DE2556169A1

DE2556169A1 - PULSE-CONTROLLED DROP SYRINGE DEVICE

Info

Publication number: DE2556169A1
Application number: DE19752556169
Authority: DE
Inventors: John Blumenthal; Donald J Koneval
Original assignee: Gould Inc
Current assignee: Gould Inc
Priority date: 1974-12-16
Filing date: 1975-12-13
Publication date: 1976-06-24
Also published as: JPS5185633A; GB1528965A; FR2294759B1; JPS5420342B2; DE2556169B2; DE2556169C3; FR2294759A1

Description

Impulsgesteuerte TropfenspritzeinrichtungImpulse-controlled drop spray device

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Einrichtungen oder Systeme zum Ausspritzen von kleinen Flüssigkeitsmengen aufgrund eines Steuerbefehls zur Verwendung in Vorrichtungen, wie beispielsweise Tintenstrahldruckern und Schreibern. Die Erfindung betrifft insbesondere Einrichtungen, bei denen die zum Ausspritzen eines Tröpfchens erforderliche Energie von einem elektrischen Impuls erhalten wird, der durch einen elektroakustisehen Wandler wirkt, wobei keine Pumpe oder eine ähnliche Druckquelle während des Betriebs verwendet wird. Diese Einrichtungen können als passive Einrichtungen bezeichnet werden.The invention is in the field of devices or systems for ejecting small amounts of liquid due to a control command for use in devices such as inkjet printers and writers. the In particular, the invention relates to devices in which the energy required to eject a droplet is from an electrical pulse is obtained which acts through an electroacoustic transducer, no pump or a similar pressure source is used during operation. These bodies can be used as passive bodies are designated.

Passive Tropfenspritzeinrichtungen sind in den US-PS 3 452 360, 3 683 212, 3 708 798, 3 747 126, 3 787 884 und 3 832 579 beschrieben. Schon sehr kleine Mengen von eingeschlossener Luft bewirken bei diesen Einrichtungen eine fehlerhafte und unzuverlässige Arbeitsweise. Das Entfernen von Luft aus den Systemen ist schwierig, weil im allgemeinen die Düsengröße so gering ist,' daß sogar verhältnismäßig hohe Reinigungsdrücke keine ausreichende Strömung erzeugen können, um kleine Lufteinschlüsse mitzureißen, die an etwas zerklüfteteil Oberflächen oder sogar an verhältnismäßig glatten Oberflächen hängen.Passive drop injectors are described in U.S. Patents 3,452,360, 3,683,212, 3,708,798, 3,747,126, 3,787,884, and 3,832,579. Even very small amounts of trapped air cause these devices to work incorrectly and unreliably. Removing air from the Systems is difficult because, in general, the nozzle size is so small that even relatively high cleaning pressures cannot generate sufficient flow to remove small To entrain air pockets on somewhat rugged surfaces or even hang on relatively smooth surfaces.

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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine passive Tropfenspritzreinrichtung zu schaffen, die vollständig und zuverlässig mit Flüssigkeit gefüllt werden kann, ohne daß störende Mengen von Luft eingeschlossen werden, und die von Luft befreit werden kann, die ihren Weg in das System nach längerem oder nicht richtigem Betrieb finden kann.The object of the invention is therefore to provide a passive drop spray device to create that can be completely and reliably filled with liquid without the need for disruptive amounts of Air can be trapped, and that can be purged of air, which may or may not find its way into the system after a long period of time can find proper operation.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung ist eine erste Leitung vorgesehen, die ein erstes Ende und ein zweites Ende hat, sowie eine Düse mit einer Einrichtung zur Verbindung der Düse mit dem zweiten Ende der Leitung. Eine zweite Leitung hat ein erstes und ein zweites Endej es ist eine Einrichtung vorgesehen, um. die zweiten Enden der Leitungen miteinander zu verbinden. Es ist eine Einrichtung vorgesehen, um zeitweilig eine Flüssigkeitsströmung in das erste Ende der ersten Leitung, durch die beiden Leitungen und aus dem ersten Ende der zweiten Leitung heraus mit ausreichender Strömungsgeschwindigkeit zu bewirken, um im wesentlichen die gesamte Luft aus dem System herauszuschwemmen. Die zeitweilige Strömung wird dann beendet. Ein elektroakustischer Wandler steht in Wirkverbindung mit der Flüssigkeit in einer der Leitungen und kann, wenn elektrische Impulse auf ihn gegeben werden, einen Druckimpuls an die Flüssigkeit abgeben, der in der Flüssigkeit eine Druckwelle verursacht, die sich zu der Düse fortpflanzt und ein Ausspritzen eines Flüssigkeitströpfchens aus der Düse verursacht. In the device according to the invention, a first line is provided which has a first end and a second end, as well a nozzle having means for connecting the nozzle to the second end of the conduit. A second line has a first and a second end j there is provided means to. to connect the second ends of the lines together. Means are provided for intermittent flow of liquid into the first end of the first line, through the two lines, and out of the first end of the second line at sufficient flow rate to flush substantially all of the air out of the system. The temporary flow is then stopped. An electroacoustic transducer is in operative connection with the liquid in one of the lines and can, if electrical impulses are applied to it, deliver a pressure impulse to the liquid, which causes a pressure wave in the liquid, which propagates to the nozzle and causes a liquid droplet to be ejected from the nozzle.

