DE3608205A1 - Piezoelektrisch betriebener schreibkopf fuer tintenmosaikschreibeinrichtungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen piezoelektrisch betriebenen Schreib­ kopf für Tintenmosaikschreibeinrichtungen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Der Düsenkopf eines Tröpfchenschreibers weist in der Regel eine mit einem Flüssigkeitsbehälter verbundene Druckkammer, eine mit der Druckkammer verbundene, einzelne Tröpfchen abgebende Düse sowie einen elektromechanischen Wandler, beispielsweise eine piezoelektrische Platte auf. Ein Teil der Druckkammer besitzt dabei einen biegsamen Bereich bzw. eine sogenannte Membrane.

Aus der DE-AS 22 56 667 ist eine Vorrichtung für einen Spritzkopf eines Tintentröpfchen-Druckers bekannt, bei dem eine Wand der Fluidkammer von einer Abdeckplatte gebildet wird, mit welcher eine Platte aus Piezokeramik verbunden ist. Die Piezokeramik wird mit Hilfe von elektrischen Signalen über Elektroden erregt und zu Schwingungen veranlaßt, die auf die Abdeckplatte der Fluidkammer übertragen werden, was schließlich zum Ausstoß von Flüssigkeits­ tröpfchen führt.

Um mit den Tintentröpfchen-Schreibköpfen fein gerasterte Schrift­ zeichen in Schönschriftqualität zu erzeugen, muß eine Vielzahl von Druckkammern und elektromechanischen Wandlern vorgesehen sein. So ist durch die DE-OS 34 12 531 ein derartiger Schreibkopf bekannt, bei dem mehrere Platten mit Tintenkanälen vorgesehen sind. Diese Platten sind luftdicht miteinander verbunden und weisen versetzt angeordnete Austrittsdüsen auf. Aus der DE-OS 31 08 885 sind auch mehrere strahlenförmig angeordnete Tintenkanäle bekannt. Ein Nachteil dieser bekannten Anordnungen besteht darin, daß die Tintenkanäle unterschiedlich lang sind und daher kein phasengleiches Austreten von Tintentröpfchen aus den Austrittsöffnungen gewährleisten. Hierdurch ist es auch nicht möglich, genau senkrechte Linien bzw. saubere Schriftbilder zu erzeugen.

Sowohl für das Schriftbild als auch für die Zuverlässigkeit im Schreibbetrieb bei Tintenmosaikschreibeinrichtungen ist es weiterhin von Bedeutung, daß der Ausstoß von Tintentröpfchen aus den einzelnen Düsen mit gleicher und konstanter Geschwindigkeit erfolgt. Da hierfür neben den Ansteuerkriterien aber auch Materialeigenschaften und Fertigungseinflüsse eine nicht unerheb­ liche Rolle spielen, und diese nur zum Teil beeinflußbar sind, ist es bekanntgeworden, für den Tröpfchenausstoß einen Abgleich vorzusehen. Das wurde bisher durch die Einstellung der Impuls­ spannung, mit der die einzelnen Antriebselemente eines Tinten­ mosaikschreibkopfes betrieben werden, gelöst (DE-OS 28 50 016). Mit einem solchen Abgleich sind jedoch einige Nachteile ver­ bunden. Zum einen ist dazu ein nicht unerheblicher Schaltungsauf­ wand und damit ein beträchtlicher Platzbedarf erforderlich und zum anderen kann der Abgleich nicht unmittelbar im Schreibkopf durchgeführt werden. Weiterhin ist hierbei auch nicht die Zeit einstellbar, so daß ein phasengleiches Austreten der Tinten­ tröpfchen aus den Austrittsöffnungen nicht erzielbar ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen piezoelektrisch betriebenen Schreibkopf für Tintenmosaikeinrichtungen, der in kompakter Anordnung eine Vielzahl von Tintenkanälen aufweist und dabei ein phasengleiches Austreten der Tintentröpfchen aus den Austrittsöffnungen gewährleistet. Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst.

Der erfindungsgemäße Schreibkopf für Tintenmosaikschreibein­ richtungen weist einen einfachen Aufbau bei gleicher Länge der Tintenkanäle vom Beginn der Druckkanäle bis zu den Austritts­ öffnungen auf. Hierdurch wird gewährleistet, daß die in den Druckkammern erzeugten Druckimpulse gleichzeitig die Düsenaus­ trittsöffnungen erreichen. Durch diese Maßnahme kann ein graphik­ fähiges Feinraster bei kompakter Bauweise des Schreibsystems erreicht werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Schreibkopf mit Draufsicht auf alle Tinte enthaltenden Kanäle und Kammern,

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein piezoelektrisch be­ triebenes Antriebselement und

Fig. 3 eine Einzelheit aus Fig. 2.

Die Fig. 1 zeigt einen Schreibkopf 1 für Tintenmosaikschreib­ einrichtungen mit mehreren von Austrittsöffnungen 2 her strahlen­ förmig geradlinig verlaufenen Tintenkanälen 3, bei denen die in Kompressionskammern 4 enthaltene Schreibflüssigkeit durch piezo­ elektrische Verformung eines Antriebselementes tropfenförmig aus den Austrittsöffnungen 2 ausgestoßen wird. Der Schreibkopf 1 besteht aus quadratischen Platten und trägt im oberen Rand einen vorspringenden Düsenerker 5 für die Austrittsöffnungen 2. Die Anzahl dieser Austrittsöffnungen 2 beträgt gemäß Fig. 1 20 und kann durch weitere Platten auf 40 erhöht werden.

