DE3523428A1 - Tintenstrahlschreibkopf - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Tintenstrahlschreib­ kopf mit mindestens einer zu einer Austrittsfläche münden­ den Düse, durch welche über einen Tintenkanal zugeführte Tinte durch Beaufschlagung mit Druckimpulsen in Form von Tröpfchen ausgestoßen und auf einen Aufzeichnungsträger gespritzt werden.

Eine derartige Anordnung ist in der DE-OS 32 37 411 beschrieben. Dort sind die Öffnungen der Düsen während des Schreibbetriebes frei zugänglich. Dabei besteht die Gefahr, daß die empfindlichen Düsen durch Berührung mit dem nahe benachbarten Schreibträger, durch Fremdkörper oder bei der Abdeckung des Schreibkopfes durch saugfähige Schichten in einer Reinigungsstation verschmutzt oder gar beschädigt werden, so daß die Schreibqualität beeinträch­ tigt wird. Besonders gefährlich sind unsachgemäße Reini­ gungsversuche.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tinten­ schreibkopf der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß Beschädigungen und Verschmutzungen der Düsenöffnungen weitgehend ausgeschlossen sind.

Die Lösung gelingt dadurch, daß die Austrittsfläche von einem am Schreibkopf befestigten Abdeckelement bedeckt ist, welches im Bereich der Düsen einen freien Spaltraum zur Austrittsfläche hin bildet und welches jeder Düse zu­ geordnete, die Düsenflugbahn koaxial umschließende Aus­ flugbohrungen aufweist, deren Durchmesser wesentlich größer als der lichte Durchmesser der Düsen ist.

Vorteilhafe Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße, einen festen Bestandteil des Schreibkopfes bildende Abdeckung verhüllt den Düsenbereich gegen mechanische Angriffe. Die den Düsen gegenüberlie­ genden Ausflugöffnungen müssen zwar mindestens so groß sein, daß sie den Flug der Tintentröpfchen nicht behin­ dern, können aber dennoch so klein gehalten werden, daß Schmutzpartikel praktisch nicht hindurchtreten.

Der Spaltraum, welcher im Gegensatz zu einer direkten Anlage des Abdeckelements die Tintentröpfchen unbeeinflußt austreten läßt, wird vorteilhaft dadurch genau einge­ halten, daß das Abdeckelement über ein sich radial außer­ halb des Düsenbereichs erstreckendes ringartig geschlossenes Distanzelement an der Austrittsfläche anliegt.

Eine gleichmäßige Anlage des Abdeckelements ohne unkon­ trollierte Verformung des mittleren, die Ausflugöffnungen enthaltenden Bereichs ergibt sich dadurch, daß das Abdeckelement radial außerhalb des Düsenbereichs eine Ringzone aufweist, welche mechanisch nachgiebiger als der verwindungssteifere mittlere Bereich des Abdeckelements ist und an dessen äußeren Umfangsbereich Befestigungs­ elemente angreifen. Die Ringzone wirkt als federndes Aus­ gleichselement.

Gleichmäßig verteilte Anzugskräfte werden übertragen, wenn das Abdeckelement mittels einer die Ringzone radial außen an einem Kragen erfassenden Überwurfmutter gegen die Aus­ trittsfläche gepreßt ist. Dabei kann die Lage des Abdeck­ elements zur Austrittsfläche durch mindest einen Zentrierstift gesichert sein.

Wenn durch die Düsen beispielsweise zur Beseitigung von Verstopfungen Tintenflüssigkeit in einen auf den Düsen­ bereich aufgelegten Abdeckraum gespült wird, muß anschließend die vor dem Düsenbereich im Spaltraum oder in und vor den Ausflugöffnungen befindliche Tintenflüssigkeit vollständig entfernt werden. Das geschieht beispielsweise durch Auflegen von Saugfilzen. Auch bei Vorhandensein des erfindungsgemäßen Abdeckelements wird ein vollständiges Absaugen der Tintenflüssigkeit erreicht, wenn der Spaltraum einen kapillaren Abstand zwischen dem Abdeckelement und der Austrittsfläche bildet. Darüber hin­ aus ist es vorteilhaft, auch den Durchmesser der Ausflug­ bohrungen kapillar klein zu wählen.

Als vorteilhafte Werte für den kapillaren Abstand des Spaltraums haben sich 30 µm bis 150 µm erwiesen. Der Durchmesser der Ausflugbohrungen beträgt vorzugsweise das 3 bis 6-fache des lichten Durchmessers der Düsen.