Die zeitweilige Strömung wird dadurch bewirkt, daß der Druck am ersten Ende der zweiten Leitung verringert wird; es ist eine Einrichtung vorgesehen, um eine Flüssigkeitsströmung durch die Düse hindurch während der zeitweiligen Reinigungsströmung zu verhindern.The temporary flow is effected by reducing the pressure at the first end of the second conduit; it is one Means provided for allowing liquid flow through the nozzle during the intermittent cleaning flow impede.

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Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher beschrieben, die in der Zeichnung dargestellt sind.The invention is described in more detail below using exemplary embodiments which are shown in the drawing.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausf Uhrungsform der Erfindung, wobei der Düsenbereich im Schnitt gezeigt ist, im Tropfenausspritzzustand,1 shows a schematic representation of an embodiment of the invention, the nozzle area being shown in section is, in the drop ejection state,

Fig. 1a den Düsenbereich der Fig. 1 in der Stellung zum Füllen des Systems mit Flüssigkeit oder zum Entlüften,1a shows the nozzle area of FIG. 1 in the position for filling the system with liquid or for venting,

Fig. 1b und 1c verschiedene Stellungen des Ventils nach Fig. 1, Fig. 2 eine Teilendansicht der Düsenanordnung der Fig. 1,Fig. 1b and 1c different positions of the valve according to Fig. 1, Fig. 2 is a partial end view of the nozzle arrangement of Fig. 1,

Fig. 2a eine Teilendansicht einer abgewandelten Düsenanordnung, die die „Düsenanordnung nach Fig. 2 ersetzen kann,2a shows a partial end view of a modified nozzle arrangement which can replace the "nozzle arrangement according to FIG. 2,

Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform des DUsenbereichs der Fig. 1,Fig. 3 shows a modified embodiment of the DUsenbereich Fig. 1,

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform des Düsenbereichs und4 shows a further embodiment of the nozzle area and

■φ■ φ

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung, wobei der Düsenbereich im Schnitt gezeigt ist, in der Tropfenausspritzstellung. 5 shows a schematic representation of a modified embodiment of the device according to the invention, the nozzle area being shown in section, in the droplet ejection position.

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Ein in Fig. 1 gezeigter Speicherbehälter 1, der zur Atmosphäre hin offen ist, enthält eine Flüssigkeit 2, beispielsweise Tinte. Eine erste Leitung weist ein flexibles Rohr 4 aus einem Material wie plastifiziertem Polyvinylchlorid auf, ein dünnwandiges, verhältnismäßig starres Rohr 5 und eine Öffnung 7 in einem Bauteil 8. Das Rohr 5 ist vorzugsweise aus Glas hergestellt, jedoch kann auch Metall oder Kunststoff verwendet werden. Das Bauteil 8 kann aus Kunststoff oder Metall bestehen, und das Rohr 5 kann darin durch Klebstoff (nicht gezeigt) befestigt sein.A storage container 1 shown in FIG. 1, which is exposed to the atmosphere is open, contains a liquid 2, for example ink. A first line has a flexible tube 4 made of one material such as plasticized polyvinyl chloride, a thin-walled, relatively rigid tube 5 and an opening 7 in one Component 8. The tube 5 is preferably made of glass, but metal or plastic can also be used. That Component 8 can be made of plastic or metal, and the tube 5 can be fixed therein by glue (not shown) be.

