DE1942912B2

DE1942912B2 - Tintentroepfchenschreiber

Info

Publication number: DE1942912B2
Application number: DE19691942912
Authority: DE
Inventors: Paul Des Piaines 111 Colechi (V St A)
Original assignee: AB Dick Co ,Chicago, Hl (V St A)
Priority date: 1968-08-22
Filing date: 1969-08-22
Publication date: 1972-01-05
Also published as: GB1281076A; US3512172A; DE1942912A1; FR2017001A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen TintenUöjjf· chensehreibcr mit einer."· Rohr, das vun einem periodisch erregbaren und dadurch den Durchlaßquersc'iniit des Rohres periodisch ändernden elektromechanischen Wandler umfaßt ist.

Ein Tintentröpfchenr.chreiber der vorstehend betrachteten Art ist bereits bekannt. Bei diesem bekannten Tintentröpfchenschrcibcr ist der elektromechanisehe Wandler unmittelbar an dem erwähnten Rohr angeklebt. Dies bereitet jedoch erhebliche technologische Schwierigkeiten.

ils ist ferner eine Vorrichtung zum Herstellen von Aufzeichnungen auf einer Schreibfläche mit einer Düse an einem Behälter und einer Tintcnzuleituiv; bekannt, wobei der Tintenstrahl durch mindesten, ein elektrostatisches Feld abgelenkt wird. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist eine Einrichtung zur Erzeugung von Druckändenmgen in der Tinte vor oder in der Düse vorgesehen, wobei die DruckändcruiU'.en mit einer Frequenz von zumindest I kHz in der Tinte oder im Tintenstrahl erfolgen. Zur Vornahme dieser Druckänderungen wird e.Uwc:.ler ein schwingender Kristall in der flüssigen Tinte angeordnet, oder es wird der die Tinte enthaltende Raum von einer elektromagnetisch betätigten Membran begrenzt. In beiden Fällen ist es nicht möglich, cx.nkt gleiche Tintentröpfchen zu erhalten. Außerdem ist die Austrittsgeschwindigkeit der Tintentröpfchen wegen des geringen Atistrittsdrucks, der auf sie ausgeübt wird, gering. Demgemäß ist auch die Reichweite der betreffenden Tintentröpfchen gering.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, wie ein Tintentröpfchenschreiber tier eingangs genannlcn Art auszubilden isi, so daß bei r.lativ einfacher Anordnung des erwähnten Rohres und des elektromagnetischen Wandlers dennoch exakt gleiche Tinleniröplchen erhalten werden können.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe bei einem Ί inteniröpl'chenschreiher der eingangs genannten Art erlmdungsgemäß dadurch, daß ein in Achsrichtung des Rohres schwingender Waiuller vorgesehen ist, der zwischen auf dem Rohr sitzenden Widerlagerteilen eingespannt ist.

Hierdurch ergibt sich der Vorteil einer besonders einfachen Anordnung von Rohr und elektromechanischen! Wandler, der näi.ilich nicht unmittelbar an dem Rohr angeklebt oder sonstwie befestigt zu werden braucht. Dadurch, daß beim Schwingen der Wandler das Rohr periodisch streckt und dadurch periodisch den Durchlaßi|iierschnilt des Rohres verändert, ergibt sich eine weitaus bessere Wirkung als bei Verwendung von radial schwingenuen Wandlern. Im übrigen wird durch die relativ einfache Anordnung von Rohr und elektromechanischen! Wandler noch der Vorteil erzielt, daß exakt gleiche Tintentröpfchen abgegeben werden können, und zwar mit einer relativ hohen Folgefrequenz von z. B. 33 kHz. An Hand von Zeichnungen wird el ie E;vn '.'ng nachstehend näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Anordnung zur Informationsaufzeichnung mittels Tintentröpfchen in bisher bekannter Weise.

F i g. 2 zeigt in auseinandergezogencr Darstellungsweise eine Reihe von Einzelteile;!, die mit einer Tintendüse gemäß der Erfindung verwende! werden.

F i g. 3 zeigt eine Anordnung für eine Tintendüse gemäß der Erfindung.

Fig. 4 zeigt eine Rückansicht der Anordnung gemäß F i g. 3.

Fig. 5 zeigt eine Vorderansicht einer Tintendüsenanordnung gemäß der Erfindung.