Die Tintenkanäle 3 weisen auf der Saugseite der Kompressions­ kammern 4 als Dioden ausgebildete Dämpfungsglieder 7 auf und stehen mit für mehrere Tintenkanäle 3 gemeinsame Verteilerkanäle 8, 9 in Fließverbindung. Gemäß Fig. 1 stehen jeweils 10 Tinten­ kanäle 3 mit einem Verteilerkanal 8, 9 in Fließverbindung.

In der Fig. 2 ist ein piezoelektrisch betriebenes Antriebs­ element dargestellt, das einen quadratförmigen Piezokristall 10 aufweist. Dieser Piezokristall 10 ist auf einer elastisch ausge­ bildeten Membraneplatte 11 mittels eines Klebers 12 fest ange­ ordnet. Außerdem ist der Piezokristall 10 noch mit einer flexiblen Leiterplatte 13 mittels eines Klebers 14 befestigt, wobei die Leiterplatte 13 wiederum mit einer Kontaktplatte 15 in Verbindung steht. Andererseits ist die die Tintenkanäle 3 und die Kompressionskammern 4 enthaltende Düsenplatte mit einer Abdeck­ platte 16 luftdicht verbunden.

Die Antriebselemente 4, 10, 11 und die Dämpfungsglieder 7 sind auf je zwei konzentrisch zu den Austrittsöffnungen 2 ausge­ richteten Kreisen in Längsrichtung der Tintenkanäle 3 abwechselnd versetzt angeordnet, wodurch eine kompakte Anordnung der Druck­ kammern 4 in dem Schreibkopf 1 gewährleistet wird. Die auf dem inneren Kreis in die Kompressionskammern 4 mündenden Abschnitte 17 der Tintenkanäle 3 sind gewunden ausgebildet, derart, daß die Tintenkanäle 3 von den Austrittsöffnungen 2 bis zu den Antriebs­ elementen 4, 10, 11 alle die gleiche Kanallänge haben. Die Abschnitte 18 der Tintenkanäle, die in die Kompressionskammern 4 der auf dem äußeren Kreis angeordneten Druckkammern münden, sind geradlinig ausgebildet. Bei der Gestaltung der gleich langen Tintenkanallängen werden auch die die Tintenkanäle 3 mit den senkrecht zum Auf­ zeichnungsträger 20 angeordneten Austrittsöffnungen 2 ver­ bindenden Krümmungen 19 berücksichtigt. Der Einfluß der Umlenk­ radien der Krümmungen 19 ist mit den Kanallängen verrechnet worden, so daß die gestreckten Längen vom Beginn der Druckkanäle bis zu den Austrittsöffnungen gleich lang sind, damit die Druck­ impulse die Austrittsöffnungen 2 gleichzeitig erreichen. Durch das phasengleiche Austreten der Tintentröpfchen aus den Aus­ trittsöffnungen ist ein graphikfähiges Feinraster bei kompakter Bauweise des Schreibkopfes erzielbar.

Claims (4)

1. Piezoelektrisch betriebener Schreibkopf für Tintenmosaik­ schreibeinrichtungen mit mehreren von Austrittsöffnungen her strahlenförmig geradlinig verlaufenen Tintenkanälen, bei denen die in einer Kompressionskammer enthaltene Schreib­ flüssigkeit durch piezoelektrische Verformung eines An­ triebselementes tropfenförmig aus den Austrittsöffnungen ausgestoßen wird und denen die Tinte über einen für mehrere Tintenkanäle gemeinsamen Verteilerkanal und gesondert zuge­ ordneten Dämpfungsgliedern zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die als Druckkanäle dienenden Abschnitte (17) der Tintenkanäle (3) von den Antriebs­ elementen (4, 10) bis zu den Austrittsöffnungen (2) alle gleich lang ausgebildet sind.

2. Schreibkopf nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die als Saugkanäle dienenden Abschnitte (21) der Tintenkanäle (3) zwischen den Antriebselementen (4, 10) und den Dämpfungsgliedern (7) gleich gestaltet sind.

3. Schreibkopf nach Anspruch 1 oder 2, wobei die piezo­ elektrisch betriebenen Antriebselemente elastische Membranen der Kompressionskammern zur Erzeugung von Druckimpulsen deformieren, und wobei die Saugkanäle und die Druckkanäle in die Kompressionskammern münden, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Antriebselemente (4, 10, 11) und die Dämpfungsglieder (7) auf je zwei konzentrisch zu den Aus­ trittsöffnungen (2) ausgerichteten Kreisen in Längsrichtung der Tintenkanäle (3) abwechselnd versetzt angeordnet sind und daß die auf dem inneren Kreis in die Kompressionskammern (4) mündenden Abschnitte (17) der Tintenkanäle (3) gewunden ausgebildet sind, derart, daß die Tintenkanäle (3) von den Austrittsöffnungen (2) bis zu den Druckkammern (10) alle die gleiche Länge haben.

4. Schreibkopf nach Anspruch 1, 2 oder 3, der quaderförmige, luftdicht miteinander verbundene Platten aufweist, in denen die Tintenkanäle und die Kompressionskammern eingearbeitet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Tinten­ kanäle (3) über Krümmungen (19) mit den senkrecht zum Auf­ zeichnungsträger (20) angeordneten Austrittsöffnungen (2) verbunden sind.