DE3111123C2

DE3111123C2 - Tintenzufuhrsystem für Tintenstrahldrucker

Info

Publication number: DE3111123C2
Application number: DE3111123A
Authority: DE
Inventors: Mikio Kashihara Nara Osaki; Yoichi Nara Shimazawa; Toshiaki Tabuchi
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1980-03-22
Filing date: 1981-03-20
Publication date: 1986-11-06
Also published as: JPS56133190A; US4388630A; JPS6259670B2; DE3111123A1

Abstract

Ein Tintenzufuhrsystem für Tintenstrahldrucker umfaßt eine Konstantförderpumpe (10) und einen Druckspeicher (12), der eine Welligkeit oder Pulsation des Pumpendruckes ausgleicht. Zur Aufrechterhaltung eines konstanten Druckes in dem Druckspeicher (12) unabhängig von der Umgebungstemperatur ist ein Temperaturausgleichssystem vorgesehen. Das Temperaturausgleichssystem umfaßt ein Bimetall (40), das auf ein elastisches Teil in dem Druckspeicher einwirkt, oder ein in gleicher Weise wirkendes, temperaturabhängiges Magnetsystem (46, 50). Die Druckeinstellung erfolgt ständig und auch bei abgeschaltetem Drucker.

Description

3. Tintenzufuhrsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (26) eine Membran ist, und daß auf dieser eine Kappe (34) zur Aufnahme der Feder (36) und der Druckstange (38) angebracht ist

Die Erfindung betrifft ein Tmtenzufuhrsyslem für einen Tintenstrahldrucker gemäß den Oberbegriffen der nebengeordneten Patentansprüche 1 und 2.

Ein derartiges Tintenzufuhrsystem für einen Tintenstrahldrucker ist bereits aus der DE-OS 29 26 399 bekannt In ihr wird ein Tintenzufuhrsystem mit einer Konstantförderpumpe zur Förderung einer konstanten Tintenmenge pro Zeiieinheit, einer Tintenstrahldüse zur Abgabe von Tintentröpfchen mit im wesentlichen gleichmäßiger Austrittsgeschwindigkeit, und mit einem im Förderkreislauf zwischen der Konstantförderpumpe und der Tintenstralvldüse angeordneten Druckspeicher beschrieben, der eine durch ein elastisches Element begrenzte Druckkammer aufweist, die eine Einlaßöffnung zur Aufnahme der Tinte von der Pumpe sowie eine Auslaßöffnung zur Abgabe der Tinte besitzt, und der eine Feder zum Vorspannen des elastischen Elementes in Richtung der Druckkammer sowie eine das elastische Element mit einem Ende beaufschlagende Drucksiangc aufweist, deren anderes Ende mit einem weiteren Bauteil in Wirkverbindung steht.

Bei dem bekannten Tintenzufuhrsystem wird die Tinte mit konstanter Strömungsgeschwindigkeit aus der Tintenstrahldüse ausgestoßen, auch wenn sich zunächst aufgrund von Temperaturschwankungen die Viskosität der Tinte verändert Um dies zu erreichen, wird der Druck im Druckspeicher überwacht. Steigt die Viskosität der Tinte, so muß sich auch der Druck im Druckspeicher erhöhen. Bei Erreichen oder Überschreiten eines vorgegebenen Druckes wird dann der Tinte ein Verdünnungsmittel hinzugesetzt, um deren Viskosität wieder

so zu verringern.

Ziel dieser Anmeldung ist es also, die sich aufgrund von Temperaturänderungen verändernde Viskosität der Tinte in Abhängigkeit des überwachten Druckes in der Druckkammer so zu beeinflussen, daß die Tinte mit im wesentlichen gleichmäßiger Ausstoßgeschwindigkeit aus der Tintenstrahldüse austritt. Das genannte Tinicnzufuhrsystem ist jedoch relativ träge und weist daher noch geringe Schwankungen bezüglich der Tintenaustrittsgeschwindigkeit auf.

Ein weiteres Tintenzufuhrsystem ist aus der DE-OS 23 46 558 bekannt. Bei ihm werden verschiedene Parameter abgefühlt, um Korrektursignale zu erzeugen, die zur Regelung des Druckes bzw. der Hubfrequenz der die Tinte fördernden Pumpe zwecks Aufrcchtcrhaltung der Geschwindigkeit der Tintentröpfehcn innerhalb eines vorherbestimmten Bereiches herangezogen werden. Als Fühlerlemente können bspw. Druckfühlcroder Temperaturfühler verwendet werden.