Ein Rohr 10 ist in die Flüssigkeit 2 im Speicherbehälter 1 getaucht und liefert die Flüssigkeit zu einer Pumpe 11, wenn diese eingeschaltet wird. Die Pumpe 11 ist mit dem ersten Ende der ersten, das Rohr 4 aufweisenden Leitung über ein Ventil verbunden. Die Pumpe 11 wird durch einen Elektromotor 13 angetrieben, der von einer Stromquelle 14 mit Strom versorgt wird, wenn Schalter 16 und 1? geschlossen sind. Der Schalter 16 ist ein Verriegelungsschalter, der mechanisch mit dem Ventil 19 verbunden ist, so daß die Pumpe nur eingeschaltet werden kann, wenn sich das Ventil in der in Fig. 1b gezeigten Stellung befindet.A tube 10 is immersed in the liquid 2 in the storage container 1 and delivers the liquid to a pump 11 when it is switched on. The pump 11 is with the first end the first, the pipe 4 having line connected via a valve. The pump 11 is driven by an electric motor 13, which is supplied with power from a power source 14 when switches 16 and 1? are closed. The switch 16 is an interlock switch mechanically connected to valve 19 so that the pump can only be switched on when the valve is in the position shown in Fig. 1b.

Die erste, die Rohre 4 und 5 und die Öffnung 7 aufweisende Leitung endet an einer Düsenplatte 20, die eine Düse 21 hat, die in Fig. 1 in der Stellung gezeigt ist, in der sie mit der Öffnung 7 in Verbindung steht. Das Bauteil 8 und die Düsenplatte 20 sind nicht fest miteinander verbunden. Sie werden beispielsweise durch Federn 23 und eine Stützplatte 25 in gleitender Berührung miteinander gehalten. Die einander zugekehrtenThe first line having the tubes 4 and 5 and the opening 7 ends at a nozzle plate 20 which has a nozzle 21, which is shown in Fig. 1 in the position in which it is in communication with the opening 7. The component 8 and the nozzle plate 20 are not firmly connected to one another. you will be held in sliding contact with one another, for example by springs 23 and a support plate 25. Those facing each other

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Flächen des Bauteils 8 und der Düsenplatte 20 sind in geeigneter Weise bearbeitet, um eine Dichtung gegen den Austritt von Flüssigkeit zwischen diesen Teilen zu bilden.Surfaces of the component 8 and the nozzle plate 20 are machined in a suitable manner in order to seal against the exit of To form fluid between these parts.

Ein zylindrischer piezoelektrischer Wandler 26 aus piezoelektrischem keramischem Material, wie beispielsweise Bleizirkonat/ Bleititanat, umgibt einen Teil des Rohres 5 und ist an diesem mittels eines Klebers befestigt, beispielsweise Epoxidzement (nicht gezeigt). Der Geber 26 weist Elektroden an der inneren und äußeren zylindrischen Fläche auf und ist radial polarisiert. Anschlußdrähte 28 und 29 verbinden jeweils eine Elektrode mit einer Impulsquelle 31.A cylindrical piezoelectric transducer 26 made of piezoelectric Ceramic material, such as lead zirconate / lead titanate, surrounds a part of the tube 5 and is on this attached by means of an adhesive, for example epoxy cement (not shown). The transmitter 26 has electrodes on the inner and outer cylindrical surface and is radially polarized. Connection wires 28 and 29 each connect to an electrode a pulse source 31.

Die Impulse von der Impulsquelle 31 können beispielsweise eine Videoinformation von einem Faksimileübertrager wiedergeben, oder sie können beispielsweise von einem Computer oder einer anderen Quelle abgegeben werden, um alphanumerische Zeichen oder ein Balkenraster zu drucken.The pulses from the pulse source 31 can, for example, reproduce video information from a facsimile transmitter, or they can be supplied, for example, by a computer or other source to be alphanumeric characters or to print a bar grid.

Zum Betrieb des Teils der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung, der bis jetzt beschrieben wurde, als impulsgesteuertes Tropfenspritzsystem werden die Leitung 4, 5, 7 und die Düse 21 mit Flüssigkeit 2 aus dem Speicherbehälter 1 gefüllt, wie später noch beschrieben wird. Jedesmal, wenn ein elektrischer I_mpuls durch die Impulsquelle 31 geliefert wird, zieht sich der Wandler 26 radial zusammen infolge des piezoelektrischen Effekts und drückt das Rohr 5 auf einen kleineren Durchmesser zusammen. Dadurch wird ein Druckimpuls in der Flüssigkeit 2 im Rohr 5 erzeugt, der eine Druckwelle verursacht, die sich zur Düse 21 bewegt und einen Flüssigkeitstropfen ausspritzt. Wenn derTo operate the part of the device shown in Fig. 1, which has been described so far, as a pulse-controlled drop spray system, the line 4, 5, 7 and the nozzle 21 are filled with liquid 2 from the storage container 1, as will be described later. Every time an electrical I _m pulse is supplied by the pulse source 31, the transducer 26 contracts radially due to the piezoelectric effect and compresses the tube 5 to a smaller diameter. As a result, a pressure pulse is generated in the liquid 2 in the pipe 5, which causes a pressure wave which moves towards the nozzle 21 and squirts out a drop of liquid. If the

