DE2949170A1

DE2949170A1 - Tintenstrahldrucker

Info

Publication number: DE2949170A1
Application number: DE19792949170
Authority: DE
Inventors: Charles L Cha; George William Denlinger; David N Pipkorn; Elias Spyrou
Original assignee: Mead Corp
Current assignee: Mead Corp
Priority date: 1978-12-18
Filing date: 1979-12-06
Publication date: 1980-06-26
Also published as: CA1123038A; IL58165A0; BR7907686A; NL7907223A; FR2444566B1; IT1119391B; BE880655A; IT7968989A0; FR2444566A1; SE7906988L; US4198643A; GB2037234A

Description

Patentanwälte

Olpl-lng Dipl-Chem Dipl-Ing

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Erηsberyerstrasse 19

8 München 60

Unser Zeichen: M 1485 5. Dezember 1979

THE MEAD CORPORATION
Courthouse Plaza Northeast
Dayton, Ohio 45463 V.St.A.

Tintenstrahldrucker

Die Erfindung bezieht sich auf einen Tintenstrahldrucker gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Ein solcher Tintendrucker soll gemäß der Erfindung dahingehend weitergestaltet werden, daß die mechanische Anregung der Tintenstrahle verbessert wird, um die Tintenströme in Tropfenströme aus Tropfen im wesentlichen gleicher Größe mit einheitlichem Abstand untereinander aufzulösen.

Tintenstrahldrucker der hier in Frage stehenden Art arbeiten dadurch, daß kleine Tintentropfen an vorbestimmten Punkten auf einer Druckvorlage abgesetzt werden, so daß ein Druckbild geformt wird. Die Tintentropfen werden aus Tintenströmen gebildet, die aus kleinen Mündungen ausströmen, welche ihrerseits mit einem Tintenreservoir verbunden sind, in c|eni Tinte unter Druck gehalten wird. Jeder Tinten- bzw. Flüssigkeitsstrahl tendiert dazu, an seiner Spitze aufzu-

030026/0685

brechen und einen Strom aus Tintentropfen zu bilden. Wenn keine mechanische Anregung vorhanden wäre, so würden die Tropfen in ihrer Größe und in ihrem Abstand untereinander 'innerhalb des Tropfenstromes unregelmäßig sein. Für ein Druckbild mit hoher Auflösung, das auf einer Druckvorlage durch eine selektive Ablage von Tintentropfen gebildet wird, ist es notwendig, daß die Tropfen im wesentlichen von gleicher Größe und daß der Abstand zwischen den Tropfen innerhalb des Tropfenstrahles im wesentlichen ebenfalls gleich ist.

Eine bekannte technische Möglichkeit zur Verbesserung der Regularität der Tropfengröße und des Tropfenabstandes liegt darin, die Mündungen in einer relativ dünnen flexiblen Wand des Flüssigkeits- bzw. Tintenreservoirs anzuordnen. Diese Wand, die als Lochplatte bezeichnet wird, wird dann mechanisch angeregt, indem eine Serie von Beugungswellen längs dieser Wand geschickt wird. Eine derartige Anregungstechnik ist in der US-PS 3 739 393 gezeigt, wobei an beiden Enden der Lochplatte Dämpfer angeordnet sind, um die Reflektion der Beugungswellen zu reduzieren. Diese Technik, die unter dem Namen Wanderwellenanregung bekannt ist, führt zu im wesentlichen gleichmäßiger Tropfengröße und gleichmäßigem Tropfenabstand. In einem Vielstrahltintenstrahldrucker mit dieser Technik tritt die Auflösung zu Tropfen längs dem Druckkopf zu verschiedenen Zeiten auf, wenn die Beugungswellen längs der Lochplatte wandern. Die Tropfenbildung in jedem Tropfenstrahl bei einem solchen Drucker ist nicht in Phase in bezug zu der Tropfenbildung in anderen Tintenströmen. Zudem ist die Auswahl des Materials für diese Mündungsbzw. Lochplatten für einen solchen Drucker erheblich beschränkt, da die Platte ausreichend flexibel sein muß, damit die Beijung swell en über die gesamte Ausdehnung des Druck-

030026/0685

kopfes mit genügender Amplitude sich ausbreiten können.

