DE3246839A1

DE3246839A1 - Schreibkopf fuer einen impulsstrahl-tintenstrahlschreiber

Info

Publication number: DE3246839A1
Application number: DE19823246839
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Hachioji Tokyo Kimura; Taketo Hino Tokyo Nozu; Yasuhiko Fuchu Tokyo Tanaka
Original assignee: Konishiroku Photo Industry Co Ltd Tokyo; Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1981-12-26
Filing date: 1982-12-17
Publication date: 1983-09-01
Also published as: JPH046546B2; JPS58112754A; US4521788A

Description

Henkel, Pfenning, Feiler, Hänzel & Meinig α Patentanwälte

European Patent Anc^rne\s Zugelassene Vertrete' vor Europaischen Patentamt

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Konishiroku Photo Industry Co., Ltd. DiDi-P*ys K.H Meimg.Be?■

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Tokio, Japan ·

Mohlstraße 37

D-8000 München 80

Tel 089/982085-87 Teie>: 0529802 hnkid Telegramme" ellipses

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Schreibkopf für einen Impulsstrahl-Tintenstrahlschreiber

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Die Erfindung bezieht sich auf bedarfsweise arbeitende Schreibköpfe für Tintenstrahlschreiber und betrifft

insbesondere einen verbesserten Schreibkopf dieser 5

Art, dessen Schreib-Düsen im Schreibkopf in dicht gedrängter Anordnung ausgebildet sind.

Es sind bereits verschiedene Schreibköpfe für Tintenstrahlschreiber bekannt. Ein typisches Beispiel hierfür ist in Fig. 1 schematisch dargestellt, wobei die Tinte von einem Vorratsbehälter 1 über eine Leitung zu einer in einem Schreibkopf 2 ausgebildeten Tinten-Sammelkammer 3 geleitet wird. Tintenströmungs-Durch-

gänge oder -Kanäle 4 verbinden die Sammelkammer 3 15

mit den einzelnen Düsen 6 über Druckkammern, die

jeweils ein durch eine Treiberschaltung 9 angesteuertes piezoelektrisches Kristallelement 5 aufweisen. Die Durchgänge 4 entsprechen den Elementen eines Schriftmusters (image pattern).
20

Beim Druck- oder Schreibvorgang werden die in den Druckkammern montierten piezoelektrischen Kristallelemente durch elektrische Signale entsprechend den SchreibmusterSignalen aktiviert, wobei die Tinte unter Druck gesetzt wird und Tintentröpfchen aus den Düsen 6 ausgestoßen werden.

Ein Merkmal dieses bisherigen, bedarfsweise arbeitenden

Tintenstrahlschreiber besteht darin, daß er keine 30

Einrichtung zur Rückgewinnung oder -förderung von nicht benutzter Tinte benötigt, weil die Tinte nur im Bedarfsfalle und in Abhängigkeit von einem Bildoder Schriftmustersignal (image pattern signal)

ausgestoßen und daher der Tintenverbrauch möglichst 35

klein gehalten wird.

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Außerdem besitzen solche bedarfsweise arbeitenden Tintenstrahlschreiber eine ausgezeichnete Betriebszuverlässigkeit, und sie können vergleichsweise

klein und leicht ausgebildet und daher mit entsprechend niedrigen Kosten hergestellt werden. Weiterhin läßt sich eine Vielzahl von Durchgängen ohne weiteres in einem einzigen Schreibkopf ausbilden, so daß hohe ,Q Auflösung und hohe Schreibgeschwindigkeit gewährleistet werden und ein Mehrfarbschreibvorgang möglich ist.

