DE1942912A1

DE1942912A1 - Tintentroepfchenschreiber

Info

Publication number: DE1942912A1
Application number: DE19691942912
Authority: DE
Inventors: Paul Colechi
Original assignee: AB Dick Co
Current assignee: AB Dick Co
Priority date: 1968-08-22
Filing date: 1969-08-22
Publication date: 1970-03-12
Also published as: DE1942912B2; GB1281076A; US3512172A; FR2017001A1

Description

19A2912

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann, D1PL.-PHYS. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN t6, DEN

POSTFACH »60 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 39 21/22

A.B. Dick Company

57OO West Touhy Avenue, Chicago, Illinois, V.St.v.A.

Tintentröpfchenschreiber

Die Erfindung bezieht sich auf eine als Tintentröpfchenschreiber bezeichnete Vorrichtung zur Aufzeichnung von Informationen, die mit Hilfe von Videosignalen übertragen werden. Zur Aufzeichnung der betreffenden Informationen werden Tintentröpfchen benutzt, die auf einer !Trägerschicht abgelagert werden. Die Erfindung betrifft insbesondere eine hierfür verwendbare verbesserte Düsenanordnung.

Es sind bereits Vorrichtungen entwickelt worden, die auf einer Trägerschicht eine Information aufzuzeichnen gestatten, welche durch Video- bzw. Bildsignale dargestellt wird. Dabei wird ein Strom von Tintentröpfchen erzeugt, und auf aufeinanderfolgende Tintentröpfchen wird eine Ladung aufgebracht, und zwar in Abhängigkeit von dem jeweils aufgenommenen Videosignal. Sodann werden die Tintentröpfchen entlang einer Bahn zwischen zwei parallel zueinander verlaufenden leitenden Platten geführt. Die Tröpfchenbahn endet auf der erwähnten Trägerschicht. An die Platten wird eine Vorspannung angelegt, durch die die Tintentröpfchen so abgelenkt werden, daß sie mit Erreichen der

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Trägerschicht die in den Videosignalen jeweils enthaltene. Information darzustellen vermögen. Die zur Erzeugung der, , Tintentröpfchen benutzte Anordnung enthält generell einen, Tintenvorratsbehälter, in welchem sich Tinte unter Druck befindet. Der Tintenvorratsbehälter gibt Tinte an ein Rohr ab, an das eine Düse angeschlossen ist. Mit Hilfe eines elektromechanischen Wandlers werden das Rohr und die Düse mit einer solchen hohen Frequenz in 0£fcwrißgpßg£n versetzt, daß die Tinte von der Düse in Form eines Tint&nsfcraHies abgegeben wird, der anschließend in einzelne T£opf£h\en. zerfällt.

Dabei wird ein Hechanismus benutzt, bei dem entweder die Büse tatsächlich in Vibration versetzt wird, oder bei cisis ein ' piezoelektrischer Quarzz^linder verwendet wird, welcher eine Mittelöffnung aufweist, durch die die Düse eingeführt ist. Der Quarz ist dabei an der Düse angeklebt; er ist so polarisiert, daß er auf seine Erregung hin sich radial ausdehnt und zusammenzieht und damit mechanische Druckimpulse auf die Düse ausübt.

Der mechanische Druck des Rohres bringt zwar eine bessere Regelungsmöglichkeit bei der Tröpfchenbildung und hinsichtlich der Tröpfchenbeabstandung mit sich als das Vibrieren des Rohres. Es sind jedoch Schwierigkeiten bei dem Versuch aufgetreten, zwischen dem Rohr und dem Quarz eine zufriedenstellende mechanische Kopplung zu erzielen, die eine hinreichende Kompression des Rohres gewährleistet und bei der ein geeigneter Tröpfchenabstand und eine geeignete Tröpfchenbildung auftreten. Ferner hat sich gezeigt, daß sogar bei einer geeigneten Verbindung des Rohes und des Quarzes beim Betrieb mit hoher Frequenz (zwischen 30 und 60 kHz) nach gewisser Gebrauchsdauer häufig ein Bruch oder Riß im Quarz und Rohr auftritt, und zwar in dem Bereich, in dem beide Elemente miteinander verbunden sind.