Eine andere Ausführung für die Anregung der Tropfenbildung ist in der US-PS 3 586 907 beschrieben. In dieser Patentschrift ist ein Tintenstrahldrucker dargestellt, bei dem der gesamte Druckkopf einschließlich der Rohrverteilerstruktur für die Tinte und der Lochplatte mechanisch angeregt wird. Eine derartige Anordnung wird notwendigerweise die Befestigungsstruktur für den Druckkopf ermüden, da diese Struktur ebenso den Schwingungen ausgesetzt ist, die dem Rohrverteiler und der Lochplatte zugeführt werden.

Eine weitere Ausführung für die Anregung von Tintenstrahlen ist in der US-PS 4 095 232 beschrieben. Bei der in dieser Patentschrift beschriebenen Technik sind in dem oberen Teil des Flüssigkeits- bzw. Tintenreservoirs Anreger montiert, die Druckwellen erzeugen, welche abwärts durch die Flüssigkeit in dem Reservoir in die einzelnen Tintenstrahlen geschickt werden. Jeder Anreger umfaßt zwei piezoelektrische Kristalle, die in Phase schwingen und an entgegengesetzten Seiten einer Befestigungsplatte montiert sind, die mit einer Knotenebene zusammenfällt. Ein Gegengewicht ist an dem von einem Anregungselement entgegengesetzten Ende des Anregers gehalten, wobei das Anregungselement mit der Flüssigkeit gekoppelt ist. Mit dem Gegengewicht wird sichergestellt, daß die Lage der Knotenebene exakt eingehalten wird. Eine derartige flüssigkeitsgekoppelte Anregung kann jedoch zu von der Lochplatte oder einer anderen Struktur reflektierten ebenen Wellen führen, wobei diese Wellen unter gewissen Umständen die Anregungswirksamkeit der Vorrichtung beeinträchtigen.

Eine andere Anregungstechnik ist in der US-PS 3 667 678 vor-

030026/0685

geschlagen worden. In dieser Patentschrift wird eine Düsenstruktur beschrieben, bei der ein relativ langes Rohr, das die Düse aufweist, an Knotenpunkten unterstützt ist. Die Düse wird mittels einer magneto-striktiven Anregungsanordnung angeregt. Das Tintenreservoir, das mit dem Rohr in Verbindung steht, ist jedoch bei dieser Anordnung fest positioniert, und die magneto-striktive Anregungsanordnung ist mittels einer von der Trägerstruktur für das Rohr separaten Trägerstruktur befestigt. Die der Anregungsanordnung aufgezwungene Reaktionskraft kann daher auf andere Teile des Systems über die Trägerstruktur für die Anregungsanordnung eingekoppelt werden.

Gemäß der US-PS 3 927 410 werden eine Düse, ein Vibrator und ein Gegengewicht gemeinsam getragen und gemeinsam durch Schwingungen angeregt. Die Trägerstruktur enthält einen Gummidämpfer, der jedoch nicht in einer Knotenebene gelegen ist. Obwohl dadurch der Gummidämpfer die Amplitude der auf den übrigen Drucker übertragenen Schwingungen reduzieren kann, werden diese Schwingungen nicht vollständig eliminiert.

In der US-PS 3 683 396 ist ein Tintenstrahlsystem beschrieben, bei dem die Länge einer rohrförmigen Düse so gewählt ist, daß sie ein ungerades Vielfaches einer Viertelwellenlänge der Schwingungsfrequenz der Flüssigkeit in der Düse beträgt. Diese Anordnung soll dazu dienen, die Energieübertragung in die Druckflüssigkeit zu optimieren. Die Trägerstruktur für die Düse ist jedoch in dieser Schrift nicht näher beschrieben.