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elektrische Impuls auf Null zurückfällt, kehren der Wandler und das Rohr 5 zu ihrem Ausgangsdurchraesser zurück und die ausgespritzte Flüssigkeit wird durch die Strömung in der Leitung ersetzt infolge des Drucks der Kapillarkräfte in der Düse 21.electrical pulse falls back to zero, the transducer and the tube 5 return to their starting diameter and the ejected liquid is replaced by the flow in the conduit due to the pressure of the capillary forces in the Nozzle 21.

Die Zusammenziehung des Wandlers 26 und der sich daraus ergebende, auf die Flüssigkeit wirkende Druckimpuls sendet auch eine Druckwelle zum Speicherbehälter 1. Um zu verhindern, daß eine störende Druckwellenreflexion an der Verbindung des flexiblen Rohres 4 mit dem Rohr 5 auftritt, sollten das Material und die Abmessungen für das Rohr 4 so gewählt werden, wie es in der US-PS 3 832 579 beschrieben ist.The contraction of the transducer 26 and the resulting Pressure pulse acting on the liquid also sends a pressure wave to storage container 1. To prevent a disturbing pressure wave reflection occurs at the connection of the flexible pipe 4 with the pipe 5, the material and the dimensions for the tube 4 are chosen as described in US Pat. No. 3,832,579.

Das erste Ende einer zweiten Leitung weist das untere Ende eines Rohres 32 auf, das in die Flüssigkeit 2 im Speicherbehälter 1 taucht. Die Leitung weist weiter ein flexibles Rohr 34 ähnlich dem Rohr 4 auf _r ein starres Rohr 35 und eine Öffnung 37 im Bauteil 8. Die Leitung endet an ihrem zweiten Ende an der Verbindung der Öffnung 37 mit der Düsenplatte 20. Die aufeinandertreffenden Öffnungen 7 und 37 im Bauteil 8 bewirken eine Verbindung der zweiten Enden der beiden Leitungen miteinander.The first end of a second line has the lower end of a tube 32 which is immersed in the liquid 2 in the storage container 1. The conduit further comprises a flexible tube 34 similar to the tube 4 on _r a rigid tube 35 and an opening 37 in the component 8. The line terminates at its second end to the connection of the opening 37 20 with the nozzle plate, the clashing openings 7 and 37 in component 8 bring about a connection between the second ends of the two lines.

Vorzugsweise sind die Abmessungen und das Material des flexiblen Rohres 34 so ausgewählt, daß sie störende Reflexionen an der Verbindungsstelle der beiden Rohre verhindern, wie vorher in Bezug auf die Rohre 4 und 5 erwähnt. Es ist nicht notwendig, daß die die zweite Leitung bildenden Rohre dieselben Abmessungen haben wie die entsprechenden Rohre der ersten Leitung.Preferably, the dimensions and the material of the flexible tube 34 are selected so that they can interfere with reflections prevent the junction of the two tubes, as previously mentioned with regard to tubes 4 and 5. It's not necessary, that the tubes forming the second conduit have the same dimensions as the corresponding tubes of the first conduit.

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Wenn man das System mit Flüssigkeit füllen will oder wenn man Luftblasen entfernen will, die sich in dem gefüllten System gesammelt haben können, wird zunächst das Bauteil 8 relativ zu der Düsenplatte 20 verschoben, bis die Düse 21 nicht mehr mit den Öffnungen 7 und 37 der beiden Leitungen in Verbindung steht, wie in Fig. 1a gezeigt. Zu diesem Zweck kann eine geeignete (nicht gezeigte) Einrichtung verwendet werden, beispielsweise ein handbetätigter Hebel oder ein Elektromagnet oder ein pneumatischer Zylinder.If you want to fill the system with liquid or if you want to remove air bubbles that are in the filled system can have collected, the component 8 is first moved relative to the nozzle plate 20 until the nozzle 21 is no longer communicates with the openings 7 and 37 of the two lines, as shown in Fig. 1a. For this purpose, a suitable Device (not shown) can be used, for example a hand-operated lever or an electromagnet or a pneumatic cylinder.