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Der Erfindung- liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen »leg zu zeigen, wie eine verbesserte Kopplung der elektromechanischen Einrichtung mit einer Tintenstrahldüse geschaffen v/erden kann. Dabei soll eine Konstruktion geschaffen werden, bei der ein elektroiiiechanischer Wandler eine Tint en strahl düse-zu verengen vermag, ohne an dieser befestigt sein zu müssen. Darüber hinaus soll die Konstruktion der Tintenstrahldüse so ausgelegt sein, daß sie in einer Vorrichtung des beschriebenen Typs anwendbar ist. "

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe mit Hilfe eines Tintentröpfchenschreibers, bei dem Tintentrupfehen von einer Düsenanordnung dadurch abgegeben werden, daß diese auf einen sie durchfließenden Tintenstrom periodisch einwirkt , erfindungsgemäß dadurch, daß die Düsenanordnung ein Rohr enthält, das mit seinem die Tinte abgebenden Ende von einem Ende einer sich durch ein Gehäuse hindurchziehenden Öffnung aufgenommen ist, aus deren anderem Ende die Tinte austritt, und daß Einrichtungen vorgesehen sind, die das Gehäuse periodisch verlängern und den Durchmesser der öffnung derart verringern, daß das Rohr periodisch Verengungen unterworfen ist, durch die die Tinte in Eorm- von Tintentröpfchen aus dem Gehäuse austritt·

Bei den zuletzt erwähnten Einrichtungen werden zweckmäßigerweise elektromechanische Einrichtungen verwendet, wie piezoelektrische Quarze, Die Quarze werden ah beiden Enden von Traganordnungen getragen, welche Druckkräfte auf die betreffenden Quarze ausüben; die Quarze sind dabei so polarisiert, daß sie in dem Fall, daß eine Spannung an sie angelegt wird, sich axial zusammenziehen oder ausdehnen. Dadurch wird eine mechanische Kraft gegen die Traganordnungen an beiden Enden ausgeübt, wodurch sich die Düse verlängert und damit zusammenzieht. Dabei treten keine Probleme hinsichtlich der Sicherstellung einer geeigneten Befestigung der Quarze an der

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Düse oder hinsichtlich der Beibehaltung einer derartigen Befestigung unter Betriebsbedingungen auf.

An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

Fig. T zeigt' schematisch eine Anordnung zur Informationsaufzeichnung mittels Tintentröpfchen in bisher bekannter Weise.

Fig. 2 zeigt in auseinandergezogener Darstellungsweise eine Reihe von Einzelteilen, die mit einer Tintendüse gemäß der Erfindung verwendet werden.
Fig. 3 zeigt eine Anordnung für eine Tintendüse gemäß der

" Erfindung.

Fig. 4- zeigt eine Rückenanaicht der Anordnung gemäß Fig. 3· Fig. 5 zeigt eine Vorderansicht einer Tintendüsenanordnung gemäß der Erfindung.

An Hand von Fig. 1 soll zunächst das Gebiet erläutert werden, auf dem die Erfindung liegt. Dabei ist in Fig. 1 sehematisch eine bekannte Tintentröpfchen-Aufzeichnungsanordnung dargestellt. Diese Anordnung enthält einen Tintenvorratsbehälter 10, in welchem Tinte unter Druck gehalten wird. Ein Rohr 12 verbindet den Tintenvorratsbehälter mit einer Abschlußdüse 14-. Mit Hilfe eines üblicherweise benutzten elektromechanischen Wandlers 16 wird das Rohr entweder in Vibrationen versetzt oder verdichtet. Dies erfolgt in Abhängigkeit von Ausgangssignalen, die eine Synchronisiersignalquelle 18 ergibt. Nahe der Spitze der Düse 14· tritt die Tinte in Form eines geschlossenen Tintenstromes 20 aus. Unmittelbar danach zerfällt der Tintenstrom jedoch i_n einzelne Tintentröpfchen 22. An der Stelle, an der der Tintenstrom beginnt, in einzelne Tröpfchen zu zerfallen, ist ein Ladetunnel 26 vorgesehen, der aus einem elektrisch leitenden Rohr besteht, das aus Gründen einer klareren Darstellung offen dargestellt ist. Die Videosignalquelle 24 ist mit ihrem Ausgang mit dem leitenden Rohr 12 und

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dem Ladetunnel 26 verbunden· Zufolge dieser Verbindungen nimmt jeder Tropfen 22 eine Ladung an, deren Größe proportional ist dem zwischen dem Ladetunnel 26 und dem Rohr 12 zu dem Zeitpunkt angelegten Videosignal, zu dem der ,jeweilige !Tropfen innerhalb des Rohres 26 von dem Tintenstrom abgelöst wird. ·

