DE3445720A1

DE3445720A1 - Anordnung zum ausstoss von einzeltroepfchen aus austrittsoeffnungen eines tintenschreibkopfes

Info

Publication number: DE3445720A1
Application number: DE19843445720
Authority: DE
Inventors: André-Heinrich 1000 Berlin Meinhof
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-12-14
Filing date: 1984-12-14
Publication date: 1986-06-19
Also published as: US4633267A; JPS61144361A

Description

Anordnung zum Ausstoß von Einzeltröpfchen aus Austrittsöffnungen eines Tintenschreibkopfes

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Ausstoß von Einzeltröpfchen aus Austrittsöffnungen eines Tintenschreibkopfes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Für Tintenschreibeinrichtung&n, bei denen Tinte in Form von Einzeltröpfchen ausgestoßen wird, ist eine Anordnung vorgeschlagen worden, bei der die Antriebselemente in Form von Leiterschleifen beidseitig eines Tintenkanals befestigt sind und deren pfeilartig abgewinkelte beweglichen Mittelteile im Tintenkanal verlaufen (VPA 83 P 8028, P 33 33 510.9). Ein sich über die gesamte Länge des Tintenkanals erstreckendes Magnetsystem erzeugt im Bereich der Antriebselemente ein magnetisches Feld. Durch eine Änderung des Stromflusses in einem Antriebselement,

z. B. durch Einschalten des Stromes, wird eine auf den Mittelteil einwirkende Kraft erzeugt, die den Mittelteil in Richtung auf eine diesem Mittelteil zugeordnete Austrittsöffnung bewegt und zum Ausstoß eines Einzeltröpfchens führt.

Mit einer derartigen Anordnung kann ein Schreibkopf aufgebaut werden, bei dem die Vorteile einer betriebssicheren Funktionsweise mit einer aufwandsarmen Fertigung verbunden werden können. Es zeigt sich jedoch, daß damit die Anforderungen, die neuerdings an Matrixdrucker gestellt werden, nicht im gewünschten Maße erfüllt werden können. So ist die für eine gute Schriftqualität notwendige hohe Auflösung begrenzt, da die Teilung der Antriebselemente und damit die Teilung der Austrittsöffnungen durch die Anordnung der Antriebselemente begrenzt ist. Eine Überlappung der Druckpunkte auf

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dem Aufzeichnungsträger kann nur über eine Vergrößerung der Durchmesser der Austrittsöffnungen erreicht werden. Durch die beidseits des Tintenkanals befestigten Antriebselemente wird nicht nur die Möglichkeit beschränkt, die Austrittsöffnungen mehrreihig anzuordnen, sondern es wird auch die oft erwünschte Lesbarkeit der Zeichen unmittelbar nach einem Druckvorgang beschränkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, für eine Anordnung gemäß dem Gattungsbegriff eine Möglichkeit zu schaffen, mit der die Anzahl der die Zeichen bildenden Druckpunkte erhöht und eine Überlappung der Druckpunkte erreicht wird, ohne die Durchmesser der Austrittsöffnungen zu vergrößern. Zugleich soll auch der Aufwand für das zum Tröpfchenausstoß notwendige Magnetsystem reduziert werden. Weiterhin soll ein Druckkopf geschaffen werden, der dem Wunsch nach kleineren Abmessungen entspricht und bei dem die Lesbarkeit der Zeichen unmittelbar nach deren Darstellung auf dem Aufzeichnungsträger verbessert ist.

Diese Aufgabe wird gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. In den Unteransprüchen sind weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung angegeben.

Die wesentlichen mit der Erfindung verbundenen Vorteile bestehen darin, daß die Antriebselemente und damit auch die Austrittsöffnungen entweder einreihig in unmittelbarer Nähe der Kante des Schreibkopfes oder zweireihig angeordnet werden können. Im ersten Falle ergibt sich eine deutliche Verbesserung der Lesbarkeit gedruckter Zeichen während oder unmittelbar nach dem Druckvorgang;

im zweiten Falle ergibt sich die Möglichkeit, die Antriebselemente und damit auch die Austrittsöffnungen der einen Reihe gegenüber denen der anderen Reihe versetzt anzuordnen und damit, wie an sich bekannt, eine deutliche Verbesserung der Schriftqualität zu erreichen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dort zeigt
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Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel für den Aufbau einer zweireihigen Anordnung der Austrittsöffnungen,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Anordnung mit in zwei Reihen angeordneten Austrittsöffnungen,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung der Ausführungsbespiele nach Fig. 1 und Fig. 2,