Bei diesen bisherigen Vorrichtungen, wie derjenigen p- gemäß Fig. 1, weisen die Düsen 6, die Tinten-Durchgänge 4 und die die piezoelektrischen Kristallelemente 5 enthaltenden Druckkammern gemäß Fig. 1 sämtlich im wesentlichen in derselben Richtung. Es wurden nun bereits verschiedene Anordnungen von Mehrfachdüsen _on in einem einzigen Schreibkopf entwickelt. Eine entsprechende Konstruktion weist Tinten-Durchgänge und Druckkammern auf beiden Seifen eines einzigen Sehreibkopfes auf und legt 24 - 32 Düsen fest.

Dabei ergeben sich jedoch Schwierigkeiten deshalb, weil es schwierig ist, eine wesentlich größere Zahl von Düsen in einem einzigen Schreibkopf einer gegebenen Größe vorzusehen; dies würde nämlich kleinere (engere) Tinten-Durchgänge und Druckkammern und auch

_o_ kleinere (engere) Düsen erfordern.

Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die Schaffung eines Tintenstrahlsehreiber-Schreibköpfes, welcher den bisherigen, bedarfsweise arbeitenden

_o_ Schreibköpfen leistungsgemäß überlegen ist und der

ohne weiteres mit einer großen Zahl von Düsen versehen werden kann, die jeweils bezüglich des Tintenausstoßes im wesentlichen gleiche Leistung besitzen.

Im Zuge dieser Aufgabe bezweckt die Erfindung auch die Schaffung eines einheitlichen (unitary), bedarfsweise arbeitenden Tintenstrahlschreiber-Schreibkopfes, der hohe Auflösung gewährleistet und sich für einen Farbbzw. Mehrfarbschreibvorgang eignet.

Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.

•Erfindungsgemäß sind die Tintenströmungs-Durchgänge und Druckkammern, die orthogonal und radial zur Verlauf srichtung der Düsen angeordnet sind, jeweils mit zugeordneten Düsen verbunden. Diese Anordnung unterscheidet sich von einer Konstruktion der oben beschriebenen Art, bei welcher die Durchgänge und Druckkammern an der einen Seite der Düsen und diesen zugewandt oder gegenüberstehend angeordnet sind.

Ein anderes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Tinten-Durchgänge und Druckkammern durch Verbesserung der Konfiguration der in den Druckkammern angeordneten piezoelektrischen Kristallelemente noch

dichter nebeneinander liegen können. 25

Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß die piezoelektrischen Kristallelemente radial unter einem Winkel von nicht weniger als 180 angeordnet sind.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines bis-35

herigen, bedarfsweise arbeitenden Schreibkopfes ,

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Fig. 2A und 2B Darstellungen von erfindungsgemäß ausgebildeten piezoelektrischen Kristall-

elementen,
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Fig. 3 eine Ansicht eines bedarfsweise arbeitenden Schreibkopfes mit Merkmalen nach der Erfindung,

Fig. 4 einen Schnitt durch einen Schreibkopf mit Düsen in dicht gedrängter Anordnung,

Fig. 5A und 5B schematische Darstellungen verschiedener Anordnungen von Düsenöffnungen,

Fig. 6 eine Fig. 3 ähnelnde Darstellung einer

anderen Ausführungsform des Schreibkopfes und

Fig. 7 eine den Fig. 3 und 6 ähnelnde Darstellung noch einer anderen. ^Ausführungsform des. Schreibkopfes.

Fig. 1 ist eingangs bereits erläutert worden. 25

In Fig. 2 ist eine bevorzugte Beziehung zwischen der Länge a und der Breite b eines erfindungsgemäß ausgebildeten rechteckigen piezoelektrischen Kristallelements veranschaulicht. Die bevorzugte Beziehung SQ zwischen diesen Abmessungen ist folgende:

2b < a < 20b.

Neben einer rechteckigen Form (Fig. 2A) kann das •35 obiger Beziehung entsprechende piezoelektrische Kristallelement 11 auch die elliptische Form des Kristallelements gemäß Fig. 2B besitzen. In diesem Fall sind das Längsmaß bzw. der größte Durchmesser

mit a und die Breite bzw. der kleinste Durchmesser mit b bezeichnet.