Aus der DE-OS 23 23 220 ist weiterhin eine Einrichtung /.um Druckausgleich in einem Temperaturschwankungen ausgesetzten Spritzkopf eines Tintenspritz-Schreibwcrkes bekannt Mit dieser Einrichtung werden !Druckschwankungen in der Tintenflüssigkeit abgebaut, die sich unter anderem aufgrund von Temperaturschwankungen des Spritzkopfes während seines Betricbszustandes und seines Nicht-Betriebszustandes nach dem Abschalten einstellen. Bei den genannten Tcmperalurveränderungen verbiegen sich aufeinander liegende Platten mit unterschiedlichem Ausdehnungskoeffizienten so relativ zu einem Hohlraum, daß der Wert der Volumenverminderung oder -Vermehrung einer in diesem Hohlraum vorhandenen Tintenflüssigkeit kompensiert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Tintenzufuhrsystem so weiterzubilden, daß ein konstanter Tintendurchfluß selbst bei erheblichen Änderungen der umgebenden Temperatur erreicht wird.

Die Lösung der gestellten .Aufgabe ist jeweils dem kennzeichnenden Teil der nebengeordneten Vatentansprüche 1 und 2 zu entnehmen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Unteranspruch angegeben.

Eine Lösung der gestellten Aufgabe besteht darin, daß das weitere Bauteil ein auf Änderungen der Umgebungstemperatur des Druckspeichers ansprechendes Bimetallelement ist, das Bimetallelement einendig in einer Halterung eingespannt ist und mit seinem anderen freien Ende die Druckstange belastet, und daß das Bimetallelement so angeordnet ist, daß es sich bei steigender Temperatur im Sinne einer Entlastung der Druckstange verbiegt

Eine andere Lösung der gestellten Aufgabe besteht diirin, daß das weitere Bauteil ein Magnetsystem ist das aus einem ferromagnetischen Gehäuse mit einem Magneten und einem von diesem angezogenen, seine Permeabilität mit der Umgebungstemperatur des Druckspeichers ändernden Ferritkern besteht, und daß das Magnetsystem so angeordnet ist, daß mit abnehmender Umgebungstemperatur und einer damit verbundenen stärkeren Anziehung des Ferritkerns die Druckstange durch diesen zunehmend belastet wird.

Vorteilhafterweise ist das elastische Element eine Membran, wobei auf dieser eine Kappe zur Aufnahme der Feder und der Druckstange angebracht ist

Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele der Erfindung dar. Es zeigt

F i g. 1 ein schematisches Blockdiagramm eines Tintcnzufuhrsystems mit einem Druckspeicher,

F i g. 2 einen Schnitt durch ein temperaturabhängig arbeitendes Druckausgleichssystem,

F i g. 3 einen Schnitt durch das System nach F i g. 2 in einer anderen Arbeitsstellung,

F i g. 4 einen Schnitt durch einen magnetischen Temperatursensor für das Druckausgleichssystem, und

Fig.5 einen Schnitt durch den Temperatursensor nach F i g. 4 in einer anderen Arbeitsstellung.

F i g. 1 veranschaulicht schematisch ein Tintenzufuhrsystem für einen Tintenstrahldrucker. Das Tintenzufuhrsystem umfaßt eine Pumpe 10 mit konstantem Ausstoß, einen Druckspeicher 12, der eine Pulsation oder Welligkeit des Druckes der Pumpe 10 glättet, einen Filter 14 und ein elektromagnetisches Ventil 16, das die Zufuhrrichtung der Tinte steuert. Die Tinte wird mit konstantem Durchsatz afl· einen Tröpfchen-Auslaß 18 überführt, der eine Düse, einen elektromechanischen Wandler zur Erzeugung von Düsenschwingungen mit vorgegebener Frequenz und einen Ladstunnel zum Aufladen tier Tintentröpfchen mit einer vorgegebenen Ladung gemäß entsprechenden Druckbefehlen umfaßt Die aufgeladenen Tintentröpfchen werden während ihrer Bewegung durch ein konstantes Hochspannungsfeld abgelenkt, das durch zwei Ablenkelektroden gebildet wird. Diese Ablenkung entspricht der aufgenommenen Ladung der Tröpfchen. Die Tröpfchen erreichen ein Aufzeichnungspapier, wie es beim Tintenstrahldrucken mit Ladeamplitudensteuerung üblich ist Tintentröpfchen, die nicht an dem tatsächlichen Druckvorgang teilnehmen, werden durch den Ladetunnel nicht geladen und über eine Tintenstrahl-Sammelrinne 20 zurückgeführt In einem derartigen System ist der Druckspeicher 12 zur Stabilisierung des Betriebes mit konstantem Strömungsdurchsatz sehr wesentlich.