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel in Schnittdarstellung zur Reduzierung der Nebensprecheffekte bei einer zweireihigen Anordnung,

Fig. 5 ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zur Realisierung des Magnetsystems und

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel für eine einreihige Anordnung von Austrittsöffnungen.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den Aufbau eines Schreibkopfes mit zwei Reihen von Austrittsöffnungen. Die wesentlichen Bestandteile der Anordnung sind ein Grundkörper 1, in dem die Austrittsöffnungen 2 in an •sich bekannter Weise ausgebildet sind. Auf dem Grundkörper 1 sind Isolationsschichten 3, 4 und 5 aufge-

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bracht, die die Wandungen eines Tintenraums 7 bilden, der durch eine Abdeckung 6 und dem Grundkörper 1 begrenzt wird. Der Tintenraum 7 steht, was hier nicht dargestellt ist, über ein Tintenversorgungssystem mit einem Tintenbehälter in Verbindung. Das Aufbringen der Isolationsschichten 3, 4 und 5 auf den Grundkörper 1, die Abdichtung des Tintenraumes 7 nach außen hin sowie das Aufbringen der Abdeckung 6 ist nicht Gegenstand der Erfindung und kann in an sich bekannter Weise durchgeführt werden. Die Antriebselemente für den Ausstoß von einzelnen Tintentröpfchen sind durch Leiterschleifen 8 realisiert. Diese sind im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 aus schmalen Streifen oder Stegen 13 bzw. 14 leitfähigen Materials gebildet. Dabei sind die beiden jeweils eine Leiterschleife 8 bildenden Stege nur auf einer Seite des Tintenraumes 7 befestigt. Die Stege sind derart befestigt und derart geformt, daß sie sich pfeilartig in den Tintenraum 7 erstrecken, im Bereich der Austrittsöffnungen 2, und zwar dort oberhalb der Austrittsöffnun- gen 2 zusammenlaufen und durch ein leitfähiges Verbindungsteil 9 verbunden sind. Der Bereich des Tintenraumes 7, in dem die mittels der Verbindungsstege 9 verbundenen Stege liegen, wird im folgenden als Tintenkanal 10 bezeichnet. Die Befestigung der jeweils freien Enden der Stege 13 bzw. 14, das heißt die Befestigung der Fußpunkte der Leiterschleifen 8, kann, wie Fig. 1 zeigt, derart erfolgen, daß jeweils ein Steg einer Leiterschleife 8 auf der ersten Isolationsschicht 3, der andere Steg auf der zweiten Isolationsschicht 4, die sich oberhalb der Isolationsschicht 3 befindet, befestigt ist. Die Isolationsschichten 3 und 4 sowie eine weitere Isolationsschicht dichten den Tintenraum 7 nach außen hin ab. Das kann beispielsweise durch Zwischenlagen von Abdichtfolien geschehen oder es können die leitfähigen Stege in die Isolationsschichten eingelegt sein. Durch eine entsprechende Dimensionierung der Isolationsschichten 3 und 4

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ist eine einfache von außen durchführbare individuelle Kontaktierung der Leiterschleifen 8 möglich. Nach oben hin ist der Tintenraum 7 durch die Abdeckung 6, die als Abdeckplatte ausgebildet sein kann, abgeschlossen. Auf der Abdeckplatte 6 ist das Magnetsystem 12 angeordnet. Dieses besteht im Ausführungsbeispiel aus einem zweipoligen Magnetelement, das hier durch einen Permanentmagneten realisiert ist. Es liegt im Rahmen der Erfindung anstelle eines Permanentmagneten auch einen Elektromagneten zu verwenden. Die Pole N und S des Magnetelements liegen dabei im Bereich der seitlichen Befestigungen der Stege 13 bzw. 14 der Leiterschleifen 8. Der Feldlinienverlauf ist dabei derart, daß die Feldlinien die Stege

13 bzw. in der näheren Umgebung des Tintenkanals 10 durchdringen, so daß dann, wenn eine Leiterschleife 8 z.B. durch die Einschaltung des Stromes eine Stromflußänderung erzeugt wird, der bewegliche Mittelteil 11 der betreffenden Leiterschleife 8 in Richtung auf die ihr zugeordnete Austrittsöffnung 2 bewegt wird. Die dadurch erzeugte Druckwelle führt zum Ausstoß eines Tintentröpfchens aus der Austrittsöffnung 2. Das bewegliche Mittelteil 11 wird anschließend wieder in seine Lage zurückbewegt, wodurch die durch den Tröpfchenausstoß abgegebene Tintenmenge nachgesaugt wird. Das kann durch Umkehr der Stromflußrichtung und/oder durch die Federeigenschaften der Leiterschleife selbst bewirkt werden.