Es soll erwähnt werden, daß sich die zitierten US-PS 3 667 678, 3 927 410 sowie 3 683 396 sämtlich auf die Anregung eines einzelnen Tintenstrahles beziehen, was wesentlich leichter

030026/0685

zu erzielen ist, als eine Anregung von Mehrfachstrahlen. In einem Tintenstrahldrucker mit Mehrfachstrahlen können die durch die Befestigungsstruktur geschickten Schwingungen Anregungen verschiedener Tintenstrahlen bewirken, so daß die Wirksamkeit der Strahlanregung ungleichmäßig sein kann.

Es besteht das Bedürfnis, auch für derartige Drucker eine einfache und gleichzeitig wirksame Anregung zu finden.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einfache und wirkungsvolle Anregungsanordnung für einen Tintenstrahldrucker anzugeben, bei der die den Tintenstrahlen zugeführten mechanischen Vibrationen wirkungsvoll von der Trägerstruktur des Druckers entkoppelt sind.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Ein Tintenstrahldrucker weist demnach ein Tintenreservoir mit einem Tinte enthaltenden Rohrverteiler sowie eine Lochplatte mit einer Vielzahl von Mündungen auf, die mit dem Rohrverteiler in Verbindung stehen. Die Mündungen erzeugen eine Vielzahl von kontinuierlich fließenden Tintenstrahlen, die aus den Mündungen austreten, sobald Tinte unter Druck dem Rohrverteiler zugeführt wird. Eine Tropfenkontrollvorrichtung kontrolliert die Bahn der Tropfen, die aus den Tintenstrahlen durch dessen Aufbrechen entstehen. Eine Befestigungsplatte, die das Tintenreservoir und die Lochplatte trägt, ist ihrerseits von einer Trägerstruktur gehalten. Eine Vibratoranordnung, die von der Befestigungsplatte gehalten ist, versetzt das Reservoir und die Lochplatte mit einer Frequenz nahe der Eigenfrequenz der Tintenstrahle in Schwingungen, wodurch aus den Tintenstrahlen Tropfen erzeugt werden, die im

030026/0685

wesentlichen von gleichmäßiger Größe sind. An der Befestigungsplatte ist ein Gegengewicht gehalten/ welches in bezug zu der Vibratoranordnung, dem Tintenreservoir und der Lochplatte so positioniert ist, daß eine Knotenebene der Schwingungen in der Befestigungsplatte liegt. Die Trägerstruktur ist damit mechanisch von den den anderen Elementen des Druckers aufgezwungenen mechanischen Schwingungen entkoppelt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Vibrator- bzw. Anregungsanordnung zwei piezoelektrische Umformer, die auf entgegengesetzten Seiten der Befestigungsplatte montiert sind. Das Tintenreservoir ist an einem piezoelektrischem Umformer an der der Befestigungsplatte gegenüberliegenden Seite befestigt, während das Gegengewicht an dem anderen piezoelektrischen Umformer an dessen der Befestigungsplatte gegenüberliegenden Seite befestigt anliegt. Ein Verbindungsstück, zum Beispiel ein Schraubbolzen verbindet das Tintenreservoir und das Gegengewicht und erstreckt sich durch zentrale Öffnungen in den beiden piezoelektrischen Umformern und der Befestigungsplatte, so daß die piezoelektrischen Umformer und die Befestigungsplatte zwischen dem Gegengewicht und dem Tintenreservoir eingespannt werden. Das Verbindungsstück ist von den piezoelektrischen Umformern und der Befestigungsplatte durch einen Isolator elektrisch isoliert. Zwischen der Befestigungsplatte und dem Gegengewicht einerseits und zwischen dem Tintenreservoir und der Befestigungsplatte andererseits wird ein elektrisches Wechselpotential angelegt, wodurch die Vibratoranordnung zu Schwingungen mit einer Frequenz nahe der Eigenfrequenz der Tintenstrahle elektrisch angeregt wird.

