EP0131704B1 - Mit Flüssigkeitströpfchen arbeitendes Schreibgerät - Google Patents

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EP0131704B1
EP0131704B1 EP84105201A EP84105201A EP0131704B1 EP 0131704 B1 EP0131704 B1 EP 0131704B1 EP 84105201 A EP84105201 A EP 84105201A EP 84105201 A EP84105201 A EP 84105201A EP 0131704 B1 EP0131704 B1 EP 0131704B1
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EP
European Patent Office
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transducers
transducer
carrier plate
recording device
liquid droplets
Prior art date
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EP84105201A
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English (en)
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EP0131704A1 (de
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Nilsson Dipl.-Ing. Kenth
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2/14282—Structure of print heads with piezoelectric elements of cantilever type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14379—Edge shooter

Definitions

  • the invention relates to a writing instrument working with droplets of liquid according to the preamble of claim 1.
  • Such a writing instrument is known from DE-C-2 527 647.
  • the writing instrument has a carrier mounted between the recording medium and transducer parallel to the latter, and has a number of nozzles arranged in a row next to one another. Each nozzle lies in the area of the greatest vibration amplitude and in the direction of the deflection of the transducers.
  • several of these converters must be arranged one behind the other in the paper transport direction. Because of the length of the transducers, the locations for the different color droplets are considerably distant from one another, so that an incorrect shift between the individual color dots can easily occur due to incorrect paper transport. If two or more converters are used to increase the resolution, this can lead to image deterioration.
  • the transducers are perpendicular to the recording medium, the nozzles being arranged in the direct axis extension of the transducers.
  • the transducers in particular in the case of small dimensions, not only lengthen in a straight line when electrical voltage changes occur at their contacts, but also bend. This can cause malfunctions when ejecting liquid droplets from the nozzles.
  • EP-A-0 067 889 describes a liquid recorder with a channel matrix designed as a write head.
  • the write head has a complicated construction with channels that zigzag from the liquid storage chamber to the outlet openings. This is necessary so that strips of piezo elements, which run on the outer walls of the write head and transverse to the longitudinal direction of the channels, can act on at least part of the respective channel. Due to the zigzag formation of the channels, air bubbles can get stuck at the corners and it can be difficult to vent the channel system. This leads to an uneven droplet frequency and droplet quality. In addition, due to the structure of the write head, only a limited number of channels can be installed one after the other.
  • the invention has for its object to provide a writing instrument of the type mentioned, which is relatively simple in construction and in which a tight attachment of any number of transducers is possible in a row.
  • the carrier plate have grooves which run below and parallel to the respective transducer. This improves the shape and orientation of the ejected liquid droplets.
  • each transducer facing the carrier plate has a groove running in its longitudinal direction. Compared to the grooves in the carrier plate, there is the advantage that the converter and carrier plate no longer have to be aligned with one another so precisely. 4th
  • a nozzle plate is attached between the transducer with plate and recording medium, each nozzle being arranged in the axis extension of the intermediate space between the corresponding transducer and the carrier plate.
  • the grooves can be omitted. Due to the construction of the transducer according to the invention, liquid can now be expelled through the nozzles. At the same time it is achieved that all liquid droplets have the same, defined size.
  • the transducers be arranged on both sides of the carrier. The result of this is that the transducers can be attached extremely close to one another.
  • the connecting line 8 is guided, which is provided at its free end with a plug 9 for connection to a control device, not shown, which supplies the control signals for recording the desired courses, characters or images.
  • FIG. 1 shows how rod-shaped piezoelectric transducers 10 are arranged perpendicular to the recording medium 3 in the housing 7.
  • the comb comb common to all transducers 11 is fastened with a fastening arrangement 12 to a carrier plate 13 fixedly arranged in the housing 7.
  • 1 shows that the transducers are bilaminar and are formed from a piezoceramic layer 14 and a metal layer 15.
  • Writing liquid is provided between the carrier plate 13 and the transducers 10. When electrical voltage is applied to a contact, not shown, of a transducer 10, this moves into the position shown in dashed lines.
  • transducer 10 When a transducer 10 is short-circuited, it snaps back into the non-bent position drawn with solid lines and in doing so presses a droplet of writing fluid forward onto the recording medium 3 in the direction of the transducer axis.
  • This embodiment of transducer 10 with carrier plate 13 is preferably used when larger liquid droplets are desired.