Fig. 3 veranschaulicht einen Schreibkopf gemäß der Erfindung, bei dem die von einem nicht dargestellten Tinten-Vorratsbehälter gelieferte Tinte über eine Zufuhr-Leitung 21 in eine Tinten-Sammelkammer 22 eintritt, die radial auswärts einer Anzahl von Düsen

um diese herum und im wesentlichen senkrecht zur ErStreckungsrichtung der Düsen angeordnet ist. Mehrere Tintenströmungs-Durchgänge 23 und Druckkammern 24 verlaufen von der Sammelkammer 22 radial einwärts zu den Düsen 25. Die Düsen 25 sind etwa senkrecht

zu den Durchgängen 2 3 und den Druckkammern 24 angeordnet und können in der einen oder anderen Richtung gerichtet sein. In jeder Druckkammer 24 ist je ein piezoelektrisches Kristallelement 26 angeordnet, dessen Konfiguration der oben angegebenen Beziehung ent-

spricht, d.h. sein Länge/Breite-Verhältnis ist nicht kleiner als 2:1 und nicht größer als 20:1. Mittels dieser Auslegung kann die Breite der Druckkammern 24 erheblich verkleinert werden, während ihre Länge vergrößert werden kann. Außerdem ist es dabei möglich, eine große Zahl von Durchgängen 23 in dem begrenzten Umfangsbereich jeder Düse 25 unterzubringen, verglichen mit einer Konstruktion unter Verwendung eines kreisförmigen oder -runden piezoelektrischen Kristallelements. Fig. 4 zeigt ein

anderes Ausführungsbeispiel, bei dem Düsen 75 in dicht gedrängter Anordnung mit Tinten-Durchgängen 73 verbunden sind, die auf beiden Seiten bzw. in beiden Flächen eines Schreibkopfes 70 mit Tinten-Sammelkammer 72 und piezoelektrischen Kristallelementen angeordnet sind.

Durch die abwechselnde oder wechselweise Verbindung

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der einzelnen Düsen 25 mit den zugeordneten Durchgängen 23 gemäß Fig. 3 wird die mögliche Anordnungsc dichte der Durchgänge vergrößert. Ersichtlicherweise sind die Düsen 25 jedoch nicht auf eine Anordnung in einer einzigen Reihe oder auf einer geraden Linie beschränkt. Beispielsweise veranschaulicht Fig. 5A in einer Matrix von Düsenzeilen η in Spalten m ange-

, ~ ordneten Düsen 51. Die Matrixanordnung der Düsen gemäß Fig. 5B ist so schräg versetzt, daß die Düsen in jeder "Spalte" bzw. lotrechten Reihe zwischen den Düsen der benachbarten Spalte liegen. Mit der Anordnung nach Fig. 5B kann eine hohe Schriftbild-

T_ dichte erzielt werden, weil der Abstand zwischen den einzelnen Düsen groß bleibt. Zudem ist die Fertigung eines dieses Muster aufweisenden Schreibkopfes einfacher, und es kann ein Schreibvorgang mit hoher Dichte durchgeführt werden. Mit den Düsenanordnungen gemäß Fig. 5A und 5B können mehrfarbige Schriftbildmuster hoher Dichte aufgezeichnet werden, indem jede lotrechte Düsenreihe einer unterschiedliche Farbe, wie Gelb, Magenta, Cyan, Schwarz usw., zugeordnet wird.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Tinten-Sammelkammer 22 nach Fig. 3 in mehrere Segmente 62a - 62d unterteilt ist, die über Zufuhr- oder Speise-Leitungen 61a - 61d

in einer der Zahl der verwendeten Farben ent-30

sprechenden Zahl mit Tinte jeweils verschiedener Farbe beschickt werden können. Gemäß Fig. 6 sind die Leitungen und die Sammelkammern in vier Segmente a - d unterteilt, welche den vier Farben Gelb, Magenta,

Cyan bzw. Schwarz zugeordnet sind. Weiterhin sind do

die Leitungen und Sammelkammern über Tintenströmungs-Durchgänge 63 und Druckkammern 64 mit den Düsen 6 5 verbunden. Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 sind

die einzelnen Düsen in vier Gruppen entsprechend den verschiedenen Farben unterteilt.