Der Vorteil der Erfindung liegt demnach darin, eine Befestigungsanordnung einer mechanischen Anregungsvorrichtung für einen Tintenstrahldrucker vorzusehen, bei dem die von der Anregungsanordnung erzeugten Schwingungen wirkungsvoll von

030026/0685

der Trägerstruktur für den Drucker entkoppelt sind. Ferner ist ein derartiger Tintenstrahldrucker angegeben, bei dem die Anregungsvorrichtung, das Flüssigkeits- bzw. Tintenreservoir und das Gegengewicht auf einer Befestigungsplatte montiert sind, wobei diese Platte in einer Knotenebene der Schwingungen gelegen ist. Ferner werden bei einem solchen Drucker das Flüssigkeitsreservoir und die mit dem Reservoir kommunizierende Lochplatte mechanisch angeregt.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind den Unteransprüchen in Verbindung mit der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert wird. In der Zeichnung stellen dar:

Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht eines Tintenstrahldruckers gemäß der Erfindung;

Fig. 2- eine Aufsicht auf einen Teil des Druckers gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine teilweise gebrochene und geschnittene Aufsicht auf den Drucker entsprechend Fig. 2 in vergrößertem Maßstab;

Fig. 4 eine Seitenansicht eines Teiles des Druckers in Fig. 1, gesehen von rechts nach links in Fig. 1;

Fig. 5 einen Querschnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 2;

Fig. 6 einen Querschnitt entsprechend Fig. 5 in vergrößertem Maßstab und

Fig. 7 eine Perspektive, teilweise gebrochene Ansicht von Anregungselementen.

030026/0685

- 11 -

Fig. 1 stellt eine perspektivische Ansicht eines Druckers dar, der gemäß der Erfindung aufgebaut ist. Eine Druckvorlage, z.B. eine Papierbahn 10 nimmt die von einem Druckkopf 12 erzeugten Tintentropfen auf. Die Tintentropfen treffen an bestimmten Punkten auf der Druckvorlage 10 auf und formen insgesamt ein Druckbild.

Für den Druckkopf ist eine Trägerstruktur vorgesehen, die eine Befestigungsplatte 14 aufweist, die seinerseits mit einer Stützplatte 16 durch Bolzenschrauben 18 verbunden ist. Die Stützplatte 16 wiederum ist mit einem Gleitbock 20 verbunden, der auf Gleitstäben 22 und 24 leitet. Die Konstruktion der Trägerstruktur für den Druckkopf ist in Fig. 1 lediglich schematisch dargestellt, wobei mehrere Bolzen in der Struktur aus Gründen der Übersichtlichkeit fortgelassen sind. Diese Trägerstruktur ist ausführlicher in der Gesamtheit der Figuren dargestellt.

Ein Zahnriemen 26 läuft um ein Treibrad 28 und ein Führungsrad 30 und .ist mit dem Gleitbock 20 verbunden. Wenn das Treibrad 28 durch einen hier nicht gezeigten Antriebsmotor gedreht wird, werden der Druckkopf und die entsprechenden Befestigungselemente entlang der Gleitstäbe 22 und 24 verschoben, wie dies durch einen Pfeil in der Figur angedeutet ist.

Wie weiter unten ausführlicher erläutert, erzeugt der Druckkopf 12 mehrere Tintentropfenströme, die in einer Reihe senkrecht zu der Verschiebungsrichtung des Druckkopfes ausgerichtet sind. Ausgewählte Tintentropfen treffen auf die Papierbahn 10 und formen in ihrer Gesamtheit auf der Papierbahn 10 eine Linie eines alphanummerischen Zeichens oder eines anderen gewünschten Druckbildes. Ein hier nicht gezeigter Antrieb für die Papierbahn, der mit einer Papier-

030026/0686

leitrolle 32 verbunden ist, wird jeweils nach dem Druck einer Zeile periodisch so weitergedreht, daß die nächstfolgende Zeile gedruckt werden kann.