  • the carrier plate 13 has grooves 16 which run below and parallel to the respective transducer 10.
  • the grooves 16 are clearly visible in FIG. 3.
  • the transducers can be attached closely to a carrier plate provided with grooves 16, so that a unit which is compact in construction is obtained.
  • the grooves enable a very good resolution and an equally good alignment of the individual ink outputs.
  • FIG. 5 shows in a further exemplary embodiment that a nozzle plate 17 is attached between transducer 10 with carrier plate 13 and recording medium 3, each nozzle 18 being arranged in the axis extension of the intermediate space between transducer 10 and carrier plate 13.
  • the grooves 16 can be omitted.
  • a predetermined exact shaping and alignment of the liquid droplets can be obtained through the nozzles 18.
  • FIG. 6 shows the construction of a plurality of transducers 10 with carrier plates 13 in close succession in the pen housing 7.
  • the relatively small distance between the transducers is particularly important when writing characters or images with different colors, since the characters or images can be preserved very clearly.
  • transducers 10 are arranged on both sides of the carrier plate 13.
  • the transducers 10 can hereby be attached extremely close together.
  • the nozzle plate 17 is not absolutely necessary. Instead, the carrier plates can be provided with grooves 16 (FIGS. 1 to 4). It is also possible to dispense with both nozzle plate 17 and grooves 16.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein mit Flüssigkeitströpfchen arbeitendes Schreibgerät gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Ein solches Schreibgerät ist durch die DE-C-2 527 647 bekannt. Das Schreibgerät besitzt einen zwischen Aufzeichnungsträger und Wandler parallel zu diesen angebrachten Träger, der eine Anzahl in einer Reihe nebeneinander angeordnete Düsen aufweist. Jede Düse liegt im Bereich der grössten Schwingungsamplitude und in Richtung der Auslenkung der Wandler. Beim Aufzeichnen mehrfarbiger Zeichen oder Bilder müssen mehrere dieser Wandler in Papiertransportrichtung hintereinander angeordnet werden. Wegen der Länge der Wandler sind die Orte für die verschiedenen Farbtröpfchen beträchtlich voneinander entfernt, so dass durch inkorrekten Papiertransport leicht eine unerwünschte Verschiebung zwischen den einzelnen Farbpunkten auftreten kann. Auch bei der Verwendung von zwei oder mehreren Wandlern zur Erhöhung der Auflösung kann es dadurch zu Bildverschlechterungen kommen.
  • Es ist ferner durch ein weiteres in der DE-C-2 527 647 gezeigtes Ausführungsbeispiel bekannt, dass die Wandler senkrecht zum Aufzeichnungsträger liegen, wobei die Düsen in direkter Achsenverlängerung der Wandler angeordnet sind. Es hat sich aber gezeigt, dass die Wandler, insbesondere bei kleinen Dimensionen, bei elektrischen Spannungsänderungen an deren Kontaktierungen sich nicht nur gradlinig verlängern, sondern auch verbiegen. Dadurch können beim Herausstossen von Flüssigkeitströpfchen aus den Düsen Störungen auftreten.
  • In der EP-A-0 067 889 ist ein Flüssigkeitsschreiber mit einer als Schreibkopf ausgebildeten Kanalmatrize beschrieben. Der Schreibkopf weist einen komplizierten konstruktiven Aufbau auf mit Kanälen, die von der Flüssigkeitsaufbewahrungskammer zu den Austrittsöffnungen im Zickzack verlaufen. Dies ist erforderlich, damit Streifen von Piezoelementen, die auf die Aussenwände des Schreibkopfes und quer zur Längsrichtung der Kanäle verlaufen, auf wenigstens ein Teil des jeweiligen Kanales einwirken können. Durch die Zickzackausbildung der Kanäle können an den Ecken Luftblasen hängenbleiben und es kann schwer sein, das Kanalsystem zu entlüften. Dies führt zu einer ungleichmässigen Tröpfchenfrequenz und Tröpfchenqualität. Ausserdem kann durch den Aufbau des Schreibkopfes nur eine begrenzte Anzahl Kanäle hintereinander angebracht werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schreibgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das in seinem Aufbau verhältnismässig einfach ist und bei dem eine dichte Anbringung einer beliebigen Anzahl von Wandlern hintereinander möglich ist.