Die geladenen Tröpfchen setzen ihre Bewegung entlang einer Bahn zu einem sich bewegenden Papier 36 hin fort. Bevor die betreffenden Tröpfchen das Papier erreichen, gelangen sie jedoch durch zwei voneinander beabstandete parallel verlaufende Plattenelelcfcroden 30, 32 hindurch, 'an welche von einer FeIdpotentialquelle J4- her ein festes Potential angelegt ist. Die geladenen Tröpfchen werden veranlaßt, in ein zwischen den Elektroden 30 und 32 bestehendes elektrisches Feld einzutreten. Zufolge dieses Feldes wird jeder Tropfen von der Bewegungsbahn abgelenkt, die er bei Fehlen des elektrischen Feldes nehmen würde. Die Größe der Ablenkung ist dabei durch die Ladung des jeweiligen Tröpfchens bestimmt. Zur Aufnahme der Tröpfchen, die keine Ladung besitzen, ist ein Sammelbehälter 38 vorgesehen. Dieser Sammelbehälter 38 leitet die betreffenden Tröpfchen zu einem Abflußsammelbehälter 40 hin. Wird das Papier 36 kontinuierlich bewegt, so wird auf ihm eine Linie gezogen, deren Form oder Krümmung durch die Signale von der Videosignalquelle her bestimmt ist. .

Hit Hilfe dieser Anordnung können sowohl alphanumerische Zeichen als auch Linien oder Kurvenzüge gezogen werden. Damit ist die jeweilige Aufzeichnung auf dem Papier charakteristisch für die Information, die durch die Videosignale übertragen worden ist*

In Fig. 2 sind diejenigen Einzelteile dargestellt, die zur Herstellung der Düse gemäß der Erfindung verwendet werden. Die betreffende Zeichnungsfigur sollte dabei zusammen mit den

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Zeichnungsfiguren 3, 4 und 5 betrachtet werden, welche ents preehehde Ansicht en der betreffenden Anordnung im Aufriß und in Rücken-* und Vorderansicht en zeigen.

Eine Anordnung gemäß der Erfindung enthalt ein Düsengehäuse 40, in das ein Rohr 42 eingesetzt ist» An dem mit' 4OA bezeichneten vorderen Ende des Düsengehäuses 40 ist ein Uhrenlägerstein 44 mit einem durch seine Mitte verlaufenden ioch befestigt. Der Stein kann durch Zusammensetzung oder durch Kleben befestigt sein. Neben dem vorderen Endteil 4OA ist ein nach außen sich erweiternder Gehäuseteil 4OB vorgesehen. Dieser Gehäuseteil besitzt einen größeren Außendurchmesser als der Teil 4OA. An t den nach außen sich erweiternden Teil 4OB schließt sich ein Mittelteil 400 an,das zur Aufnahme elektromechanischer Quarze benutzt wird. Neben dem Tragteil 400 ist ein Gehäuseendteil .4OD vorgesehen. Dieses Endteil besitzt einen derart großen Durchmesser, daß es eine Mutter normaler Große aufzunehmen vermag. Zur Aufnahme der Mutter befindet sieh am Ende des Gehäuseabschlußteiles 4OD ein Schraubengewinde 40E· -

Das Metallrohr 42 wird in das Gehäuse 40 eingeführt.Eine öffnung in den Mittelteilen 4OG und 4OD des Gehäuses 40 ist weit genug, um das Rohr 42 in diese öffnung einführen zu können. Die betreffende öffnung besitzt innerhalb des nach außen sich erweiternden Teiles 4OB und innerhalb des Teiles 4OA einen kleineren Durchmesser. Auf diese Meise ist eine Sitzfläche für den Stein 44 geschaffen. Die öffnung in der Mitte des Gehäuses ist durch gestrichelte Linien in der Gehäuseanordnung angedeutet.

Das Gehäuse besteht aus einem elektrisch leitenden Material, wie Metall. Das Rohr 42 wird in das Gehäuse lediglioh zu einem Teil eingeführt und dann in der betreffenden Stellung befestigt. Zu diesem Zweck wird Lötmittel zwischen dem Rohr und dem Gehäuseende 4OE aufgetragen.