Dann wird das Ventil 19 in die in Fig. 1b gezeigte Stellung gedreht. Der Schalter 17 ist dann geschlossen und startet den Motor 13, der die Pumpe 11 antreibt. Dies bewirkt einen schnellen Kreislauf der Flüssigkeit 2 durch die Rohre 4, 5 und die Öffnung 7 der ersten Leitung und dann durch die Öffnung 37 und die Rohre 35, 34 und 32 der zweiten Leitung zurück zum Speicherbehälter 1. Die schnelle Strömung spült das System frei von Luft und füllt 'es mit der Flüssigkeit 2.Then the valve 19 is rotated into the position shown in Fig. 1b. The switch 17 is then closed and starts the motor 13 which drives the pump 11. This causes a quick one Circulation of the liquid 2 through the tubes 4, 5 and the opening 7 of the first conduit and then through the opening 37 and the pipes 35, 34 and 32 of the second line back to the storage tank 1. The fast flow flushes the system free of Air and fill it with the liquid 2.

Um eine ausreichende Strömung mit genügend Druck zu erhalten, ist es erforderlich, daß die Leitungsdurchmesser verhältnismäßig groß gegenüber dem Düsendurchmesser sind. Brauchbare Düsenabmessungen sind 0,05 bis 0,13 mm (0,002 bis 0,005 ") Durchmesser und 0,25 mm (0,01 ") Länge. Der Mindestdurchmesser jedes Teils jeder Leitung sollte ungefähr 0,38 mm (0,015 ") betragen; größere Durchmesser sind erwünscht.In order to obtain a sufficient flow with sufficient pressure, it is necessary that the line diameter is proportionate are large compared to the nozzle diameter. Useful nozzle dimensions are 0.05 to 0.13 mm (0.002 to 0.005 ") diameter and 0.25 mm (0.01 ") in length. The minimum diameter of each portion of each conduit should be approximately 0.38 mm (0.015"); bigger Diameters are desirable.

Nachdem das System mit luftfreier Flüssigkeit gefüllt wurde, wird die Pumpe angehalten, das Ventil 19 wird in die in Fig. 1 gezeigte Stellung zurückgedreht und die Düse 21 wird wieder in die mit den öffnungen 7 und 37 der Leitungen fluchtende Stellung gebracht. Die Kapillarkräfte ziehen die Flüssigkeit in die Düse 21.After the system has been filled with air-free liquid, the pump is stopped and the valve 19 is switched to the position shown in FIG The position shown is rotated back and the nozzle 21 is again in the position aligned with the openings 7 and 37 of the lines brought. The capillary forces pull the liquid into the nozzle 21.

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Die gleitende Verschiebung des Bauteils 8 in Bezug auf die Diisenplatte 20 zur Trennung der Düse 21 von den Leitungen, wie oben beschrieben, ist eine zweckmäßige Maßnahme, sie ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Wenn die Düse in Verbindung mit den Leitungen während des Füllens der Leitungen mit Flüssigkeit bleibt, wird ein Flüssigkeitsstrom durch die Düse ausgespritzt und es muß eine Einrichtung vorgesehen werden, um diese Flüssigkeit aufzunehmen. Die durch die Düse abgeleitete Flüssigkeitsmenge ist jedoch zu klein, um den luftfreien Füllvorgang nachteilig zu beeinflussen.The sliding displacement of the component 8 in relation to the nozzle plate 20 for separating the nozzle 21 from the lines, such as described above is an appropriate measure, but it is not essential. When the nozzle is in conjunction with remains in the lines while the lines are being filled with liquid, a stream of liquid is ejected through the nozzle and a device must be provided to dispense this liquid to record. However, the amount of liquid discharged through the nozzle is too small for the air-free filling process to be disadvantageous to influence.

Ein zweiter Wandler 38 umgibt das Rohr 35 der zweiten Leitung und weist Leitungsdrähte 40, 41 auf, die mit den Elektroden verbunden sind. Wenn gewünscht, können die Drähte 40, 41 mit der Impulsquelle 31 verbunden werden, so daß der Wandler 26 weggelassen werden kann und der Wandler 38 das Ausspritzen eines Tropfens aus der Düse 21 bewirkt, sooft ein elektrischer Impuls an der Quelle 3 T ansteht. In einigen Fällen kann es erwünscht sein, beide Wandler zu verwenden, wobei beide an derselben oder verschiedenen Impulsquellen angeschlossen ist.A second transducer 38 surrounds the tube 35 of the second lead and has lead wires 40, 41 that connect to the electrodes are connected. If desired, the wires 40, 41 can be connected to the pulse source 31 so that the transducer 26 can be omitted and the transducer 38 causes a drop to be ejected from the nozzle 21 as often as an electrical pulse 3 T is present at the source. In some cases it may be desirable to use both transducers, both on the same or different pulse sources is connected.