Bei dem in Fig. 7 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel des Schreibkopfes sind, wie in Fig. 3, Tinten-Durchgänge 93 und Druckkammern 94 jeweils mit nahezu gleicher Konfiguration und Länge ausgebildet, wobei sie eine Tinten-Sammelkammer 92 mit Düsen 95

verbinden.

Aufgrund der beschriebenen Konstruktion des Schreibkopfes können den aus den einzelnen Düsen ausgestoßenen Tintentröpfchen nahezu identische Frequenz-15

und Antriebseigenschaften verliehen werden. Infolgedessen werden die für diese Vorrichtung benötigten elektrischen Steuerungen vereinfacht.

Die Erfindung ermöglicht die Konstruktion eines mit hoher Geschwindigkeit und hoher Auflösung arbeitenden Schreibkopfes, der 80 - 100 -Düsen (öffnungen) aufweist und auch beim Mehrfarbdruck mit hoher Geschwindigkeit und hoher Auflösung arbeitet.

Ersichtlicherweise sind dem Fachmann verschiedene weitere Änderungen und Abwandlungen der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform möglich, ohne daß vom Rahmen der Erfindung abgewichen wird.

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Claims

17, Dez. W82

Patentansprüche

Schreibkopf für einen Impulsstrahl-Tintenstrahlschreiber mit einer Vielzahl von Düsen(öffnungen), einer Vielzahl von Tintenströmungs-Durchgängen und Druckkammern, die im wesentlichen senkrecht zu den betreffenden Düsen angeordnet und mit diesen verbunden sind, sowie an mindestens einer Fläche des Schreibkopfes angeordneten piezoelektrischen Kristallelementen,' dadurch gekennzeichnet, daß die piezoelektrischen Kristallelemente (z.B. 26) so bemessen sind, daß ihr Länge/Breite-Verhältnis nicht kleiner

als 2:1 und nicht größer als 20:1 ist. 15

2. Schreibkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die TintenStrömungs-Durchgänge einander gegenüberliegend angeordnet sind und eine zwischen ihnen angeordnete Düsenreihe aufweisen und daß die auf

gegenüberliegenden Seiten der Düsen angeordneten Durchgänge jeweils mit einander abwechselnden Düsen verbunden sind.

3. Schreibkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn-, zeichnet, daß durch Unterteilung einer Tinten-Sammelkammer in Segmente mehrere Tintensysteme gebildet sind, die jeweils eine Anzahl von Tintenströmungs-Durchgängen, Druckkammern und damit verbundenen Düsen aufweisen. .

4. Schreibkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen in einer Anzahl von (lotrechten) Reihen angeordnet sind, die so gegeneinander (schräg) versetzt sind, daß die Düsen jeder Reihe zwischen Düsen der benachbarten Reihe liegen.

5. Schreibkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da-

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dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen in Form einer Matrix angeordnet sind.

6. Schreibkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß miteinander verbundene Tintenströmungs-Durchgänge und Druckkammern in einer einzigen Ebene oder in mehreren Ebenen angeordnet sind.

7. Schreibkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tintenströmungs-Durchgänge und Druckkammern so ausgebildet sind, daß

die Spritzeigenschaften (jetting characteristics) 15

der aus den Düsen austretenden Tröpfchen einander gleich sind.

8. Schreibkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

daß die Längen der Tintenströmungs-Durchgänge jeweils 20

gleich groß sind, so daß die Düsen jeweils gleiche Spritzeigenschaften (jetting characteristics) erhalten.

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