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Die übrigen in Fig. 2 auf der linken Seite des Rohres 42 dargestellten Bauelemente werden in der Reihenfolge, in der sie auftreten, über das Gehäuse 40 geschoben. Somit wird zuerst ein elektromechanxscher Quarz 46, wie ein piezoelektrischer Quarz, über das Gehäuse 40 hinweggeschoben, bis er an dem nach außen sich erweiternden Gehäuseteil 4OB anliegt. Neben dem piezoelektrischen Quarz 46 wird sodann eine Berührungsklemme 48 angeordnet. Neben dieser Berührungsklemme wird ein zweiter piezoelektrischer Quarz 50 angeordnet, welchem eine Scheibe 52 benachbart wird.* Neben der Scheibe wird ein L-förmiger Befestigungsträger 54 aufgesetzt. Sämtliche Bauelemente werden durch den Gewindeteil des Trägers 5^ und durch eine Kontermutter 56 in ihrer jeweiligen Stellung gehalten.

Die den nach außen sich erweiternden Teil 4OB, das Kontaktelement 48 und die Scheibe 52 berührenden Oberflächen der Quarze 46 und 50 sind mit einer Metallschicht überzogen, um als Elektroden zu wirken. Die betreffenden Quarze sind dabei so polarisiert, daß sie sich mit Anlegen eines elektrischen Signals in axialer Richtung ausdehnen oder zusammenziehen, nicht aber in radialer Richtung.

Wie in Fig. 3 dargestellt, werden die von der Synchronisiersignalquelle '18 gelieferten Signale den beiden Kontaktanschlüssen zugeführt, nämlich dem Anschluß 48 und dem Anschluß 58· Der Anschluß 58 kann aus Fig. 4 besser ersehen werden, in der eine Seitenansicht der verbesserten Anordnung dargestellt ist. Der betreffende Anschluß ist mittels einer Schraube 60 an dem Tragbügel befestigt; er befindet sich neben der Mutter 56.

In Fig. 5 ist eine Vorderansicht der Düsenanordnung gezeigt. Werden während des Betriebs Synchronisiersignale von der Synchronisiersignalquelle den Kontaktanschlussen 48 und 58

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zugeführt, so gelangen die betreffenden Signale über den Ans chiußkontäkt 48 auf die Innenflächen der beiden Quar ze 46 und 50 und über den Anschlußkontakt 58 auf die Außenflächen dieser Quarze. Der Anschlußkontakt 58 ist dabei über das aus Metall bestehende und damit leitende Tragteil 54 sowieüber die Scheibe 52 und den Flansch 4OB mit den betreffenden Außenflächen der Quarze 46 und 50 verbunden. Der Anschlußkontakt wird dabei selbstverständlich zwischen den beiden Quaiaen getragen, so daß kein Teil dieser Elemente den Gehäuseteil 4OC ■ berührt. \

In Abhängigkeit von den Quarzen zugeführten elektrischen ψ Signalen zeigen diese in axialer Richtung eine Ausdehung oder Zusammenziehung. Dadurch tritt an einem Ende auf den Flansch 4OB und an dem anderen Ende an den Endteil 4OD eine Druckwirkung auf. Die damit'verbundene Ausdehung des Gehäuses bewirkt eine Verringerung des Durchmessers der Öffnung im Mittelteil des Gehäuses, die ihrerseits eine Verengungswirkung auf das Rohr 42 ausübt, das sich in das Gehäuse hinein erstreckt. Die sich über einen nennenswerten Bereich des Rohres 42 erstreckenden gleichmäßigen Verengungen führen zu einer gleichmäßigeren Tröpfchenbildung und zu einem gleichmäßigeren Tröpfchenabstand in dem Tintenstrom naüh dessen Austritt aus der Düse als es bisher mit Hilfe eines Quarzes erreicht wer— > den konnte, der unmittelbar auf das Rohr eine Verengungswirkung ausgeübt hat. Dadurch ist eine bessere Arbeitsweise des Tintentröpfchenschreibers erzielt worden.

Bei einer tatsächlich ausgeführten Aüsführungsform der Erfindung besaß das Düsengehäuse 40 eine Gesamtlänge von . 0,218 Zoll. Die Längen der Gehäuseteile 4OA und 4OB lagen in der Größenordnung von 0,0725 Zoll. Die Gehäuseteile 4OA und 4OC besaßen einen Durchmesser in der Größenordnung von 0,093 bzw. 0,078 Zoll. Der Gehäuseteil 4OB besaßmeinen Radios von

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Zoll. Der Durchmesser des Gehäuseteiles 4OE betrug 0,0990 Zoll. Die durch die Gehäuseteile 4OB, 4OC und 4OD sich hindurchziehende Öffnung wurde mit einem Bohrer Nr. 50 hergestellt. Mit Hilfe eines Bohrers Nr. 72 wurde die öffnung durch den Gehäuseteil 4OA und zum Teil in den Gehäuseteil 4OB hinein hergestellt.