Es ist nicht erforderlich, daß das Ventil 19 in die in Fig. 1 gezeigte Stellung während des normalen Tropfenausspritzvorgangs gedreht ist. Stattdessen kann es auch in der in Fig. 1b gezeigten Stellung bleiben. In diesem Fall erfolgt das Nachfüllen der aus der Düse 21 ausgespritzen Flüssigkeit in Abhängigkeit von der Bauart der Pumpe 11 entweder gemeinsam durch die beiden Leitungen, oder wenn die Pumpe im Leerlauf keinen Flüssigkeitsdurchtritt ermöglicht, erfolgt das Nachfüllen vollständig durch die Leitung 32, 34, 35, 37 genau so, als ob sich das Ventil inIt is not necessary for the valve 19 to be in the position shown in FIG. 1 during the normal droplet ejection process is rotated. Instead, it can also remain in the position shown in FIG. 1b. In this case, the refilling takes place the liquid ejected from the nozzle 21 either jointly by the two depending on the type of pump 11 Lines, or if the pump does not allow liquid to pass through when idling, the topping up is done completely the line 32, 34, 35, 37 exactly as if the valve were in

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der in Fig. 1 gezeigten Stellung befände. Die besten Ergebnisse beim Tropfenausspritzen erhält man jedoch, wenn der Wandler für die Impulsgabe verwendet wird und wenn der Flüssigkeitseinlaß zur Leitung 4, 5» 7 durch das Ventil 19 blockiert ist, wie in Fig. 1 gezeigt, oder durch Verwendung einer Pumpe 11, die keinen Flüssigkeitsdurchlaß ermöglicht, wenn sie außer Betrieb ist.the position shown in Fig. 1 would be. However, the best results when spraying droplets are obtained when the transducer is used for the impulse and if the liquid inlet to line 4, 5 »7 is blocked by the valve 19, as shown in Fig. 1, or by using a pump 11 which does not allow liquid passage unless it is Operation is.

Die Flüssigkeit kann aus dem Leitungssystem nach Fig. 1 einfach dadurch abgezogen werden, daß das Ventil 19 in die in Fig. 1c gezeigte Stellung gedreht wird. Der Spiegel der Flüssigkeit 2 im Speicherbehälter 1 liegt tiefer als der größte Teil des Leitungssystems, so daß die Flüssigkeit, wenn das Ventil die erste Leitung zur Atmosphäre durch das Rohr 43 öffnet, unter Heberwirkung aus den Leitungen durch das Rohr in den Speicherbehälter 1 fließt. Die Kapillarkräfte in der Düse 21 verhindern eine Entleerung des Systems, wenn sich das Ventil 19 in den in den Fig. 1 oder 1b gezeigten Stellungen befindet.The liquid can be withdrawn from the line system according to FIG. 1 simply by inserting the valve 19 into the in Fig. 1c is rotated position shown. The level of the liquid 2 in the storage container 1 is lower than the largest Part of the piping system so that the liquid when the valve is the first line to atmosphere through pipe 43 opens, flows from the lines through the pipe into the storage container 1 under a siphon effect. The capillary forces in the Nozzle 21 prevent emptying of the system when the valve 19 is in the positions shown in FIG. 1 or 1b is located.

Das beschriebene System hat eine einzelne Düse 21 und ist geeignet zur Verwendung bei der punktweisen Wiedergabe einer graphischen Darstellung, beispielsweise in einem Faksimiledrucker. Fig. 2a, die der Fig. 2 ähnlich ist, zeigt, wie mehrere Düsen 21 vorgesehen sein können, um mehrere Tropfen gleichzeitig auszuspritzen, um einen Strich oder Balken zu schreiben, wie beispielsweise in einem Balkenraster oder Balkencode (bar code).The system described has a single nozzle 21 and is suitable for use in the point-by-point reproduction of a graphic representation, for example in a facsimile printer. FIG. 2a, which is similar to FIG. 2, shows how several nozzles 21 can be provided in order to produce several drops at the same time to write a line or bar, such as in a bar grid or bar code (bar code).

Vorzugsweise ist die zweite Leitung, die die Öffnung 37 aufweist, mit der die Öffnung 7 aufweisenden ersten Leitung ver-The second line, which has the opening 37, is preferably connected to the first line, which has the opening 7.