Bei einem normalen Betrieb bei Raumtemperatur befindet sich die Konstantförderpumpe 10 in einem Zustand, in dem beispielsweise 1 cm³ Tinte pro Sekunde durch den Tröpfchen-Auslaß 18 abgegeben wird, während in dem Druckspeicher 12 ein Druck von 3 kg/cm² herrscht Bei wesentlich niedrigeren Temperaturen steigt die Viskosität der Tinte an, so daß der Druck in dem Druckspeicher 12 höher als 3 kg/cm² sein muß, wenn ein konstanter Tintenstrom von 1 cmVsec aufrechterhalten werden soll. Bei hohen Temperaturen dagegen muß der Druck in dem Druckspeicher 12 unter 3 kg/cm² liegen.

Fig.2 veranschaulicht eine Ausführungsform eines temperaturabhängig arbeitenden Druckausgleichsystems. Der Druckspeicher 12 liegt zwischen der Konstantförderpumpe 10 und dem Filter 14. Der Druckspeicher 12 umfaßt ein Bodenteil 22 und ein Deckelteil 24.

Ein elastisches Teil 26, wie etwa ein Balg oder eine Membran, liegt zwischen dem Bodenteil 22 und dem Deckelteil 24 und bildet eine Druckkammer 28. Der Bodenteil 22 ist mit einer Einlaßöffnung 30 zum Einleiten der von der Pumpe 10 abgegebenen Tinte in die Druckkammer 28 und einer Auslaßöffnung 32 zur Weiterleitung der Tinte an den Filter 14 versehen.

Eine Kappe 34 ist auf dem elastischen Teil 26 befestigt Eine Feder 36 liegt zwischen der Kappe 34 und der oberen Innenfläche des Deckelteils 24 und drückt das elastische Teil 26, d. h. eine Membran oder dgl., über die Kappe 34 nach unten. Eine Druckstange 38 ist an der Kappe 34 befestigt und tritt mit ihrem oberen Ende nach oben aus dem Deckelteil 24 aus. Ein zur Druckeinstellung dienendes Druckglied 40 ist an einer geeigneten Wand 42 befestigt. Das Druckglied 40 berührt das freie Ende der Druckstange 38. Das Druckglied 40 besteht aus einem Bimetall, so daß sich die Druckkraft entsprechend-tier Umgebungstemperatur ändert. Folglich wird der Druck in der Druckkammer 28 bestimmt durch die Gesamtkraft aus der Kraft der Feder 35 und dem Druckglied 40 (Bimetall).

F i g. 3 veranschaulicht die Arbeitsweise der kombinierten Anordnung aus Druckspeicher und Temperaturausgleichselement Das Druckglied 40 (Bimetall) wird bei hoher Umgebungstemperatur nach oben gebogen. Daher bewirkt das Druckglied 40, daß der auf di? Tinte ausgeübte Druck entsprechend der Umgebungstemperatur variiert wird und der Tintenstrom unabhängig von der Temperatur konstant gehalten wird.

Fig.4 ist eine teiiweise Darstellung einer anderen Ausführungsform des temperaturabhängig arbeitenden Druckausgleichssystems. Ein ferromagnetisches Gehäuse 44 befindet sich oberhalb der Druckstanse 38 eemäß

Fig.2. Magnete 46 liegen innerhalb des ferromagnetischen Gehäuses 44. Eine Achse 48 ist gleitend innerhalb des Gehäuses 44 geführt, und an der Achse befindet sich ein Temperaturausgleichselement 50. Das Temperaturausgleichselement ist innerhalb des von dem Magneten 46 umgebenen Bereiches beweglich. Das ferromagnetische Gehäuse 44, die Magnete 46 und das Temperaturausgleichselement 50 bilden insgesamt einen magnetischen Kreis. Das untere Ende der Achse 48 ist am freien Ende der Druckstange 38 befestigt. Das Temperaturausgleichselement 50 besteht aus einem Curietemperaturempfindlichen Ferriten, so daß sich die magnetische Permeabilität des Temperaturausgleichselements 50 entsprechend der Umgebungstemperatur ändert.