Die beschriebene einseitige Befestigung der Stege 13 bzw.

14 der Leiterschleifen 8 ermöglicht es, daß die Mittelteile 11 der jeweils an einer Seite des Tintenraums befestigten Stege 13 der Leiterschleifen 8 eine Reihe von Antriebselementen bilden, denen eine entsprechende Reihe von Austrittsoffnungen 2 zugeordnet ist. Eine zweite Reihe von Antriebselementen wird durch die auf der anderen Seite des Tintenraumes 7 befestigten Stege 14 von Leiterschleifen 8 gebildet. Die Antriebselemente und da-

mit auch die Austrittsöffnungen der beiden Reihen sind vorzugsweise gegeneinander versetzt, so daß sich die gewünschte Verbesserung der Teilung der Austrittsöffnungen ergibt.

Fig. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, das sich lediglich hinsichtlich der Ausbildung der Leiterschleifen vom Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 unterscheidet. Hier sind die Leiterschleifen 8 durch bandförmige Streifen 15 bzw. 16 aus leitfähigem Material gebildet, die im Bereich des Tintenkanals 10 u-förmig gebogen sind. Die Schenkel 15 einer ersten Reihe der Leiterschleifen 8 sind jeweils an der einen Seite, die Schenkel 16 einer zweiten Reihe von Leiterschleifen 8 sind jeweils an der anderen Seite des Tintenraumes 7 befestigt. Im Bereich des Tintenkanals 10 bilden die Leiterschleifen einen u-förmigen beweglichen Mittelteil 11. Die freien Enden der Schenkel 15 bzw. 16 der Leiterschleifen 8 erstrecken sich pfeilförmig in den Tintenraum 7 hinein und bilden im Bereich des Tintenkanals 10 zwei Reihen von beweglichen Mittelteilen. Wie anhand von Fig. 1 erläutert, wird auch hier der Tintenraum 7 durch den Grundkörper 1, durch die Isolationsschichten 3, 4 und 5 sowie durch eine Abdeckplatte 6 tintendicht begrenzt. Das auf der Abdeckplatte 6 angeordnete Magnetsystem besteht aus einem zweipoligen Magnetelement 12. Im Bereich des Tintenkanals 10 durchdringen die Feldlinien die Stege 15 und 16. Die Funktionsweise zum Ausstoß von Einzeltröpfchen entspricht der anhand von Fig. 1 beschriebenen Wirkungsweise.

Fig. 3 zeigt in Schnittdarstellung einen Schreibkopf nach den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 oder Fig. 2. Auf dem Grundkörper 1, der zwei Reihen von Austrittsöffnungen 2 aufweist, sind die Isolationsschichten 3, 4 und 5 aufgebracht, die den Tintenraum 7 tintendicht

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abgrenzen. Innerhalb des Tintenraumes 7 verlaufen die Leiterschleifen 8, wobei die Schenkel oder die Stege jeweils einer Leiterschleifenreihe an ein und derselben Seite des Tintenraumes 7 befestigt sind. Die Leiterschleifen 8 bilden im Bereich des Tintenkanals 10, und zwar unmittelbar über den ihnen zugeordneten Austrittsöffnungen 2 die beweglichen Mittelteile 11. Nach oben hin ist der Tintenraum 7 durch die Abdeckplatte 6 abgeschlossen, über der das Magnetsystem 12 angeordnet ist. Die durch eine Änderung des Stromflusses durch die Leiterschleifen 8, beispielsweise durch Ansteuerung der Leiterschleifen 8 über die Anschlußkontaktierungen 17, verursachte Auslenkung eines beweglichen Mittelteiles in Richtung auf die ihr zugeordnete Austrittsöffnung 2 wird bewirkt, daß aus dieser Austrittsöffnung ein Tintentröpfchen ausgestoßen und gegen einen Aufzeichnungsträger 18 gespritzt wird. Wie für Matrixdrucker bekannt, werden durch eine Relativbewegung zwischen dem Schreibkopf und dem Aufzeichnungsträger auf diesem rasterförmige Zeichen oder Muster aufgebaut.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich im Tintenkanal über einen Teil seiner Länge, mindestens über den Teil des Tintenkanals in welchem die beweglichen Mittelteile liegen, eine Trennwand, durch die der Tintenkanal in zwei Teilkanäle unterteilt wird. Ein Ausführungsbeispiel für diese Ausgestaltung zeigt Fig. 4. Der Aufbau der Anordnung nach Fig. 4 entspricht dabei im wesentlichen dem bereits beschriebenen Aufbau.