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bunden, wobei die Öffnung 37 über der Öffnung 7 angeordnet ist, j um das Ausschwemmen von Luftblasen zu erleichtern, die sich in ! der Nähe der Düse 21 angesammelt haben können. jtied, the opening 37 being arranged above the opening 7, in order to facilitate the flushing out of air bubbles that are in! may have accumulated near the nozzle 21. j

In Fig. 1 ist das Rohr 5 der ersten Leitung axial fluchtend mit der Düse 21 gezeigt, wenn sich diese in der Impulserzeugungsstellung befindet. Für einige Zwecke kann es erwünscht sein, ohne daß es jedoch erforderlich ist, beide Leitungen unter einem Winkel an die Düse heranzuführen, wie in Fig. 3 gezeigt.In Fig. 1, the pipe 5 of the first line is shown axially aligned with the nozzle 21 when this is in the pulse generation position is located. For some purposes it may be desirable, but not required, both lines at an angle to the nozzle, as shown in Fig. 3.

In Fig. 1 bildet der Treffpunkt der öffnungen 7 und 37 im Bauteil 8 eine Einrichtung zum Verbinden der beiden Leitungen miteinander. Eine ähnliche Anordnung ist in Fig. 3 gezeigt. Eine andere Einrichtung zum Verbinden der zweiten Enden der Leitungen miteinander während des Füllens mit Flüssigkeit oder während des Entlüftens ist in Fig. 4 gezeigt.In Fig. 1, the meeting point of the openings 7 and 37 forms in the component 8 a device for connecting the two lines to one another. A similar arrangement is shown in FIG. Another means of connecting the second ends of the conduits together while filling with liquid or during venting is shown in FIG.

Bei der Anordnung nach Fig. 4 weist eine Leitung ein relativ starres Rohr 44 und eine Öffnung 46 im Bauteil 45 auf. Die Öffnung endet an der Düsenplatte 47. Die andere Leitung weist ein Rohr 49 und eine Öffnung 50 auf, die ebenfalls an der Düsenplatte 47 endet; diese wird durch eine Platte 52 gestützt.In the arrangement according to FIG. 4, a line has a relatively rigid tube 44 and an opening 46 in component 45. the Opening ends at the nozzle plate 47. The other conduit has a tube 49 and an opening 50, which is also at the Nozzle plate 47 ends; this is supported by a plate 52.

Beide Leitungen zeigen (nicht dargestellte) flexible Rohre, die den Rohren 4 und 34 nach Fig. 1 gleichen; diese Rohre führen zum Speicherbehälter, wie er in Fig. 1 gezeigt ist oder sind so angeordnet, wie in Fig. 5 gezeigt und später noch näher beschrieben wird. Die Leitung, die das Rohr 44 aufweist, muß mit einem Flüssigkeitsvorrat im Speicherbehälter währendBoth lines show flexible pipes (not shown) which are similar to pipes 4 and 34 according to FIG. 1; these pipes lead to the storage container as shown in Fig. 1 or are arranged as shown in Fig. 5 and later is described in more detail. The conduit comprising the tube 44 must be provided with a supply of liquid in the storage tank during

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des Impulsgesteuerten Tropfenausspritzens in Verbindung stehen. Ein zylindrischer Wandler 53 ähnlich den Wandlern 26 oder 38 der Fig. 1 umgibt das Rohr 44 und ist daran befestigt; er kann Impulse von einer Impulsquelle erhalten, beispielsweise der Impulsquelle 31 in Fig. 1. Nachdem die das Rohr 44 aufweisende Leitung mit Flüssigkeit, wie nachfolgend beschrieben, gefüllt wurde, bewirkt jeder auf den Wandler 53 übetragene Impuls ein Ausspritzen eines Tropfens aus der Düse 21, die mit der Öffnung 46 in Verbindung steht.of the pulse-controlled droplet ejection. A cylindrical transducer 53 similar to transducers 26 or 38 Fig. 1 surrounds and is attached to tube 44; it can receive pulses from a pulse source such as the Pulse source 31 in FIG. 1. After the tube 44 having Line has been filled with liquid, as described below, each pulse transmitted to the transducer 53 causes a Ejecting a drop from the nozzle 21 that corresponds to the opening 46 communicates.