Im folgenden wird auf die Fig. 2 und 3 Bezug genommen, die Ansichten der Konstruktion des Druckkopfes in größerer Ausführlichkeit darstellen. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist der Zahnriemen 26 mit dem Gleitbock 20 mittels Befestigungsklammern 34 verbunden. Das Führungsrad 30 ist an seinem Umfang mit Zähnen versehen, die in die gezahnte Innenfläche des Riemens 26 eingreifen. Das Treibrad 28 weist an seinem Umfang ebenfalls Zähne auf, die in den Zahnriemen 26 eingreifen.

Wie in Fig. 4 dargestellt, umfassen Metallgleithülsen in dem Gleitbock 20 die Gleitstäbe 22 und 24, so daß der Gleitbock 20 und die damit verbundenen Tragelemente für den Druckkopf längs der Gleitstäbe durch den Zahnriemen 26 verschoben werden können. Selbstverständlich können auch andere Gleit-Stutζanordnungen, z.B. mit Gleitrollen anstelle der Gleithülsen 36 für die Lagerung auf den Gleitstäben 22 und 24 verwendet werden. Die Lage der Stützplatte 16 auf dem Gleitbock 20 kann mittels einer Justierschraube 38 präzis eingestellt werden, die sich an einer Seitenfläche 40 des Gleitbockes 20 abstützt. Die Stützplatte 16 ist mit der Fläche 40 mit Bolzen 42 verbunden. Der Druckkopf 12 ist auf der Stützplatte 16 mit einer Justierschraube 43 in seiner Lage einstellbar. Die erwähnten Bolzenschrauben 18 und weitere Bolzenschrauben 44 halten den Druckkopf 12 auf der Stützplatte 16.

Wie in Fig. 3 zu sehen, ist in einem Tintenreservoir 46 ein Tinte aufnehmender Rohrverteiler 48 enthalten. Eine Lochplatte 50 ist auf dem Tintenreservoir 4 6 montiert und weist eine

030026/0685

29A9170

Vielzahl von Mündungen 52 auf, die mit dem Rohrverteiler 48 kommunizieren. Wenn dem Rohrverteiler 48 unter Druck Tinte zugeführt wird, treten aus den Mündungen 52 mehrere kontinuierliche Tintenströme 54 aus. Die Tintenströme sind längs einer Reihe senkrecht zu der Zeichenebene der Fig. 3 ausgerichtet, so daß dort lediglich ein Tintenstrom sichtbar ist. Die Reihe der Tintenströme 54 ist in Fig. 4 dargestellt. Ein von der Mündung 52 ausgehender Tintenstrahl wird dann, wenn er mechanisch mit einer Frequenz nahe der Eigenfrequenz für die Tropfenbildung angeregt wird, in eine Serie von gleichmäßig geformten Tropfen56 aufgelöst.

Eine Ladeplatte 58 weist längs einer Kante mehrere Kerben auf, wobei jede Kerbe mit einem elektrisch leitenden Material 60 beschichtet und in Strahlrichtung jeweils eines aus der Lochplatte 50 austretenden Tintenstrahles ausgerichtet ist. Das elektrisch leitende Material 60 ist mit einer Ladekontrollschaltung, die z.B. einen Digitalrechner enthält, über elektrische Leitungen verbunden. Die Ladekontrollschaltung liefert eine Serie von Ladesignalen zu dem elektrisch leitenden Material 60, wodurch den am Ende des Tintenstrahles entstehenden Tropfen selektiv elektrische Ladungen induziert werden. Eine Einrichtung für diesen Zweck ist ausführlich in der US-PS 3 701 998 beschrieben.

Die Bahn der derart geformten Tropfen 56 erstreckt sich durch eine Ablenkelektrode 62. Wie ausführlich in der US-PS 3 656 171 beschrieben, induzieren die geladenen Tropfen eine korrespondierende Ladung entgegengesetzter Polarität auf der Oberfläche der mit Masse verbundenen elektrisch leitenden Ablenkelektrode 62, so daß die geladenen Tropfen gegen die Ablenkelektrode 62 abgelenkt werden. Auf diese Weise verfolgen die geladenen Tropfen einen Weg, bei dem sie auf eine Fangfläche 66 eines Fängers 64 aufschlagen.