Im Unterschied dazu ist hier jedoch eine Trenn- oder Zwischenwand 19 vorgesehen, die den Tintenkanal in einen ersten Teilkanal 20 und in einen zweiten Teilkanal 21 unterteilt. Die Teilkanäle 20 und 21 sind jeweils einer Reihe von Leiterschleifen, das heißt deren beweglichen Mittelteilen 11 und somit auch einer Reihe von Austrittsöffnungen 2 zugeordnet. Damit wird erreicht, daß beim

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Ausstoß von Tintentröpfchen aus einer Austrittsöffnung die Beeinflussung benachbarter Austrittsöffnungen reduziert wird. Das beruht darauf, daß die Trennwand 19 eine störende Ausbreitung von Druckwellen, wie sie bei einer Ansteuerung eines Antriebelementes auftritt, bedämpft.

Erstreckt sich die Trenn- oder Zwischenwand 19 über die gesamte Länge des Tintenkanals, so lassen sich zwei voneinander unabhängige Tintenkanäle schaffen, die z.B. über jeweils ein eigenes Tintenversorgungssystem mit verschiedenen Tintenbehältern in Verbindung stehen können. Werden Tintenbehälter verwendet, die mit Tinte verschiedener Farbe gefüllt sind, so besteht die vorteilhafte Möglichkeit, für einen Zweifarbendruck.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung betrifft die Ausbildung des Magnetsystems. Eine Ausführungsform zeigt Fig. 5, bei der ein Permanentmagnet 22 verwendet wird, dessen beide Südpole S im Bereich der Befestigung der Enden der Leiterschleifen 8 liegen und dessen gemeinsamer Nordpol N im Bereich des Tintenkanales 10 liegt. Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Anordnungen für die Magnetsysteme zeichnen sich durch eine einfache Formgestaltung der Magnetsysteme aus.

Die Erfindung ist im Vorhergehenden unter Hinweis auf eine zweireihige Anordnung der Austrittsöffnungen erläutert worden. Die Anwendung der erfindungsgemäßen Lehre bringt jedoch auch beim Aufbau eines Druckkopfes Vorteile, bei dem die Austrittsöffnungen in einer Reihe angeordnet sind. Ein Ausführungsbeispiel dafür zeigt Fig. 6. Im einzelnen zeigt Fig. 6 einen Teil des schichtweisen Aufbaues eines Druckkopfes, wobei hier lediglich der Grundkörper 1 mit den in einer Reihe angeordneten Aus-

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trittsöffnungen 2 sowie ein Teil der Isolierschichten 3, 4 und 5 dargestellt ist. Im vollständigen Aufbau wurden die Isolierschichten 3, 4 und 5 allseitig auf dem Grundkörper 1 aufgebracht sein und zusammen mit diesem und einer die gesamte Anordnung nach oben hin abschliessenden Abdeckplatte 6 einen Tintenraum 7 tintendicht umschließen und begrenzen. Die einzelnen Leiterschleifen 8 sind in diesem Beispiel durch zwei Schenkel 25 aus leitfähigem Material realisiert, die im Bereich jeweils einer Austrittsöffnung 2 miteinander verbunden sind und dort das bewegliche Mittelteil 11 bilden. Die Schenkel 25 der Leiterschleifen 8 sind jeweils auf ein und derselben Seite des Tintenraumes 7 derart befestigt, daß sie sich pfeilartig nach innen in den Tintenraum 7 hinein erstrecken. Unter dem Einfluß des hier nicht dargestellten Magnetsystems wird bei einer Änderung des Stromflusses durch eine der Leiterschleifen 8 der bewegliche Mittelteil 11 nach unten bewegt und ein Tintentröpfchen aus der Austrittsöffnung 2 ausgestoßen. Die Versorgung des Tintenkanals 10 mit Tinte erfolgt in ebenfalls nicht dargestellter Weise über ein Tintenversorgungssystem, über das der Tintenraum 7 mit einem Tintenvorratsbehälter in Verbindung steht. Die Austrittsöffnungen 2 können bei einem derartigen Aufbau sehr nahe am Rand oder an der Kante des Druckkopfes angeordnet sein. Damit ist der wesentliche Vorteil verbunden, daß im praktischen Einsatz die auf dem Aufzeichnungsträger aufgebrachten Zeichen oder Muster unmittelbar nach dem Druck sichtbar sind und der Aufzeichnungsträger unmittelbar nach einer geschriebenen Zeile abgetrennt werden kann.