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Diese Wandler können ohne zusätzliche Düsen auskommen, was den Schreiber wesentlich vereinfacht. Dies führt unter Umständen zu grösseren Flüssigkeitströpfchen, was beim Schreiben von Zeichen manchmal von Vorteil sein kann.
  • In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Trägerplatte Nuten aufweist, die unterhalb und parallel zum jeweiligen Wandler verlaufen. Dadurch wird die Formung und Ausrichtung der ausgestossenen Flüssigkeitströpfchen verbessert.
  • Ebenso ist es möglich, dass die der Trägerplatte zugewandte Seite jedes Wandlers eine in dessen Längsrichtung verlaufenden Nut aufweist. Gegenüber den Nuten in der Trägerplatte ergibt sich der Vorteil, dass Wandler und Trägerplatte dabei nicht mehr so exakt aufeinander ausgerichtet werden müssen. 4
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass zwischen Wandler mit Platte und Aufzeichnungsträger eine Düsenplatte angebracht ist, wobei jede Düse in der Achsenverlängerung des Zwischenraumes zwischen dem entsprechenden Wandler und der Trägerplatte angeordnet ist. In dieser Ausführungsform können die Nuten weggelassen werden. Durch den erfindungsgemässen Aufbau des Wandlers kann nunmehr Flüssigkeit durch die Düsen herausgestossen werden. Gleichzeitig wird dadurch erreicht, dass alle Flüssigkeitströpfchen eine gleiche, definierte Grösse haben.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Wandler auf beiden Seiten des Trägers angeordnet sind. Dadurch ist erreicht, dass die Anbringung der Wandler extrem dicht hintereinander erfolgen kann.
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand einer Anzahl von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der wesentlichen Teile eines Schreibgerätes nach der Erfindung,
    • Fig. 2 eine Draufsicht auf eine kammartige Piezoplatte nach Fig. 1,
    • Fig. 3 eine schematische Vorderansicht einer Piezoplatte nach den Fig. 1 und 2,
    • Fig. 4 bis 7 weitere Ausführungsbeispiele der wesentlichen Teile des Schreibgerätes und
    • Fig. 8 eine schematische Gesamtansicht eines Schreibgerätes nach der Erfindung.
  • Aus Fig. 8 ist der äussere Prinzipaufbau eines Schreibgerätes ersichtlich. Über die Transportrollen 1 und 2 wird ein Aufzeichnungsträger 3, z.B. normales Registrierpapier, in Richtung des Pfeiles 4 über einen Abstandshalter 5 an dem Gehäuse 7 vorbeigezogen. In das Gehäuse 7 ist die Anschlussleitung 8 geführt, die an ihrem freien Ende mit einem Stecker 9 zum Anschluss an ein nicht dargestelltes Steuergerät versehen ist, das die Steuersignale für die Aufzeichnung der gewünschten Verläufe, Zeichen oder Bilder liefert.
  • In Fig. 1 ist dargestellt, wie im Gehäuse 7 stabförmige piezoelektrische Wandler 10 senkrecht zum Aufzeichnungsträger 3 angeordnet sind. Die Wandler 10, die als Zähne eines Kammes ausgebildet sind (Fig. 2), arbeiten als Biegeschwinger. Der allen Wandlern 10 gemeinsame Kammrücken 11 ist mit einer Befestigungsanordnung 12 an einer im Gehäuse 7 fest angeordneten Trägerplatte 13 befestigt. In der Fig. 1 ist dargestellt, dass die Wandler bilaminar sind und aus einer Piezokeramikschicht 14 und einer Metallschicht 15 gebildet sind. Zwischen der Trägerplatte 13 und den Wandlern 10 ist Schreibflüssigkeit vorgesehen. Bei Anlegen von elektrischer Spannung an eine nicht dargestellte Kontaktierung eines Wandlers 10 bewegt sich dieser in die gestrichelt dargestellte Position. Bei Kurzschliessen eines Wandlers 10 schnellt er in die nicht gebogene, mit durchgezogenen Linien gezeichnete Stellung zurück und drückt dabei ein Tröpfchen Schreibflüssigkeit in Richtung der Wandlerachse nach vorne auf den Aufzeichnungsträger 3 heraus. Diese Ausführungsform der Wandler 10 mit Trägerplatte 13 wird vorzugsweise verwendet, wenn grössere Flüssigkeitströpfchen gewünscht werden.