Damit auch im äußeren Randbereich des Spaltraums eine restlose Absaugung der Tintenflüssigkeit erreichbar ist, kann das Abdeckelement in den radial äußeren Bereichen des Spaltraums führende zusätzliche Absaugbohrungen mit kapil­ lar kleinem Durchmesser aufweisen. Eine unerwünschte Absaugung von Tintenflüssigkeit aus den Düsen wird insbe­ sondere dann verhindert, wenn die Düsen aus der Austritts­ fläche oder aus Vertiefungen der Austrittsfläche hervor­ ragen.

Das erfindungsgemäße Abdeckelement kann für Schreibköpfe, bei denen die Düsen in einer separaten ebenen Düsenplatte angeordnet sind, welche auf eine entsprechende ebene Fläche eines Tintenkanalblocks aufgelegt ist, besonders vorteilhaft gleichzeitig dazu dienen, die gegebenenfalls durch Paßstifte lagegesicherte Düsenplatte gleichmäßig und genau an den Tintenkanalblock anzudrücken.

Die Erfindung wird anhand der Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten vorteilhaften Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch den Endbereich eines erfindungsgemäß gestalteten Tintenschreibkopfes.

Fig. 2 zeigt eine Vorderansicht des Tintenschreibkopfes nach Fig. 1.

Fig. 3 zeigt als Ausschnitt von Fig. 1 in vergrößertem Maßstab mit Tintenflüssigkeit bedeckte Endbereiche für Düsen verschiedener Ausführung.

Fig. 4 zeigt geringfügig abgewandelte Endbereiche nach Fig. 4 mit bereits teilweise durch ein aufgelegtes Filzelement abgesaugter Tinten­ flüssigkeit.

Auf den aus Kunststoff bestehenden, Tintenkanäle 1 bilden­ den Kanalblock 2 ist die Düsenplatte 3 durch Paßstifte 4 lagegesichert aufgelegt. Die gegenseitigen Anlageflächen weisen eine glatte und genaue Oberfläche auf, so daß sich eine flüssigkeitsdichte Anlage ergibt. Gleichmäßig ver­ teilte Anpreßkräfte werden von dem an das Abdeckelement 5 angeformten Distanzring 6 übertragen.

Das Abdeckelement 5 ist relativ zur Düsenplatte 3 durch Zentrierstifte 7 fixiert, so daß die Ausflugöffnungen 8 jeweils genau in Flugrichtung der aus den Düsen 9 ausge­ spritzten Tintentröpfchen liegen.

Der radial innerhalb des Distanzringes 6 liegende Bereich des vorzugsweise aus rostfreiem Stahl bestehenden Abdeck­ elements 5 ist verwindungssteif ausgebildet.

Die radial äußere Ringzone 10 ist dagegen mit dünnerer Wandstärke nachgiebiger gestaltet. Wenn die am äußeren Randbereich am Kragen 11 angreifende Überwurfmutter 12 beim Festschrauben auf dem zylindrischen Gewinde­ abschnitt 13 des Kanalblocks 2 möglicherweise toleranz­ bedingt nicht absolut gleichmäßig angreift, erfolgt ein elastischer Ausgleich durch den nachgiebigen Ringbereich 10 des Abdeckelements 5, so daß auf den Distanzring 6 vergleichmäßigte Kräfte ausgeübt werden. Die definiert genaue Anlage der Düsenplatte 3 am Kanalblock 2 sowie die absolut genaue Gegenüberlage des die Ausflugsöffnungen 8 aufweisenden Abdeckelements 5 sind dadurch gewährleistet.

Beispielsweise nach Beendigung eines zur Reinigung durch­ geführten Spülvorganges befindet sich, wie in Fig. 3 durch punktierte Flächen dargestellt ist, Tintenflüssigkeit im Spaltraum 14 zwischen der eine Austrittsfläche 15 aufwei­ senden Düsenplatte 3 und dem Abdeckelement 5, in den Aus­ flugöffnungen 8 und in derem Bereich auf der äußeren Fläche des Abdeckelements 5. In Fig. 3 sind drei ver­ schiedene Düsenformen 9, 9 a und 9 b dargestellt, obgleich normalerweise in einer Düsenplatte 3 natürlich nur eine einzige Ausführungsform vorgesehen ist wie in Fig. 4 die Düsen 9, die über die Austrittsfläche 15 der Düsenplatte 3 hervorragen.

Die Düse 9 a steht über die Bodenfläche einer in die Düsenplatte eingebrachten Mulde hervor, jedoch nicht über die Austrittsfläche 15.