030026/0685

29A9170

Wie ausführlicher in Fig. 5 zu sehen, weist die Fangfläche 66 des Fängers 64 mehrere Schlitze 68 auf, in denen die auf den Fänger 64 treffenden Tropfen aufgenommen werden. Der Fänger 64 weist einen evakuierten Hohlraum auf, in den die eingefangenen Tropfen mittels Unterdruck gesaugt werden, der über einen Vakuumanschluß 70 angelegt ist (Fig. 4) . Die nichtgeladenen Tropfen fliegen jedoch an den Fänger 64 vorbei und schlagen auf die Druckvorlage an ausgewählten Punkten auf, wenn der Druckkopf 12 an der Druckvorlage 10 vorbeibewegt wird.

Wie in Fig. 5 dargestellt, kommunizieren mit dem Rohrverteiler 48 Anschlüsse 72 und 74. Dem Rohrverteiler 48 wird von einem nichtgezeigten Tintenvorratsbehälter über einen Schlauch 76 Tinte zugeführt. Zusätzlich kann eine Spülflüssigkeit durch den Schlauch dem Rohrverteiler 48 zugeführt werden, wenn der Rohrverteiler gesäubert werden soll, z.B. dann, wenn der Drucker abgeschaltet ist. Tinte bzw. Spülflüssigkeit können aus dem Rohrverteiler über den Anschluß 74 und einen weiteren Schlauch 78 entfernt werden. Die Schläuche 76 und 78 sind ausreichend flexibel, so daß sie die weiter unten beschriebene mechanische Anregung des Tintenreservoirs 46 und der Lochplatte 50 nicht beeinflussen.

In den Fig. 6 und 7 ist die Anregungsanordnung dargestellt, mit der die durch die Mündungen in der Lochplatte 50 strömenden Flüssigkeitsstrahle angeregt werden, sich in Tintentropfen gleichmäßiger Größe und gleichmäßigen Abstands aufzulösen. Die Trägerstruktur für den Druckkopf umfaßt die Befestigungsplatte 14, die mit der Stützplatte 16 verbunden ist. Zusätzlich umfaßt die Trägerstruktur für den Druckkopf eine nichtleitende Befestigungsscheibe 80, die in einer Ausnehmung 82 in der Befestigungsplatte 14 mittels

030026/0685

Schraubbolzen 84 und Unterlegscheiben 86 gehalten ist. Die Befestigungsscheibe 80 weist eine Kreisnut auf, in der eine flexible elektrisch leitende Elektrode 88 angeordnet ist. Die Befestigungsscheibe 80 isoliert die elektrisch leitende Elektrode 88 von der Befestigungsplatte 14. Die Elektrode 88 dient als eine Trägerplatte für eine Anregungsanordnung, welche piezoelektrische Umformer 90 und 92 umfaßt, die auf gegenüberliegenden Seiten der Elektrode 88 positioniert sind.

Die Elektrode 88 trägt zusätzlich noch das Tintenreservoir 4 6 und die Lochplatte 50 sowie ferner ein Gegengewicht 94. Das Tintenreservoir 4 6 liegt neben dem ersten piezoelektrischen Umformer 90 auf der Seite dieses Umformers der flexiblen Elektrode 88 gegenüber. Entsprechend ist das Gegengewicht 94 an dem zweiten piezoelektrischen Umformer 92 auf der dem Tintenreservoir 4 6 gegenüberliegenden Seite der Elektrode 88 befestigt. Es wird darauf hingewiesen, daß das Tintenreservoir 46, die Umformer 90 und 92 sowie das Gegengewicht 94 lediglich mittels der Elektrode 88 verbunden sind und mit Ausnahme der Schläuche 76 und 78 in keinem Kontakt mit den sonstigen Teilen des Druckers stehen.

