DE7214635U

DE7214635U - Schreibkopf für Punktschreiber

Info

Publication number: DE7214635U
Application number: DE7214635U
Authority: DE
Original assignee: AB Dick Co
Current assignee: AB Dick Co
Priority date: 1971-04-19
Publication date: 1973-10-04

Description

betreffend
/'Schreibkopf für Punktschreiber. ^>

Die Neuerung betrifft einen Schreibkopf für Punktschreiber, bei dem die mit der Schreibdüse verbundene Düsenkammer so bemessen ist, dass eine für die Tropfchenbildung günstige Resonanzfrequenz erreicht wird, und mit einem vor dieser Düsenkammer innerhalb einer Filterkammer angeordneten Flüssigkeitsfilter.

Es sind Schreibköpfe zum Aufzeichnen von Videosignalen und dgl. bekannt, bei denen die Schreibflüssigkeit in Tropfenform über eine sehr kleine Düse von beispielsweise nur 0,025 bis 0,064 mm Durchmesser zugeführt wird. Bei so kleinen Düsenöffnungen besteht die Gefahr, dass die Düse verstopft. Ein Verstopfen der Düse kann auch durch in der Schreibflüssigkeit befindliche mikroskopisch kleine Teilchen verursacht werden. Zu diesem Zweck wird das Flüssigkeitsfilter vorgesehen. Zwischen dem Filter und dem Düsenauslass verbleibt jedoch noch ein Leitungsabschnitt von beträchtlicher Länge sowie zusätzliche Verbindungsteile. Dies wird durch die erhebliche Baugrösse des Filters bedingt. Würde man das Filter unmittelbar an der Düse anbringen, so würde die Ansprechgenauigkeit des Schreibkopfes in nachteiliger Weise baeinflusst werden.

Die Erfahrung hat gezeigt, dass bei Anordnung eines Filters im Abstand von der Düse kleinste Teilchen im Strömungssystem zwischen dem Filter und der Düce eingeschlossen werden. Diese Teilchen können beim Zusammenbau der Teile entstandene Schabsei sein oder in anderer Weise während des Zusammenbaus in das System gelangt sein. Selbst wenn der Zusammenbau in einem entsprechend geschützten Raum und unter Beachtung besonderer Vorsichtsmassnahmen vorgenommen wird, befinden sich stromab vom Filter kleinste Teilchen, die ein Verstopfen der Düse und damit Störungen im System hervorrufen können.

Ausserdem sind zur Erzielung zweckmässiger Betriebsbedingungen bestimmte physikalische bzw. mechanische Eigenschaften der Düse als kritisch zu betrachten. Da die erfindungsgemäss zu verwendenden Filter Teilchen in der Grössenordnui^g von 40/um ausscheiden sollen, stellt das Filter für Schallwellen im wesentlichen eine massive Wand dar. Aus diesem Grund ist es nicht einfach möglich, ein bekanntes Filter, wie es zum Beispiel in der US-PS 3 362 640 beschrieben ist, nahe dem Düsenauslass anzuordnen, da die Düse so ausgebildet sein muss, dass an ihrer Arbeitsstelle mechanische und Flüssigkeits-Resonanzen wirksam sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln ein wirtschaftlich herstellbares und leicht zu wartendes Filter für die Schreibkopfdüse eines PunktSchreibers zu schaffen, das ohne Beeinflussung der Flüssigkeits-Resonanz der Düse in der Schreibflüssigkeit enthaltene sehr kleine Teilchen vor dem Eintreten in den Düsenauslass abfängt.

Diese Aufgabe wird neuerungsgemäss gelöst durch einen Schreibkopf nach dem Schutzanspruch.

Bei dem erfindungsgemässen Schreibkopf wird durch das Filter mit Sicherheit ein Verstopfen der Düse durch mikroskopisch kleine Teilchen vermieden, ohne dass dabei die Masse und Grosse des Schreibkopfes unnötig vergrössert wird und vor allem ohne dass dabei die für das Arbeiten eines solchen Schreibkopfes unbedingt nötigen vorbestimmten Resonanzeigenschaften der DUsenkammer verlorengehen. /3

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Bei nach einem anderen Grundprinzip arbeitenden Schreibköpfen für Flüssigkeitsstrahloszillographen sind an sich schon Filter für die Schreibflüssigkeit bekannt, bei denen der Durchmesser der Filterkammer möglichst gross gewählt ist, um die Fläche des Filters möglichst gross zu machen (DT-AS 1 233 156). Bei dieser bekannten Filteranordnung besteht nicht das der Neuerung zugrundeliegende Problem, da hier die Schreibflüssigkeit unter hohem Druck zugeführt wird und daher keine besonderen Resonanzeigenschaften zur Tropfenbildung eingehalten werden müssen.

