DE2340855C3 - Düsendrucker für ein Tintenspritz-Schreibwerk - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Düsendrucker der im Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgezeigten Gattung.

Bei derartigen Schreibwerken ist es erforderlich, daß der Düsendrucker eine geringe Masse aufweist, da er hohen Beschleunigungen unterworfen wird. Weiterhin soll dieser im Aufbau einfach und billig herstellbar sein. Darüber hinaus besteht das Erfordernis, daß die Abdruckstelle auf dem Aufzeichnungsträger spätestens nach einem Schaltschritt für die Bedienperson einsehbar ist

In der DT-OS 21 64 614 ist eine Anordnung zum Aufbringen von Tropfen auf einen Aufzeichnungsträger bekanntgeworden mit den in den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2 genannten Merkmalen. Diese wie eine ventillose Pumpe wirkende Anordnung weist im wesentlichen folgende Nachteile auf, die ihre Verwendung einschränken. Bedingt durch die Anordnung der Druckerzeugermittel auf einer Ebene ist seine Masse verhältnismäßig groß und er gestattet keinen sofortigen Einblick auf die Abdruckstelle beim Bewegen in Zeilenrichtung. Die Energiefluß- und Tintenzulaufkanä-Ie sind unterschiedlich lang, so daß jeder Druckerzeuger mit unterschiedlicher Energie zu beaufschlagen ist. Der Wirkungsgrad in der Ausnutzung ist daher gering, der Verlauf des Impulses der die einzelnen Kristalle aktivierenden Spannung unterschiedlich. Durch die aufgezeigte Anordnung von Kompressionskammern, Zulauf- und Auslaufkanälen und dem Abgreifen des Impulses im Zentrum der sich ausbreitenden Druckwelle in der Kompressionskammer ist ein verhältnismäßig lang auf Maximum stehender Spannungsimpuls erforderlich. Zudem kommt es zur Beeinflussung von Druckwellen in den unterschiedlichen Kompressionssystemen über die Zulaufkanäle. Das Wiedereinsetzen eines neuen Impulses kann generell erst dann erfolgen, wenn sich die Druckerzeuger in ihrer Ruhelage befinden.

Durch die lang anhaltende Saugphase dieser Anordnung ist die Frequenz der Beaufschlagung der Druckerzeuger beschränkt auf 1000 Hz.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Düsendrucker zu schaffen, für eine extrem kurze Impulslänge, der die aufgezeigten Nachteile nicht aufweist.

Die Anordnung entsprechend der Merkmale des Kennzeichens des Anspruches 1 löst diese Aufgabe in wirkungsvoller Weise. Auf Grund der kompakten Bauweise ist ein dichteres Punktraster möglich als bei der genannten Anordnung. Durch die bis zum Auslaufkanal separate Kanalführung ist eine Pulsbeeinflussung zwischen den einzelnen Energieflußkanäten nicht möglich. Durch den maximalen Energiefluß bei niedriger Spannung ist die Ausstoßfrequenz von Tintentropfen wesentlich größer. Der Grundkörper ist gekennzeichnet durch eine billige Bauweise. Die Fertigung dieses erfolgt durch Stanzen, Prägen, Tiefziehen und Funkenerosion. Die Verbindung der Aufbauteile untereinander und des Versorgungsteiles ist in einem Arbeitsgang durch Widerstandsschweißung möglich.

Durch die erfinderische Anordnung im Kennzeichen des Nebenanspruches 2 wird die Druckwelle an einem Entweichen weitestgehend gehindert. Die Beeinflussung der Druckwellen der einzelnen Kompressionssysteme bei gleichzeitiger Beaufschlagung der Druckerzeuger ist unterbunden. In der Saugphase ist durch diese Anordnungsweise die Versorgung von Tinte aus dem Zulauf sichergestellt, ohne daß dabei Luft durch den Austrittskanal in das Kompressionssystem eintritt.

Der Düsendrucker nach Anspruch 3 weist insbesondere den Vorteil auf, daß sich die an der Peripherie abgegriffene Druckwelle über den größten Bereich des Verbindungskanals fortpflanzen kann. Die Verbindungskanäle sind extrem kurz gehalten, so daß die Druckerzeuger mit minimaler Energie angesteuert werden können.