Die Tinte in dem Rohrverteiler 48 ist elektrisch leitend und wird von einem Tintenbehälter empfangen, der elektrisch auf Grundpotential gehalten wird. Das Tintenreservoir 4 6 ist ebenso wie das Gegengewicht 94 elektrisch leitend. Ein elektrisch leitendes Verbindungsstück mit Schraubbolzen 96 verbindet das Gegengewicht 94 und das Tintenreservoir und klemmt die beiden piezoelektrischen Umformein90 und 92 zwischen diesen fest. Der Schraubbolzen 96 ragt durch zentrale öffnungen in den Umformer 90 und 92 und in der Elektrode 88 hindurch und ist elektrisch isoliert von den Umformern 90 und 92 sowie der Elektrode 80 mittels eines Isolators,

030026/0685

der eine Isolationsfolie 98 aufweist. Das Gegengewicht 94 und das Tintenreservoir 4 6 halten dadurch Flächen 100 und 102 der Umformer 90 bzw. 92 auf Grundpotential.

über eine elektrische Leitung 104 (Fig. 6) kann ein elektrisches Wechselpotential an die Elektrode 88 gelegt werden. Da die Flächen 100 bzw. 102 der Umformer 90 bzw. 92 mit Masse verbunden sind, werden die Umformer elektrisch so angeregt, daß sie zyklisch ihre Dicke in Abhängigkeit des Wechsels des zwischen der Elektrode 88 und den Flächen 102 und 100 angelegten Potentials ändern. Das Gegengewicht 94, das Tintenreservoir 4 6 und die Lochplatte 50 werden dadurch mechanisch mit einer Frequenz entsprechend dem über die Leitung 104 angelegten Wechselsignal angeregt. Die Freguenz dieses Signals ist so gewählt, daß sie der Eigenfrequenz für die Strahlauflösung entspricht. Die Flüssigkeits- bzw. Tintenstrahle, die aus den Mündungen 52 und der Lochplatte austreten, werden deshalb angeregt, sich in Tropfenströme aufzulösen, die aus Tropfen von im wesentlichen gleichförmiger Größe und etwa in jeweils gleichem Abstand voneinander bestehen. Die Masse des Gegengewichtes 94 ist sorgfältig so ausgewählt, daß das Gegengewicht 94 und der Teil des Schraubbolzens auf der das Gegengewicht enthaltenen Seite der Elektrode 88 eine akustische Impedanz aufweisen, die nahe derjenigen liegt, die durch das Tintenreservoir 46, Lochplatte 50, Anschlüsse 72 und 77 sowie die Tinte innerhalb des Rohrverteilers 48 gebildet wird. Bei einer solchen Anordnung resultieren aus einer Anregung der Umformer 90 und 92 entgegengerichtete Schwingungen an entgegengesetzten Seiten der Elektrode 88, die sich in der Ebene der Elektrode 88 gegenseitig aufheben, so daß hier eine Knotenebene liegt. Durch diese Technik ist die Trägerstruktur des Druckkopfes mechanisch von den dem Tintenreservoir 46 und der Lochplatte 50 aufgezwungenen Schwingungen entkoppelt.

030026/0685

Die Trägerstruktur wird daher keine Ermüdungserscheinungen aufgrund der Anregungsschwingungen zeigen; ebenso werden die Justierschrauben für den Druckkopf durch die Schwingungen nicht aus ihren anfänglichen Justierstellungen getrieben. Hinzu kommt, daß der Verschiebungsmechanismus für den Druckkopf sehr sanft arbeitet und die Funktionssicherheit insgesamt verbessert wird.

Mit der Anregungsanordnung gemäß der Erfindung werden das Tintenreservoir 46, die Tinte in dem Rohrverteiler 48 und die Lochplatte 50 gemeinsam in Schwingungen versetzt. Dies resultiert in einer Anregung, die längs der Reihe der Tintenstrahlen gleichförmig ist. Die aus den Mündungen austretenden Tintenstrahlabschnitte sind daher in ihrer Länge untereinander gleich, so daß die Ladeplatte 58 in bezug zu den Tintenstrahlen sehr exakt positioniert werden kann.