Der Begriff "Durchmesser¹* nach der Neuerung ist nicht auf einen runden Querschnitt beschränkt, sondern bezieht sich analog auch auf beliebig andere Querschnitte.

Die Neuerung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels mit weiteren Einzelheiten erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Pig. 1 einen Punktschreiher mit einem erfindungsgemäß
ausgebildeten Schreibkopf,

Fig. 2 einen Schnitt durch den.SchiriLbkopf entsprechend
der Linie 2-2 in Fig. 1 mit Einzelheiten einer
Schreibkopf-Düse und

Fig. 3 ein Schaubild, in welchem die Ordinate das Durchmesserverhältnis zwischen Strömungskanal und \ TCi τη τ ο RVflTmn A-p und die Abszisse die !Resonanz— j

Frequenzwerte des Strömungskanals darstellt. ;

Entsprechend Fig. 1 ist einem Tintenströmungssystem 10 j

eines Punktschreibers ein Tintenvorratsbehälter 11 züge- [ ordnet, aus dessen Tintenvorrat Tinte durch eine Pumpe 12 i ausförderbar ist. Nicht verschriebene Tinte ist dem \

Vorratsbehälter über eine Abflußrinne 14 zuführbar. Die f

Pumpe 12 'führt Tinte unter Druck einem Eegler 15 zu, :

dessen Auslaß mit einem Klagnetventil 16 verbunden ist,
das Tinte über eine Zuleitung 17 zu einem Schreibkopf ;

18 oder über eine Umgehungsleitung 19 zum Vorratsbehälter 11 zurücklenkt. Über den Schreibkopf 18 ist
ein Strom von Tropfen 20 entweder auf die Oberfläche
eines Aufzeichnungsmaterials 21 oder in die Abflußrinne 14
richtbar. Zum Erzeugen der gewünschten Aufzeichnungen
ist der Schreibkopf 18 in an sich bekannter Weise über .

die Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials 21 bewegbar. In
der Zuleitung 16 ist zwischen der Pumpo 12 und dem Schreib- : kopf 18 ein Filter 22 eingesetzt. Die bisherige Beschreibung entspricht dem Stand der Technik. Das Filter 22 besteht

aus zwei in Strömungsrichtung hintereinander angeordneten Filterelementen, wobei das erste als Grobfilter, das zweite als Feinfilter wirkt. Bei einer Ausführungsform war der Feinheitsgrad des Feinfilterelementes so gewählt, daß Teilchen in der Größenordnung von 40/um oder größer aus der durchfließenden Tinte ausgeschieden werden konnten.

Da der Schreibkopf 18 eine Querbewegung ausführt und dabei an unter Druck stehende Tinte angeschlossen bleibt, ist in die Zuleitung 16 zum Ausgleich der Längenunterschiede ein flexibler Schlauch 24 eingesetzt.

Fig. 2 zeigt im Querschnitt des Schreibkopfes 18 Einzelheiten der Düse. In einem Düsenkörper 25 von überwiegender Längsausäehnung ist im wesentlichen mittig ein Düsen-Strömung skanal 26 angeordnet, der sich über die ganze Länge des Düsenkörpers 25 erstreckt. Am vorderen Ende des Düsen-Strömungskanals ist eine Verengung 27 vorgesehen, die einen Auslaß 28 bildet, durch den Tinte unter Druck austritt. In der Praxis kann die Verengung 27 eine beliebige polygone, beispielsweise auch dem Umriß eines Edelsteines entsprechende Querschnittsform annehmen und der Auslaß 28 mit einem Durchmesser im Bereich zwischen 12 und 75/M ausgebildet sein. In einer praktischen Ausbildungsform besitzt der Düssn-Strömuagskanal 26 einen Durchmesser von etwa 0,94 mm. Am entgegengesetzten Ende des Düsenströmungskanals ist ein Flüssigkeits-Einlaß 28a ausgebildet.