Entsprechend Anspruch 4 können in vorteilhafter Weise sonst erforderliche Membranen und deren aufwendige Anordnung vermieden werden. Das Einsetzen dieser in die Gehäuseteile entfällt, so daß dadurch hervorgerufene und auch sich später losende Verschmutrungen nicht auftreten und die Druckerzeuger weitaus weniger über den Grundkörper überstehen.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beispielsbeschreibung zu der Zeichnung. Dabei zeigt

F i g. 1 einen Druckerzeuger in starker Vergrößerung in einer Ansicht auf die Auslaufkanäle und

Fi g. 2 einen Schnitt gemäß dem Schnittverlauf H-II in Fi g. 1.

Die dargestellte Grundfläche des Düsendruckers 1 ist eine rechteckige, so daß in dem Aufbau acht piezoelektrische Keramikschwinger 2 unter Voraussetzung gleicher Energieflußverhältnisse angeordnet werden können. Der Tintenspritzkopf 1 ist in seiner Grundform ein stumpfer Körper und insbesondere in Form eines abgestumpften Walmdaches ausgebildet. Es ist jedoch zur Erzielung anderer Punktraster jede andere Grundform denkbar. Die Ktramikschwinger 2 stehen sich paarweise gegenüber. Die in den Hohlraum eingelassenen sind in F i g. 1 nicht dargestellt. Der Aufbau des Düsendruckers, die Energiefluß- sowie Zu- und Auslaufkanäle sind in F i g. 1 angedeutet und in F i g. 2 erkennbar. Der Düsendrucker besteht aus drei walmdachartigen, hohlen Schalen, die ineinander steckbar sind. Sie sind z. B. durch Tiefziehen und Prägen geformt. Die äußere Schale 3 trägt in Senkungen 4 vier Keramikschwinger 2. In die kleine Deckfläche 5 sind entsprechend der gesamten Anzahl Keramikschwinger Auslauföffnungen 8 in Düsenform eingelassen. Die innere Schale 6 trägt drei Keramikschwinger 2 zur Erzielung eines aus sieben Punkten bestehenden Rasters. Es lind sieben Zulaufkanäle 7 in ihr eingelassen zur Tintenversorgung. Diese gehen in solche in der mittleren Schale 9 über. Die mittlere Schale 9 weist zudem Energieflußkanäle 10 auf, die sich im Bereich der Kompresiionskammern 11 und der Auslaufkanäle 8 zu kapillaren Spalten verjüngen und sich in ihrer Breite auf etwa ein Sechstel des Durchmessers dieser erweitern. Die Kompressionskammern 11 liegen den Keramikschwingern 2 gegenüber. Die Membranen 12 werden durch Prägen der äußeren und der inneren Schale auf zwei Drittel bis ein Halb der Materialstärke gebildet. Den Zulaufkanälen 7 ist ein Versorgungsteil 13 zugeordnet, das entsprechend der inneren Schale 6 walmdachförmig ausgebildet ist und in die Schale 6 eingesetzt und mit dieser verbunden wird. Das Versorgungsteil 13 weist eine Versorgungskammer 14 auf die mit dem Anschlußstutzen 15 fließverbunden ist. Den Zulaufkanälen gegenüberstehend ist in der Versorgungskammer 14 eine für alle Zulaufkanäle gemeinsame Prallfläche 16 zugeordnet. Die innere Schale 6 legt sich mit einem abgewinkelten Rand 17 über die Stirnkanten der beiden restlichen Schalen. Die Schalen untereinander und das Versorgungsieil und die innere Schale werden durch z. B. Widerstandsschweißen miteinander verbunden. Die Kompressionskammern 11, die Auslaufkanäle 8, die Energieflußkanäle 10 im Bereich der Auslaufkanäle sowie die Versorgungskammer 14 sind kapillarwirksam.

Die Wirkungsweise jedes der sieben Spritzsysteme ist folgende:

Beim Erregen des Keramikschwingers 2 wird die Membrane 12 so verformt, daß in dem Kompressionsraum f 1 eingefüllte Flüssigkeit durch den Energieflußkanal 10 verdrängt wird. Sie tritt mit hoher Geschwindigkeit an der Peripherie der Kompressionskammer in den Energieflußkanal, wobei sich die Druckwelle über diesen gleichmäßig fortpflanzt. Vor dem Austreten aus dem Auslaufkanal 8 unterliegt die Druckwelle einer Beschleunigung und reißt Flüssigkeit mit, die durch den Auslaufkanal austritt. Ein Entweichen der Druckwelle durch den zwischen dem Auslaufkanal 8 und der Kompressionskammer 11 eingelassenen Zulaufkanal 7 wird durch die Prallfläche 16 in der Versorgungskammer 14 verhindert, so daß eine Beeinflussung der restlichen Spritzsysteme nicht erfolgen kann. Durch die kurze Führung der Energieflußkanäle 10 kann mit geringer Energie und kleinen Spannungswerten eine Ausstoßzahl an Tintentropfen von 2000 Hz erreicht werden. In der Saugphase beim Zurückführen des Keramikschwingers in seine Ruhestellung ist die Versorgung aus der Versorgungskammer über den Zulaufkanal dadurch sichergestellt, daß der Strömungswiderstand im Zulaufkanal 7 geringer ist als der im Auslauf des Energieflußkanals 10 beim Übergang in den Auslaufkanal 8. Durch diese Maßnahmen ist eine Diodenwirkung in dem System eingebracht, die auch das Eintreten von Luft während der Saugphase durch den Auslaufkana! unterbindet. Durch die vorteilhafte Bauweise kann das zuletzt geschriebene Zeichen nach einem Schritt voll eingesehen werden. Die Dauer des Energieimpulses beträgt nur ein Drittel der zum Stand der Technik genannten Einrichtung. Durch weitere Ausgestaltung zu einem, z. B. sechzehn Systeme aufweisenden Düsendrucker ist es möglich, zwei Reihen Auslaufkanäle parallel, jedoch versetzt anzuordnen, um bei Ansteuerung nach einem Zwischenschaltschritt voll ausgedruckte senkrechte und schräg verlaufende Linien zu erhalten. Die Abstände der Auslaufkanäle können somit in sinnvoller Weise überbrückt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Düsendrucker für ein Tintenspritz-Schreibwerk mit Kompressionskammern und mit diesen fiießverbundenen Auslauf- und Zulaufkanälen in einer der an einer Abdruckstelle zu druckenden Punkte entsprechenden Anzahl sowie mit jeder Kompressionskammer zugeordneten, aus einer Membran und einem Keramikschwinger bestehenden Mitteln zum Erzeugen kurzzeitiger Druckanstiege in dieser, dadurch gekennzeichnet, daß der Tintenspritzkopf (1) ein in seiner Grundform stumpfer Körper und insbesondere eine Art abgestumpftes Walmdach ist, bestehend im wesentlichen aus einer äußeren, einer mittleren und einer inneren, -valmdachartigen hohlen Schale (3, 9, 6), die ineinander steck- und miteinander verbindbar sind, wobei deren äußere Schale (3) in ihrer Außenmantelfläche eine Anzahl der Mittel (2) zum Erzeugen kurzzeitiger Druckanstiege und die aus einer kleinen, dem abgestumpften Dachfirst entsprechenden Deckfläche (5) austretenden Auslaufkanäle (8) aufnimmt, deren innere Schale (6) in ihrer Innenfläche die restliche Anzahl der Mittel (2) zum Erzeugen eines kurzzeitigen Druckanstieges und die Zulaufkanäle (7) aufnimmt und deren mittlere Schale (9) die Kompressionskammern (11) und Energieflußkanäle (10) zu den Zulauf- und Auslaufkanälen (7, 8) aufnimmt, und einem in die innere Schale (6) einführbaren und mit dieser verbindbaren, insbesondere walmdachförmigen Versorgungsteil (13) mit einer mit den Zulaufkanälen fließverbundenen und durch Prallflächen (16) mit Diodenwirkung versehenen Versorgungskammer (14).

2. Düsendrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulaufkanal (7) jedes Kompressionssystems (2, 11, 12) im Bereich des zugehörigen Auslaufkanals (8) zwischen diesem und der Kompressionskammer (11) in den Energieflußkanal (10) mündet und daß diesem eine für alle Zulaufkanäle gemeinsame, entgegen der Tintenflußrichtung Druckstöße aufnehmende Prallfläche (16) zugeordnet ist.

3. Düsendrucker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Energieflußkanal (10) sich in seiner Höhe im Bereich der Kompressionskammer (11) und des Auslaufkanals (8) bis auf einen kapillarwirksamen Spalt verjüngt, daß dieser sich in seiner Breite im Bereich der Mündung in die Kornpressionskammer erweitert und daß dieser in die Kompressionskammer an deren Peripherie mündet.

4. Düsendrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere und innere Schale (3, ·) in den Bereichen der Mittel (2) zum Erzeugen kurzzeitiger Druckanstiege in ihrer Materialstärke verjüngt sind und daß die Membranen (12) durch diese Bereiche gebildet werden.