Wenn die Tintenflüssigkeit durch einen aufgelegten Saug­ filz 16 gemäß Fig. 4 abgesaugt wird, wird insbesondere durch die speziell ausgebildeten Düsen 9 und 9 a ver­ hindert, daß der Meniskus der in den Düsenöffnungen ver­ bleibenden Tintenflüssigkeit beeinträchtigt wird.

Wie in Fig. 4 angedeutet ist, wird zunächst Tinte aus den kapillaren Ausflugöffnungen 8 abgesaugt. Dabei werden auch die Öffnungen der Düsen 9 frei, weil die hervorstehenden Mündungsbereiche den Flüssigkeitskontakt zur in der Düse verbleibenden Flüssigkeit besonders schnell abreißen lassen. Von radial innen nach außen fortschreitend erfolgt schließlich das vollständige Absaugen der Tintenflüssig­ keit. Damit auch in den äußeren Randbereichen in der Nähe der radial außen belegenen Ausflugöffnungen 8 ein voll­ ständiges Entleeren der Spültinte erfolgt, sind zusätz­ liche Absaugbohrungen 17 in Nachbarschaft zum Distanz­ ring 6 im Abdeckelement 5 vorgesehen.

Im allgemeinen wirkt der Distanzring 6 auch als Dichtung gegen das Weiterkriechen der Tintenflüssigkeit in den Bereich unterhalb der Ringzone 10. Sollte dennoch Tinten­ flüssigkeit in diesen Bereich eindringen, wird durch die O-Ring-Dichtung 18 (Fig. 1) ein Verschmutzen des Auslaufen von Tintenflüssigkeit auf den Schreibkopf verhindert.

Claims (13)

1. Tintenstrahlschreibkopf mit mindestens einer zu einer Austrittsfläche mündenden Düse, durch welche über einen Tintenkanal zugeführte Tinte durch Beaufschlagung mit Druckimpulsen in Form von Tröpfchen ausgestoßen und auf einen Aufzeichnungsträger gespritzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsfläche (15) von einem am Schreibkopf befestigten Abdeckelement (5) bedeckt ist, welches im Bereich der Düsen (9) einen freien Spalt­ raum (14) zur Austrittsfläche (15) bildet, und welches jeder Düse (9) zugeordnete, die Düsenflugbahnen koaxial umschließende Ausflugbohrungen (8) aufweist, deren Durch­ messer wesentlich größer als der lichte Durchmesser der Düsen ist.

2. Tintenstrahlschreibkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdeckelement (5) über ein sich radial außerhalb des Düsenbereichs erstreckendes ringartig geschlossenes Distanzelement (6) an der Aus­ trittsfläche (15) anliegt.

3. Tintenstrahlschreibkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdeckelement (5) radial außerhalb des Düsenbereichs eine Ringzone (10) aufweist, welche mechanisch nachgiebiger als der verwindungssteifere mittlere Bereich des Abdeckelements (5) ist, und an dessen äußeren Umfangsbereich (11) Befestigungselemente (12) angreifen.

4. Tintenstrahlschreibkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdeckelement (5) mittels einer die Ringzone (10) radial an einem äußeren Kragen (11) erfassenden Überwurfmutter (12) gegen die Austrittsfläche (15) gepreßt ist.

5. Tintenstrahlschreibkopf nach einem der Ansprüche 1-4 , dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des Abdeck­ elements (5) zur Austrittsfläche (15) durch mindestens einen Zentrierstift (7) gesichert ist.

6. Tintenstrahlschreibkopf nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spaltraum (14) einen kapillaren Abstand zwischen dem Abdeckelement (5) und der Austrittsfläche (15) bildet.

7. Tintenstrahlschreibkopf nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Ausflug­ bohrungen (8) kapillar klein ist.

8. Tintenstrahlschreibkopf nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der kapillare Abstand größer als 30 µm und kleiner als 150 µm ist.

9. Tintenstrahlschreibkopf nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Ausflug­ bohrungen (8) das 3 bis 6-fache des lichten Durchmessers der Düsen (9) beträgt.

10. Tintenstrahlschreibkopf nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdeckelement (5) in den radial äußeren Bereich des Spaltraums (14) führende zusätzliche Absaugbohrungen (17) mit kapillar kleinem Durchmesser aufweist.

11. Tintenstrahlschreibkopf nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (9) aus der Austrittsfläche (15) hervorragen.

12. Tintenstrahlschreibkopf nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (9 a) aus Vertiefungen der Austrittsfläche (15) hervorragen.

13. Tintenstrahlschreibkopf nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (9) in einer Düsenplatte (3) angeordnet sind, welche durch das Abdeckelement (5) mit einer planen Fläche, über Paßstifte (4) lagegesichert, an eine plane Gegenfläche eines Tintenkanalblocks (2) angedrückt ist.