Fig.5 veranschaulicht die Arbeitsweise des Temperaturausgleichssystems nach F i g. 4. Die Federkraft der Feder 36 und die Anziehungskraft der Magnete 46, die auf das Temperaturausgleichselement 50 wirkt, stehen im Gleichgewicht ΓΓιίΐ uci Druckkraft in ucr Druckkammer 28. Wenn unter diesen Umständen die Umgebungs- temperatur hoch ist, wird die Anziehungskraft der Magnete 46 gering, da die magnetische Permeabilität des Temperaturausgleichselements 50 geändert wird. Bei niedriger Umgebungstemperatur ist die Anziehungskraft hoch. Folglich ändert sich der Druck in der Druck- kammer 28 (F i g. 2) entsprechend Änderungen der Umgebungstemperatur.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

30

55

60

65

Claims

Patentansprüche:
1. Tintenzufuhrsystem für Tintenstrahldrucker,

— einer Konstantförderpumpe (10) zur Förderung einer konstanten Tintenmenge pro Zeiteinheit,

— einer Tintenstrahldüse zur Abgabe von Tintentröpfchen mit im wesentlichen gleichmäßiger Austrittsgeschwindigkeit, und mit

— einem im Förderkreislauf zwischen der Konstantförderpumpe (10) und der Tintenstrahldüse angeordneten Druckspeicher (12), der eine durch ein elastisches Element (26) begrenzte Druckkammer (28) aufweist, die eine Einlaßöffnung (30) zur Aufnahme der Tinte von der Pumpe (10) sowie eine Auslaßöffnung (32) zur Abgabe der Tinte besitzt, und der eine Feder (36) zum Vorspannen des elastischen Elements (26) in Richtung der Druckkammer (28) sowie eine das elastische Element (26) mit einem Ende beaufschlagende Druckstange (38) aufweist, deren anderes Ende mit einem weiteren Bauteil in Wirkverbindung steht,

dadurch gekennzeichnet, daß

— das weitere Bauteil ein auf Änderungen der Umgebungstemperatur des Druckspeichers (12)ansprechendes Bimetallelement(40)ist,

— das Bimetallelement (40) r:nendig in einer Halterung (42) eingespannt ist und mit seinem anderen freien Ende die Druck^ange (38) belastet, und daß

— dss Bimetallelement (40) so angeordnet ist, daß es sich bei steigender Temperatur im Sinne einer Entlastung der Druckstange (38) verbiegt.
2. Tintenzufuhrsystem für Tintenstrahldrucker, mit

— einer Konstantförderpumpe (10) zur Förderung einer konstanten Tintenmenge pro Zeiteinheit,

— einer Tintenstrahldüse zur Abgabe von Tintentröpfchen mit im wesentlichen gleichmäßiger Austrittsgeschwindigkeit, und mit

— einem im Förderkreislauf zwischen der Konstantförderpumpe (JO) und der Tintenstrahldüse angeordneten Druckspeicher (12), der eine durch ein elastisches Element (26) begrenzte Druckkammer (28) aufweist, die eine Einlaßöffnung (30) zur Aufnahme der Tinte von der Pumpe (10) sowie eine Auslaßöffnung (32) zur Abgabe der Tinte besitzt, und der eine Feder (36) zum Vorspannen des elastischen Elements (26) in Richtung der Druckkammer (28) sowie eine das elastische Element (26) mit einem Ende beaufschlagende Druckstange (38) aufweist, deren anderes Ende mit einem weiteren Bauteil in Wirkverbindung steht,

dadurch gekennzeichnet, daß

— das weitere Bauteil ein Magnetsystem (44, 46, 50) ist, das aus einem ferromagnetischen Gehäuse (44) mit einem Magneten (46) und einem von diesem angezogenen, seine Permeabilität

mit der Umgebungstemperatur des Druckspci chers (12) ändernden Ferritkern (50) besteht, und daß

— das Magnetsystem so angeordnet ist, daß mit abnehmender Umgebungstemperatur und einer damit verbundenen stärkeren Anziehung des Ferritkerns (50) die Druckstange (38) durch diesen zunehmend belastet wird.