An Hand von F i g. 1 soll zunächst das Gebiet erläutert werden, auf dem die Erfindung liegt. Dabei ist in Fig. 1 schematisch eine bekannte Tintcnlröpfchen-Aufzcichnungsanordnung dargestellt. Diese An-Ordnung enthält einen Tintenvorratsbehälter 10. in welchem Tinte unter Druck gehalten wird. Ein Rohr 12 verbindet den Tintenvorratsbehälter mil einer Abschlußdüse 14. Mit Hilfe eines üblicherweise benutzten elektromechanischen Wandlers 16 wird das

50 ?.obr entweder in Vibrationen vernetzt oder verdichtet. Dies erfolgt in Abhängigkeit von Ausgangssignalen. die eine Synchronisicrsignalquelle 18 ergibt. Nahe der Spitze der Düse 14 tritt die Tinte in Form 'ines geschlossenen Tintenstromes 20 aus. Unmittelbar danach zerfällt der Tintenstrom jedoch in einzelne Tintentröpfchen 22. A.n der Stelle, an der der Tintenstrom beginnt, in einzelne Tröpfchen zu zerfallen, ist ein Ladetunncl 26 vorgesehen, dci a.is 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 dem Ladetunnel 26 verbunden. Zufolge dieser Verbindungen nimmt jeder Tropfen 22 eine Ladung an, deren Größe proportions nal ist dem zwischen dem Ladctunnel 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 Huhn zu einem sich bewegenden Papier 36 liin fort. Bevor die betreuenden 'l'röpl'ehen da- Papier erreiehen, gelangen sie jedoch durch zwei voneinander beabsiaudele parnllelverlaul'eiule I¹IiU-leiieieklmden 3(1, 32 hindurcn, an welche \mi .vv;-leliJpolenliaU,iielle 34 her ein Testes Potential angelegt isi. Hie geladenen Tröpfchen werden veranlal.il, in ein zwischen den Elektroden 30 und 32 bestehendes eleklrisehes Feld /umureten. Zufolge dieses Feldes wird jeder Tropfen von der Beweguimsbahn 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 Lnilung besitzen, ist ein Sammelbehälter 3K vorgesehen. Dieser Sammelbehälter 38 leitet die betreuenden Tröpfchen _zu einem Abllußsammelhehäller 40 hin. Wird das Papier 36 kontinuierlich bewegt, so wird aui ihm eine Linie gezogen, d<;n:n Form cder Krümmung durch die Signale von der Videosi^nalquelle her besiimint ist.

Mit Hilfe dieser Anordnung können sowohl alphanumerische Zeichen als auch Linien oder Kr.rvenzüge 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 Milltc dabei zusammen mit den Zeichnungsfiguren 3. 4 und 5 betrachtet werden, welche entsprechende Ansichten der betreuenden Anordnung im Aufriß und in Rück- und Vorderansichten zeigen.

Eine Anordnung gemäß der Erfindung enthält ein Düsengehäuse 40, in das ein RoIt 42 c'irc-.cl.i ';l. An den mit 40/f bezeichneten vorderen Ende des Diisengehäuses 40 ist ein Uhrenlagerstein 44 mit einem durch seine Mitte verlaufenden Loch befestigt. Der Stein kann durch Zusammensetzung oder durch Kleben befestigt sein. Neben dem vorderen Endteil 40/f ist ein nach außen sich erweiternder Gehäuseteil Ai)B vorgesehen. Dieser Gehäuseteil besitzt einen größeren Außendurchmesser als der Teil 40/1. An den nach außen sich erweiternden Teil 40Ii schließt sich ein Mittelteil 4OC an, das zur Aufnahme clektromechanischer Quarze benutzt wird. Neben dem Tragteil 4OC ist ein Gehäuseendteil 4OD vorgesehen. Dieses lindteil besitzt einen derart großen Durchmesser, daß es eine Mutter normaler Größe aufz'inehmen vermag. Zur Aufnahme der Mutter befindet sich am Ende des Geliäuseabschlußtcües 4OD ein Schraubengewinde 4OE.

Das Metallrohr 42 wird in das Gehäuse 40 eingeführt. Eine Öffnung in den Mittelteilen 40C und 40D 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 40 B und innerhalb des Teiles 40 A einen kleineren Durchmesser. Auf diese Weise ist eine Sitzfläche für den Stein 44 geschaffen. Die Öffnung in der Mitte des Gehäuses ist durch gestrichelte Linien in der Gehäuseanordnung 40 angedeutet.

Das Gehäuse besteht aus einem elektrisch leitenden Material wie Metall. Das Rohr 42 wird in das Gehäuse lediglich zu einem Teil eingeführt und dann in der beirelfenden Stellung befestigt. Zu diesem Zweck wird Lötmittel zwischen dem Rohr und dem Gehäuseeiule 40/^' aufgetragen.

Die übrigen in F i μ. 2 auf der linken Seite de· Rohres 42 dargestellten Bauelemente werden in der Reihenfolge, in der sie auftreten, über das Gehäuse 40 geschoben. Somit wird zuerst ein elektroineehanischer Quarz 46, wie ein piezoelektrischer Oiurv., über das ^,ehäuse 40 hinweggeschoben, bis er an dem

ίο nach außen sich erweiternden Gehäuseteil 40/( anliegt. Neben dem piezoelektrischen Quarz 46 wird sodann eine Berührungsklemme 48 angeordnet. Neben dieser Berührungsklemme wird ein zweiler piezoelektrischer Quarz 50 angeordnet, welchem

eine Scheibe 521 benachbart wird. Neben der Scheibe 42 wird ein L-förmiger Beiestigungsträger 54 aufgesetzt. Sämtliche Bauelemente werden durch den Gewindeteil des Trägers 54 und durch eine kontermutter 56 in ihrer jeweiligen Stellung gehalten

Die den nach außen sv.'ii erweiternden Teil 40ß, das Kontaktelemenl 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 pola- ;isiert, daß sie sich mit Anlegen eines elektrischen Signals in axialer Richtung ausdehnen oder zusammenziehen, nicht aber in radialer Richtung.