9 Patentansprüche
6 Figuren

- Leerseite -

Claims

A VPA Patentansprüche

1. Anordnung zum Ausstoß von Einzeltröpfchen aus Austrittsöffnungen eines Tintenschreibkopfes mit den Austrittsöffnungen jeweils zugeordneten individuell ansteuerbaren Antriebselemente, die als Leiterschleifen ausgebildet in einem Tintenraum verlaufen und die im Bereich des Tintenkanals ein bewegliches Mittelteil aufweisen, wobei der Tintenraum durch einen die Austrittsöffnungen aufweisenden Grundkörper durch seitliche Wandungen und durch eine Abdeckung gebildet ist, sowie mit einem Magnetsystem, dessen Feldlinien die Leiterschleife durchdringen,
dadurch gekennzeichnet, daß jede Leiterschleife (8) mit ihren beiden Enden an einer Seite des Tintenraumes (7) gegenseitig isoliert derart befestigt ist, daß sich die Stege (13, 14; 25) oder die Schenkel (15,16) der Leiterschleifen (8) pfeilartig in den Tintenraum (7) hinein erstrecken und im Bereich des Tintenkanals (10) einen u-förmigen, beweglichen Mittelteil (11) bilden,

und daß das Magnetsystem (12, 22) ein zweipoliges Magnetsystem ist, dessen Feldlinien die Stege in unmittelbarer Nähe der u-förmigen beweglichen Mittelteile (11) durchdringen.

2. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterschleifen (8) aus zwei Stegen (13, 14; 25) bestehen, deren Fußpunkte jeweils an derselben Seite des Tintenraums (7) befestigt sind und daß die Stege im Bereich des Tintenkanals (10) miteinander verbunden sind (mittels 9) und die beweglichen Mittelteile (11) bilden.

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3. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterschleifen (8) aus bandförmigen Streifen gebildet sind, deren beide Schenkel (15, 16) jeweils an der gleichen Seite des Tintenraumes (7) befestigt sind, die im Bereich des Tintenkanals (10) u-förmig geformt sind und die beweglichen Mittelteile (11) bilden.

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3,

dadurch gekennzeichnet.

daß die an einer Seite des Tintenraumes (7) befestigten Stege (13) oder Schenkel (15) eine erste Reihe von Leiterschleifen (8) und die an dessen anderer Seite befestigten Stege (14) oder Schenkel (16) eine zweite Reihe von Leiterschleifen (8) bilden, denen jeweils eine Reihe von Austrittsöffnungen (2) zugeordnet ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß im Tintenkanal (10) zwischen der ersten und der zweiten Reihe der u-förmigen beweglichen Mittelteile (11) der Leiterschleifen (8) eine Trennwand (19) vorgesehen ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (19) den Tintenkanal (10) in zwei Teilkanäle (20, 21) unterteilt, die mit einer gemeinsamen oder mit zwei getrennten Tintenversorgungssystemen in Verbindung stehen.

7. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils an einer Seite des Tintenraumes (7) befestigten Stege oder Schenkel der Leiterschleifen (8)

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im Bereich des Tintenkanals (10) eine Reihe von u-förmig geformten beweglichen Mittelteilen (11) bilden, denen jeweils eine Reihe von Austrittsöffnungen (2) zugeordnet ist, und daß die Mittelteile (11) und die Austrittsöffnungen (2) in unmittelbarer Nähe der Kante des Tintenschreibkopfes angeordnet sind.

8. Anordnung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetsystem aus einem zweipoligen Magnetelement (12) besteht, dessen Pole (N, S) jeweils im Bereich der Befestigungen der Leiterschleifen (8) über der Abdeckplatte (6) liegen.

9. Anordnung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetsystem aus einem dreipoligen Magnetelement (22) besteht, wobei zwei gleichnamige Pole im Bereich der Befestigung der Leiterschleifen (8) und der andere Pol im Bereich des Tintenkanals (10) über der Abdeckplatte (6) liegen.