt. Die in F i g. 11 dargestellte

Ausführungsform unterscheidet sich vnn der Ausfüh t _m*n c : „ η a~a.,p-~u λ~ϊι «-;_rt -*...-H»-»r.,.v»

lUllgailSlltl geillUL/ ■ t g. -J VJUVJUlV.ll, uuu JIl. i-w.»« κ.ιιι.11

eine Ablaßleitung 45, die an den Luftspeicher 41 angeschlossen ist, ein Steuer-Schaltventil 43. das am freien Ende der Ablaßleitung 45 angeordnet ist, und ein Steuerventil 42 aufweist, das zwischen dem Steuer-Schaltventil 43 und dem Luftspeicher 41 angeordnet ist. Ferner ist ein weiteres Steuer-Schaltventil 44 vorgesehen, das am freien Ende einer Leitung 46 angeordnet ist, die durch das Steuerventil 18 zur Druckluftquelle 14 führt. Die Steuer-Schaltventile 43 und 44 werden mittels einer nicht dargestellten Schaltung so gesteuert, daß sie geschlossen sind, während die Druckluftquelle 14 eingeschaltet ist. Zum Zeitpunkt des Abschaltens der Druckluftquelle 14 werden daher die Steuer-Schaltventile 43 und 44 geöffnet, so daß der Luftdruck im Luftspeicher 41 und in der Kammer 21 schlagartig gesenkt wird. Dies hat zur Folge, daß der Zeitraum, während dessen möglicherweise spontaner Flüssigkeitsausstoß oder Flüssigkeitsrückfluß auftritt, auf ein Minimum reduziert ist und daß daher das Ausmaß dieser unerwünschten Erscheinungen ebenfalls auf ein Minimum begrenzt ist. Allerdings setzen die Steuer-Schaltventile 43 und 44 der Luftströmung einen gewissen Widerstand entgegen, so daß eine doch nicht vernachlässigbare Druck-Abklingzeit auftritt, während der Druckungleichgewicht und dessen unerwünschte Folgen auftreten können. Das Steuerventil 42 dient dazu.

die Abklingzeit des Druckes P., der Luft so einzustellen, daß die unerwünschten Folgen während dieser kurzen Abklingzeit minimal sind. Fig. 12 zeigt die Druck-Abklingkennlinien des Flüssigkeitsstrahlschreibers gemäß Fig. II, wobei der Verlauf des Druckes P.₍ der Luft durch eine Kurve 47 dargestellt ist, die in einen Stabilitätsbereich 48 fällt, wie dies in Fig. 12 erkennbar ist. Wegen der kurzen Abklingzeit kann das Druckunglcichgewicht, das infolge der Änderung des Volumens der Kammer 21 in Abhängigkeit von der Zeit auftreten kann, wirksam kleinstmöglich gemacht werden.

Fig. 13 zeigt eine weitere Ausführiingsform des Flüssigkeitsstrahlschreibers, bei der die Anstiegkennlinien im Vergleich zur Ausführungsform gemäß Fi g. 11 verbessert sind. Die Ausführiingsform gemäß Fig. 13 umfaßt zusätzlich zur Ausführungsform gemäß Fig. 1' ein normalerweise geschlossenes Steuer-Schaltventil 53 in der Luftleitung 10 zwischen dem Luftspeicher 41 und der Druck!uft"ue!!e !4, ein Drucksteuerventil 50 in rinrr Bypassleitung 54, die parallel zum Steuer-Schaltventil 53 angeschlossen ist, sowie einen Druckfühler 57, der an die Druckluftquelle 14 über ein Steuerventil 58 angeschlossen ist.

Das Drucksteuerventil 50 und die Bypassleitung 54 dienen dazu, einen Teil der Luft aus dem stromauf des Luftspeichers 41 gelegenen Abschnitt der Leitung 10 am Steuer-Schaltventil 53 vorbeizuleiten, damit der Druck im Luftspeicher 41 über der Zeit allmählich zunimmt. Der Druckfühler 52 stellt den Luftdruck an der

, Einlaßöffnung des Luftspeichers 41 fest und liefert ein Steuersignal, durch das das normalerweise geschlossene Steuer-Schaltventil 53 geöffnet wird, wenn ein bestimmter Druck erreicht wird, so daß der Luftspeicher 41 danach über die Bypassleitung 54 und über das

-, Steuer-Schaltventil 53 mit Luft gefüllt wird. Die Dnick-Anstiegkennlinien des Flüssigkeitsstrahlschreibers gemäß Fig. 13 sind im wesentlichen die gleichen wie die der Ausführungsform gemäß F i g. 6. Allerdings wird durch diese Weiterbildung die Druck-Abkling-

i, kennlinie weiterhin in der Weise realisiert, wie dies mil der in F i g. 11 gezeigten Ausführungsform geschieht, so daß unkontrollierte und für den Betrieb des Schreibers nachteilige Luft- oder Tintenströmungen im Bereich der Ausstoßdüse 6 beim Ein- und Ausschalten des