Wie in F i g. 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 F i g. 4 besser ersehen werden, in der eine Seitenansicht der verbesserten Anordnung dargestellt ist. Der betreffende Anschluß ist mittels einer Schraube 60 an dem Tragbiigcl befestigt; er befindet sich neben der Mutter 56.

!n Fig. 5 ist eine Vorderansicht t'cr Düsenanordnung gezeigt. Werden während des Betriebe:; Synchronisiersignale von der Synchronisicrsignalciuelle den Kontaktanschlüssen 48 und 58 zugeführt, so gelangen die betreffenden Signale über den Anschlußkontakt 48 auf die Innenflächen der beiden Quarze 46 und 50 und über den Ans-hlußkontakt 58 auf die Außenflächen dieser Quarze. Der Anr.chlußkontakl 58 ist dabei über das aus Metall bestehende und damit leitende Tragteil 54 sowie über die Scheibe 52 und den Flansch 40/i mit den betreffenden Außenflächen der Quarze 46 und 50 verbunden. Der Anschlußkomakt 48 wird dabei selbstverständlich zwi-

5u sehen den beiden Quarzen getragen, so duß kein Teil dieser Elemente den Gehäuseteil 4OC berührt.

In Abhängigkeit von den Quarzen zugeführten elektrischen Signalen zeigen diese in axialer Richtung eine Ausdehnung oder Zusammenziehung. Dadurch tritt an einem Ende auf den Flansch 4013 und an dem anderen Ende an den Endteil 4OD eine Druckwirkung auf. Die damit verbundene Ausdehnung 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 sinen nennenswerten Bereich des Rohres 42 erstreckenden gleichmäßigen Verengungen führen zu einer gleichmäßigeren Tröpfchenbildung und zu einem gleichmäßigeren Tröpfchenabstand in dem Tintenstrom nach dessen Austritt aus der Düse als es bisher mit Hilfe eines Quarzes erreicht werden konnte, der unmittelbar auf das Rohr eine Ver-

engungswirkung ausgeübt hat. Dadurch ist eine bessere Arbeitsweise des Tintentröpfchenschreibers erzielt worden.

Bei einer tatsächlich ausgeführten Ausführungsform der Erfindung besaß das Düsengehäuse 40 eine Gesamtlänge von etwa 0,55 cm. Die Längen der Gehäuseteile 40/4 und 4OB lagen in der Größenordnung von etwa 0,18 cm. Die Gehäuseteile 4OA und 4OC besaßen einen Durchmesser in der Größenordnung von etwa 0.24 bis etwa 0,2 cm. Der Gehäuseteil 40B besaß einen Radius von etwa 0,36 cm. Der Durchmesser des Gehäuseteiles 40 £ betrue etwa 0,8 cm. Die durch die Gehäuseteile 40B. 40C und 4OD sich hindurchziehende öffnung wurde mit einem Bohrer hergestellt. Mit Hilfe eines anderen Bohrers wurde die Öffnung durch den Gehäuseteil 40 A und :um Teil in den Gehäuseteil 40ß 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 Tröpfchengrößenabstand erzielt ist und durch die diejenigen Probleme überwunden sind, die den bisher bekannten Tintenstrahl-Düsenanordnungen anhaften.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

I 942 912 Patentansprüche:

1. Tinteniiöplchenschreihu' mil einem Rohr, das von einem periodisch erregbaren und dadurch den Durehlal.k|uer.-,ehn'H des Rohrs periodisch ändernden elektromechanischen Wandler timfai.lt ist. dadurch gekennzeichnet, da 1.1 ein in Achsrichtung des Rohrs (42) schwingender Wandler (-16. 48, 50) vorgesehen ist, der /wischen auf dem Rohr (42) sitzenden Widerlagei teilen (40 W; 54, 56) eingespannt ist.

2. Schreiber nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß der Wandler (46. 48. 50) /v\>.'i di'rch eine Enegcrelektroue (48) voneinander getrennte piezoelektrische Schwingkörper (·'(■>. 50) aufweist.

3. Schreiber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerlagerteile (40ß; 54. 56) über ein Jas Rohr (42) umschücDci.iljs. von dem Wandler (46, 48. 50) umfaßtes Gehäuser^hr (40 C) miteinander verbunden sind.

4. Schreiber nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rühr (42) in dem einen Widerlagerteil (40B) endet up.d daß dieses Widerlagerteil (4-Jß) einen Trägeransatz (40/1) für eine Tintenaustritlsdüse (44) aufweist.

5. Schreiber nach einem dot Ansprüche 2 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingkörper (46, 50) ringförmig ausgebildet sind.