Am vorderen und hir.teren Ende besitzt der JXisenkörper

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Gewinde 30 bzw. 31. Am Gewinde 30 ist eine Mutter 32 aufgenommen, die gegen eine Gruppe von piezoelektrischen Kristallen 34,35 festklemmbar ist und diese gegen einen mit dem Düsenkörper einstückig ausgebildeten Halter 36 drückt.

Die piezoelektrischen Elemente 34-, 35 sind in an sich bekannter Weise so polarisiert, daß sie sich bei Anlegen einer elektrischen Spannung über Drähte 37a und 37b in axialer Richtung ausdehnen und den Düsenkörper 25 zusammenpressen. Diese Pressungen werden auf die im Strömungskanal 26 befindliche Flüssigkeit übertragen und erzeugen Störungen der Art, daß die am Auslaß 28 unter Druck austretende Flüssigkeit in Form von in vorbestimmtem Abstand gebildeten Tropfen 20 ausfließt (Fig. 1). Der Düsenkörper 25, die Mutter 32 und die piezoelektrischen Elemente 34·, 35 sind in einen Schreibkopf-Gehäuse 38 eingeschlossen.

Nahe dem Flüssigkeitseinlaß 28a des Düsen-Strömungskanals 26 ist erfindungsgemäß ein Filter vorgesehen. Bei der gezeigten Ausbildungsform ist daher ein Filter 39 so angeordnet, daß es die Querschnittsfläche einer Einlaßkammer 4-0 überdeckt, die in einem Filterträger- und Verbindungsstück 4-1 ausgebildet ist. Das gezeigte Filter weist eine im wesentlichen kegelförmige Gestalt auf. Jedoch sind erfindungsgemäß beliebige andere Filter-Formgebungen möglich. Beispielsweise und ohne jeglichen einschränkenden Charakter sei auf rechteckige und pyramidenförmige Formen verwiesen. Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß das Filter im wesentlichen senkrecht zu einer Achse des Strömungskanals 26 angeordnet ist. Schräge Anordnungen sind möglich. Wesent-

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lieh ist, daß das filter 39 den Strömungsquerschnitt der Einlaßkammer überdeckt und dabei so gehalten ist, daß es die Resonanz des Düsen-Strömungskanals nicht stört. Das Filterträger- und Verbindungsstücke 41 ist mit einem Innengewinde 41a versehen, das am vorderen Ende des Düsenkörpers in das Gewinde 31 eingreift. Am entgegengesetzten, hinteren Ende trägt das Verbindungsstück 41 ein Außengewinde 42, auf das mit einem Gewinde 44a eine Nutter 44 aufgeschraubt ist, mit der das Ende des flexiblen Schlauches 24 gefaßt ist und die zwischen diesem und dem Verbindungsstück 41 eine flüssigkeitsdichte Verbindung herstellt. Der Düsenkörper 25 und seine ihm zugeordneten Bauteile und der Filterträger 41 sind im Schreibkopf-Gehäuse 38 mit einer Haltemutter 45 gehalten. Aus der Zeichnung ist erkennbar, daß die Haltemutter in form einer Büchse ausgebildet ist, die mit einem Gewinde 46 in ein Gegengewinde des Gehäuses 33 eingreift und mit einer radial nach innen sich erstreckenden Linie an einer ringförmigen Schulter 48a am Verbindungsstück angreift. Bei der gezeigten Ausführungsform ist zwischen die die piezoelektrischen Kristalle haltende Mutter und das Gehäuse 38 ein O-Sing 47 eingesetzt, um die sichere Aufnahme der Düse insgesamt im Gehäuse zu erleichtern. Bei einer praktischen Ausführungsform des Filters wurde als Werkstoff für das Filter ein Polyamid verwendet und seine ümfangsränder in das Verbindungsstück 41 eingepreßt, das selbst aus einem Styrol-modifizierten Polyphenolenoxid geformt war. Ohne den Eahmen der Erfindung zu verlassen, ist es möglich, andere Mittel und Werkstoffe zur Abstützung eines in einer Kammer angeordneten und über deren Querschnittsfläche erstreckenden Filters mit

der erfindungsgemäß gewählten Feinheit zu verwenden.