Die hier beschriebene Vorrichtung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung; selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf diese beschriebene Form der Vorrichtung begrenzt, so daß auch Änderungen vorgenommen werden können, ohne daß dabei das Ziel der Erfindung verlassen wird.

030026/0685

Claims

29A917Q

Patentanwälte

Dipl-Ing Dipt-Chem ^ Üipl-Ing

E.Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsberyerstrasse 19

8 München 60

Unser Zeichen: M 1485 5. Dezember 1979

THE MEAD CORPORATION
Courthouse Plaza Northeast
Dayton, Ohio 45463 V.St.A.

Patentansprüche

ί 1.!Tintenstrahldrucker mit einem einen Tinte aufnehmenden ^Rohrverteiler aufweisenden Flüssigkeits- bzw. Tintenreservoir, mit einer mehrere, mit dem Rohrverteiler verbundene Mündungen aufweisenden Lochplatte zum Erzeugen mehrerer kontinuierlicher, bei einer Tintenzufuhr unter Druck zu dem Rohrverteiler an den Mündungen austretender Tintenstrahlen sowie mit einer Tropfenkontrollvorrichtung zum Steuern der Bahnen der aus den Tropfenstrahlen sich bildenden Tropfen, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucker ferner enthält:

eine Befestigungsplatte (14) zum Abstützen des Tintenreservoirs (46) und der Lochplatte (50),

eine Trägerstruktur (16) zum Halten der Befestigungsplatte,

eine Anregungsvorrichtung (88, 90, 92) die von der Befestigungsplatte gehalten ist, um das Tintenreservoir und die Lochplatte in Schwingungen zu versetzen mit einer Frequenz nahe der Eigenfrequenz der Tintenstrahlen, wodurch aus den Tintenstrahlen Tropfen von im wesentlichen

030026/0686

ORlGlNAtWSPECTED

gleichmäßiger Größe erzeugt werden, und

ein Gegengewicht (94), das von der Befestigungsplatte gehalten und in bezug zu der Anregungsvorrichtung, dem Tintenreservoir und der Lochplatte so positioniert ist, daß eine Schwingungsknotenebene in der Befestigungsplatte liegt, wodurch die Trägerstruktur mechanisch von den den anderen Elementen des Druckers aufgezwungenen Schwingungen entkoppelt ist.
2. Drucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anregungsvorrichtung (90, 92, 88) zwei piezoelektrische Umformer (90, 92) aufweist, die auf entgegengesetzten Seiten der Befestigungsplatte (14, 88) angeordnet sind.
3. Drucker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Tintenreservoir (46) an einem der piezoelektrischen Umformer (90) an einer Seite anliegt, die der Befestigungsplatte (88, 14) gegenüberliegt.
4. Drucker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Tintenreservoir (46) mit dem zweiten piezoelektrischen Umformer (92) auf dessen der Befestigungsplatte (14, 88) abgewandten Seite in Verbindung steht.
5. Drucker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verbindungselement (96) vorgesehen ist, das in das Tintenreservoir (46) und das Gegengewicht (94) eingreift und sich durch zentrale Öffnungen in den beiden piezoelektrischen Umformern (90, 92) und der Befestigungsplatte (88) erstreckt, wodurch die piezoelektrischen Umformer und die Befestigungsplatte zwischen das Gegengewicht und das Tintenreservoir eingespannt werden.

030026/0686
6. Drucker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucker einen Isolator (98) aufweist, der das Verbindungselement (96) von den piezoelektrischen Umformern (90, 92) und der Befestigungsplatte (14, 88) elektrisch isoliert.
7. Drucker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucker ferner eine Einrichtung aufweist, um ein elektrisches Wechselpotential zwischen die Befestigungsplatte (88) und das Gegengewicht sowie zwischen das Tintenreservoir (46) und die Befestigungsplatte anzulegen, wodurch die Anregungsanordnung elektrisch zu einer Schwingung angeregt wird mit einer Frequenz nahe der Eigenfrequenz der FlUssigkeitsstrahle.
030025/0685