Aus Vorstehendem dürfte ersichtlich sein, daß durch die Erfindung eine neue Konstruktion für eine Tintenstrahl-Düsenanordnung geschaffen worden ist, durch die ein gleichmäßiger Tropfchengrößenabstand erzielt ist und durch die diejenigen Probleme überwunden sind, die den bisher bekannten Tintenstrahl-Düsenanordnungen anhaften.

Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß die Erfindung auf das vorstehend betrachtete Ausführungsbeispiel nicht beschränkt ist, sondern ohne Abweichung vom Erfindungsgedanken noch in verschiedener Weise modifiziert werden kann.

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Claims

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P a t e η t a η s ρ r ü c he

Tintentröpfchenschreiber, bei dem Tintentröpfchen von einer Düsenanordnung dadurch abgegeben werden, daß diese auf einen sie durchfließenden Tintenstrom periodisch einwirkt , da^irch_gek£mizeichne_b, daß die Düsenanordnung ein Rohr (4-2) enthält, das mit seinem die Tinte abgebenden Ende von einem Ende einer sich durch ein Gehäuse (40) hindurchziehenden Öffnung aufgenommen ist, aus deren anderem Ende die Tinte austritt, und daß Einrichtungen (46 bis 5.8» 18) vorgesehen sind, die das Gehäuse (40) periodisch verlängern und den Durchmesser der öffnung derart verringern, daß das Rohr (42) periodisch Verengungen unter- ■ worfen ist, durch die die Tinte in Form von Tintentröpfchen aus dem Gehäuse (40) austritt·

Tintentröpfchenschreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (46 bis 58» 18) zur periodischen Verlängerung des Gehäuses (40) eine elektrpmechanische Wandlereinrichtung (46,50) enthalten, die so polarisiert ist, daß sie sich auf einen ihr zugeführten Spannungsimpuls hin in axialer Richtung ausdehnt, daß Einrichtungen (54»56) vorgesehen sind, die die elektromechanische Wandlereiririchtung (46,50) fest an dem Gehäuse (40) halten, und daß Signaleinrichtungen (18) vorgesehen sind, die Spannungsimpulse an die elektromechanische Wandlereinrichtung (46,50) abgeben.

Tintentröpfchenschreiber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die' elektromechanische Wandlereinrichtung (46, 50) eine öffnung aufweist, mit der sie von dem Gehäuse (40) aufgenommen ist, und daß auf dem Gehäuse (40) Begrenzungseinrichtungen (4OB,40E) zur sicheren Aufnahme der elektromechanischen Wandlereinrichtung (46,50) an ihren gegenüberliegenden axialen Enden vorgesehen sind.

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4. Tintentropf chenschreiber nach. Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromechanische Wandlereinrichtung (46,50) zwei piezoelektrische Quarze (46,5G) mit einer durch sie hindurchlaufenden Öffnung enthält, daß die Einrichtungen (46,bis 58,18) zur periodischen Verlängerung des Gehäuses (40) Wände enthalten, die eine Anlage an einem Ende des Gehäuses (40) bilden, an welcher die elektromechanische Wandlereinrichtung (46,50) anliegt, und daß eine Düsentrageinrichtung (56) vorgesehen ist, die an

-; dem Gehäuse (40) befestigt ist und die die Anlage an eine Seite der elektromechanischen Wandlereinrichtung (46,50) andrückt.

5. Tintentröpfchenschreiber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die piezoelektrischen Quarze (46,50) toroidförmig ausgebildet sind, daß ein Tragbügel (54) mit einer Öffnung vorgesehen ist, die das die Anlage aufnehmende Ende des Gehäuses (40) soweit aufnimmt, bis an diesem Tragbügel (54) der eine piezoelektrische Quarz (50) anliegt, und daß eine Mutter (56) auf dem Gehäuse (40) derart befestigt ist, daß der Tragbügel (54) an dem betreffenden piezoelektrischen Quarz (50) fest anliegt.

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