Es ist ein wichtiges Merkmal der Erfindung, daß das Filter 59» dessen Porosität so gering ist, daß es sich gegenüber Schallwellen im wesentlichen wie ein massiver Werkstoff verhält, im wesentlichen die Resonanz des Düsen-Strömungskanals 26 unverändert läßt. Wie am deutlichsten aus Fig. zu erkennen, bleibt die Flüssigkeits-Resonanzfrequenz einer gegebenen Düse sowohl bei Verwendung eines Filters (Kurve F) als auch ohne Filter (Kurve NF) im wesentlichen unverändert, wenn das Verhältnis zwischen dem Durchmesser D1 der Querschnitt sf lache des Düsen-Strömungskanals und dem Durchmesser D2 der Querschnittsfläche der Einlaßkammer etwa 0,45 oder weniger beträgt.

Bei Werten, die deutlicher über 0,45 liegen, sind für Ausbildungsformen mit und ohne Filter bzw. Sieb unterschiedliche Resonanzen für den Düsen-Strömungskanal festzustellen, wobei für das Filter eine Anordnung mit Überdeckung der Querschnittsfläche der Einlaßkammer gilt.

Wie bereits erwähnt, ist der Begriff "Durchmesser" im weiten Sinne zur Messung eines Minimalabstandes durch den Mittelpunkt einer Querschnittsfläche zu verstehen, so daß im Rahmen der Erfindung jede beliebige Querschnittsgestalt erfaßt ist, die für den Strömungskanal 26 und die Einlaßkammer 40 gewählt sein kann. Es ist zweckmäßig, den Mittelpunkt der Querschnittsfläche der Einlaßkammer im wesentlichen zusammenfallend mit der Achse des Düsen-Strömungskanals zu wählen.

Aus dem Vorstehenden ist deutlich zu erkennen, daß erfindungs-

gemäß die Anordnung eines Filters mit einer lorosität in der Größenordnung von 40 /um in nächster Nähe einer Punktschreiberduse möglich ist. Da der Düsenauslaß verhältnismäßig klein, in der Größenordnung zwischen 12 und 75/um gewählt ist, können bereits verhältnismäßig kleine Teilchen zu einer Verstopfung führen. Die Porosität des Filters 39 muß so mikroskopisch klein gewählt sein, daß das Filter Teilchen, die etwa halb so groß wie der Durchmesser des Düsenauslasses sind, auffängt. Bei gewöhnlichen Strömungssystemen als verhältnismäßig sauber geltende Bedingungen können bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Punktschreiber bereits Schwierigkeiten hervorrufen. Da das Filter sehr kleine Teilchen, die ein Verstopfen des Düsenauslasses verursachen würden, ausscheiden kann und verhältnismäßig nahe dem Auslaß anbringbar ist, können die Teilchen abgefangen werden, bevor sie den Auslaß erreichen und diesen verstopfen. Das Filter ist so ausgebildet, daß es leicht von der Düse weggenommen werden kann. Ein verstopftes Filter ist daher bequem ausbaubar und durch ein neues Filter ersetzbar, so daß das System sofort wieder betriebsbereit ist. Dies ist von besonderem Vorteil, wenn am Arbeitsort des Punktschreibers die zur Instandhaltung der Düse erforderliche äußerst saubere Umgebung gewährleistet werden kann. Sind in das System zwischen dem Filter 22 und dem Schreibkopf 18 irgendwelche Teilchen eingedrungen, so ist dies kein Grund zur Beunruhigung, denn sie werden durch das nahe der Düse angeordnete Filter aufgefangen. Es wurde festgestellt, d°ß ein erfindungsgemäß ausgebildeter Punktschreiber eine beträchtlich größere Betriebssicherheit aufweist.

SGHUTZAKiSPRUGH:

Claims

Schutzanspruch

Schreibkopf für Punktschreiber, bei dem die mit der Schreibdüse verbundene Düsenkammer so bemessen ist, dass eine für die Tröpfchenbildung günstige Resonanzfrequenz erreicht wird, und mit einem vor dieser DüsenKammer innerhalb einer Filterkammer angeordneten Flüssigkeitsfilter, dadurch gekennzeichnet , dass das Verhältnis zwischen dem Durchmesser (D₁) der Düsenkammer (26) und dem Durchmesser (D₂) der unmittelbar daran anschliessenden Filterkammer (40) etwa 0,45 oder weniger beträgt.

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