  • In der Fig. 1 und 2 ist ferner durch gestrichelte Linien angedeutet, dass die Trägerplatte 13 Nuten 16 aufweist, die unterhalb und parallel zum jeweiligen Wandler 10 verlaufen. Die Nuten 16 sind in der Fig. 3 deutlich ersichtlich.
  • In Fig. 4 ist gezeigt, dass die Wandler bei einer mit Nuten 16 versehenen Trägerplatte dicht an dieser angebracht werden können, so dass eine im Aufbau kompakte Einheit erhalten wird. Durch die Nuten kann eine sehr gute Auflösung und eine gleich gute Ausrichtung der einzelnen Tintenausstösse erzielt werden.
  • In Fig. 9 ist gezeigt, dass Nuten 16 statt in der Trägerplatte 13 in den Wandlern 10 vorgesehen sind.
  • Fig. 5 zeigt in einem weiteren Ausführungsbeispiel, dass zwischen Wandler 10 mit Trägerplatte 13 und Aufzeichnungsträger 3 eine Düsenplatte 17 angebracht ist, wobei jede Düse 18 in der Achsenverlängerung des Zwischenraumes zwischen Wandler 10 und der Trägerplatte 13 angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform können die Nuten 16 weggelassen werden. Durch die Düsen 18 kann eine vorbestimmte exakte Formung und Ausrichtung der Flüssigkeitströpfchen erhalten werden.
  • In Fig. 6 ist der Aufbau mehrerer Wandler 10 mit Trägerplatten 13 dicht hintereinander im Schreibergehäuse 7 gezeigt. Insbesondere beim Schreiben von Zeichen oder Bilder mit unterschiedlichen Farben ist der verhältnismässig geringe Abstand zwischen den Wandlern von grosser Bedeutung, da die Zeichen bzw. Bilder sehr deutlich erhalten werden können.
  • In Fig. 7 ist dargestellt, dass die Wandler 10 auf beiden Seiten der Trägerplatte 13 angeordnet sind. Die Wandler 10 können hierdurch extrem dicht hintereinander angebracht werden.
  • In den Ausführungsbeispielen gemäss den Fig. 6 und 7 wird die Düsenplatte 17 nicht unbedingt benötigt. Die Trägerplatten können stattdessen mit Nuten 16 (Fig. 1 bis 4) versehen sein. Es kann auch sowohl auf Düsenplatte 17 als auch auf Nuten 16 verzichtet werden.

Claims (5)

1. Mit Flüssigkeitströpfchen arbeitendes Schreibgerät (1 bis 18) zur punktweisen Aufzeichnung analoger Verläufe oder alphanumerischer Zeichen sowie von Bildern auf einem Aufzeichnungsträger (3), wobei zum Erzeugen der Flüssigkeitströpfchen stabförmige, reihenweise angeordnete, an einem Ende eingespannte und derart kontaktierte piezoelektrische Wandler (10) vorhanden sind, dass diese sich bei elektrischen Spannungsänderungen an der Kontaktierung senkrecht zu der durch die Wandler (10) aufgespannten Ebene biegen, wobei parallel zu den Wandlern (10) eine Trägerplatte (13) in einem derartigen Abstand angeordnet ist, dass beim Zurückschnellen der Wandler (10) in deren Ausgangslage Flüssigkeitströpfchen aus dem Schreibgerät ausgestossen werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausstossen der Flüssigkeitströpfchen etwa in Stabrichtung direkt zwischen Wandler (10) und Trägerplatte (13) erfolgt.
2. Schreibgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Wandler (10) mit Trägerplatte (13) und Aufzeichnungsträger (3) eine Düsenplatte (17) angebracht ist, wobei jede Düse (18) in der Achsenverlängerung des Zwischenraumes zwischen jedem Wandler (10) und der Trägerplatte (13) angeordnet ist.
3. Schreibgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (13) Nuten (16) aufweist, die unterhalb und parallel zum jeweiligen Wandler (10) verlaufen.
4. Schreibgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die der Trägerplatte (13) zugewandte Seite jedes Wandlers (10) eine indessen Längsrichtung verlaufenden Nut (16) aufweist.
5. Schreibgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandler (10) auf beiden Seiten der Trägerplatte (13) angeordnet sind.
EP84105201A 1983-05-10 1984-05-08 Mit Flüssigkeitströpfchen arbeitendes Schreibgerät Expired EP0131704B1 (de)

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EP0131704A1 EP0131704A1 (de) 1985-01-23
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