-, Schreibers wirksam vermieden werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Flüssigkeitsstrahlschreiber. mit einem Schreibkopf, der eine mit Schreibflüssigkeit gefüllte Flüssigkeitskammer besitzt deren Flüssigkeits-Ausstoßkanal in eine nachgeschaltete Luftkammer mündet, die ihrerseits einen mit dem Flüssigkeits-AusstoBkanal in Ausstoßrichtung fluchtenden Ausstoßkanal aufweist durch den die Schreibflüssigkeit zusammen mit der Luft austreten kann, wobei die Luftkammer über eine Luftleitung mit einer Druckluftquelle und die Flüssigkeitskammer mit einem Flüssigkeits-Vorratsbehälter in Verbindung steht der ein Druckluftkissen besitzt welches ebenfalls unter dem Druck der Druckluftquelle steht und dessen Volumen größer als das der Luftkammer ist gekennzeichnet durch eine Verzögerungseinrichtung (29 bis 31, 40 bis 45, 50 bis 54) zur Erzeugung einer Verzögeningswirkung der Druckänderung m der Luftleitung (10), so daß der Druck in der Luftkammer (7) in der Nähe des Ausstoßkanals (8) während der Ein- oder Abschaltphase der Druckluftquelle (14) den Druck in der Flüssigkeitskammer (5) in der Nähe des Flüssigkeits-Ausstoßka- nals (6) nicht übersteigt

2. Flüssigkeitsstrahlschreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Verzögerungseinrichtung einen Druckfühler (31), der den Druck in der Luftleitung (10) erfaßt und ein Steuersignal _j0 liefert, wenn der festgestellte Druck oberhalb eines bestimmten Wertes liegt, sowie ein Absperrorgan (29) besitzt das normalerwe.se die Luftleitung (10) schließt und diese öffnec, 'venn das druckabhängige Steuersignal auftritt. _J5

3. Flüssigkeitsstrahlschreiber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die Verzögerungseinrichtung ein Zeitsteuerveritil (30) zur Erzeugung des am Druckfühler (31) anliegenden Druckes aufweist, wobei das Zeitsteuerventil (30) die Einstellung des Öffnungszeitpunktes des Absperrorgans (29) in Abstimmung auf den Einschaltzeitpunkt der Druckluftquelle (14) ermöglicht.

4. Flüssigkeitsstrahlschreiber nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungseinrichtung eine weitere Leitung (40) besitzt, die parallel zum Absperrorgan (29) geschaltet ist und einen Teil der Luft in der Luftleitung (10) am Absperrorgan (29) vorbei strömen läßt.

5. Flüssigkeitsstrahlschreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungseinrichtung einen Luftspeicher (41) bzw. eine zweite Luftkammer aufweist, die in die Luftleitung (19) eingegliedert ist, wobei ihr Volumen größer als das Volumen der Luftleitung (10) ist.

6. Flüssigkeitsstrahlschreiber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungseinrichtung ein erstes normalerweise geschlossenes Steuer-Schaltventil (43). das mit dem Luftspeicher (41) in Verbindung steht, und in der Weise arbeitet, w> daß es beim Abschalten der Druckluftquelle (14) öffnet und dadurch den Druck im Luftspeicher senkt, und ein zweites, ebenfalls normalerweise geschlossenes Steuer-Schaltventil (44) besitzt, das an den Flüssigkeits-Vorratsbehälter (13, 20) angeschlossen t*-, ist und in der Weise arbeitet, daß es beim Abschalten der Druckluftquelle (14) öffnet und dadurch die Luft für den und aus dem Flüssigkeils-Vorratsbehälter

(20) abläßt

7. Flüssigkeitsstrahlschreiber nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet daß die Verzögerungseinrichtung ein drittes, normalerweise geschlossenes Steuer-Schaltventil (53), das in der Luftleitung (10) zwischen der Druckluftquelle (14) und dem Luftspeicher (41) angeordnet ist eine Bypaßleitung (54), die parallel zum dritten Steuer-Schaltventil (53) geschaltet ist und einen Teil der Luft in der Luftleitung (10) zum Luftspeicher (41) durchläßt sowie einen Druckfühler (52) aufweist, der den Druck in der Luftleitung (10) erfaßt und bewirkt daß das dritte Steuer-Schaltventil (53) öffnet wenn der festgestellte Druck einen bestimmten Wert übersteigt

8. Flüssigkeitsstrahlschreiber nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet daß die Verzögerungseinrichtung ein Drucksteuerventil (50) aufweist welches in der Bypaßleitung (54) angeordnet ist

9. Flüssigkeitsstrahlschreiber nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß die Verzögerungseinrichtung ein weiteres Drucksteuerventil (51) zur Steuerung des am Druckfühler (52) anliegenden Druckes besitzt.