Um die das Rohr 44 aufweisende Leitung mit der Flüssigkeit 2 zu füllen, wird eine gleitende Relativbewegung zwischen dem Bauteil 45 und der Düsenplatte 47 bewirkt, bis beide Leitungen in Verbindung mit der Öffnung 55 in der Düsenplatte 47 stehen. Die Düse 21 steht dann nicht mehr in Verbindung mit der Öffnung 46. Die Stützplatte 52 hat eine Ausnehmung 56, die mit der Öffnung 55 fluchtet.To fill the pipe 44 having the line with the liquid 2, a sliding relative movement between the Component 45 and the nozzle plate 47 caused until both lines are in connection with the opening 55 in the nozzle plate 47. The nozzle 21 is then no longer in connection with the opening 46. The support plate 52 has a recess 56 which with the Opening 55 is aligned.

Die Öffnung 55 und die Ausnehmung 56 bilden zusammen eine Einrichtung zur Verbindung der beiden Leitungen miteinander während des Füllens mit Flüssigkeit oder während des Entlüftens der die Öffnung 46 aufweisenden Leitung. Die Einrichtung, mit der man eine schnelle Flüssigkeitsströmung durch die Leitungen erzielt, kann ebenso ausgeführt sein wie in Fig. 1 gezeigt. Die das Rohr 44 aufweisende Leitung kann an ihrem ersten Ende mit dem in Fig. 1 gezeigten Ventil 19 verbunden sein, und die das Rohr 49 aufweisende Leitung kann direkt zum Speicherbehälter 1 über ein Rohr 32 wie in Fig. 1 führen. In diesem EaIl muß die Pumpe 11 nach Fig. 1 von der Bauart sein, bei der ein Flüssigkeitsdurchtritt möglich ist, wenn die Pumpe abgeschaltet ist,The opening 55 and the recess 56 together form a device to connect the two lines to each other during the filling with liquid or during the venting of the the line having the opening 46. The device used to obtain rapid fluid flow through the lines can also be designed as shown in FIG. The line having the tube 44 can at its first end with the valve 19 shown in FIG. 1, and the line having the pipe 49 can be connected directly to the storage container 1 lead over a pipe 32 as in FIG. In this EaIl the Pump 11 of FIG. 1 may be of the type in which there is a passage of liquid is possible when the pump is switched off,

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und das Ventil 90 muß sich in der in Fig. 1b gezeigten Stellung während des Impulsbetriebes befinden. Wenn die ersten Enden der beiden Leitungen miteinander vertauscht sind, ist andererseits eine Strömung durch die abgeschaltete Pumpe 11 und das Ventil 19 während des Tropfenausspritzens nicht erforderlich.and valve 90 must be in the position shown in Figure 1b are located during pulse operation. On the other hand, if the first ends of the two lines are interchanged with one another a flow through the switched off pump 11 and the valve 19 is not required during the droplet ejection.

Fig. 5 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform einer Anordnung, die eine schnelle kurzzeitige Strömung bewirkt, um eine Füllung des Systems mit Flüssigkeit ohne eingeschlossene Luft sicherzustellen. Die die Rohre 4 und 5, die Öffnungen 7 und 37 und die Rohre 35 und 34 aufweisenden Leitungen können identisch mit den entsprechenden Leitungen nach Fig. 1 sein.Fig. 5 shows a modified embodiment of an arrangement, which causes a rapid short-term flow to ensure that the system is filled with liquid without trapped air. The lines having the tubes 4 and 5, the openings 7 and 37 and the tubes 35 and 34 can be identical with the corresponding lines according to FIG.

Eine Speichereinrichtung 58 weist einen Speicherbehälter 58a auf, der zur Atmosphäre offen ist und die Flüssigkeit 2 enthält. Die Speichereinrichtung 58 weist außerdem eine Flüssigkeitsfalle 58b auf, in die etwas Flüssigkeit 2 während des Füllens oder Entlüftens des Systems fließt, wie nachfolgend noch beschrieben wird.A storage device 58 has a storage container 58a which is open to the atmosphere and which contains the liquid 2. The storage device 58 also has a liquid trap 58b into which some liquid 2 during the Filling or venting the system flows as described below.

Ein Rohr 59 taucht in die Flüssigkeit 2 im Speicherbehälter 58a und liefert Flüssigkeit zu der Leitung 4, 5» 7.A pipe 59 is immersed in the liquid 2 in the storage container 58a and supplies liquid to the line 4, 5-7.

Ein Rohr 61 führt von der verschlossenen Flüssigkeitsfalle 58b zu einer Einrichtung zur Verringerung des Luftdruckes in der Falle, beispielsweise einer Vakuumpumpe 63. Ein Rohr 62 führt von der Falle 58b zu einem Ventil 64, das mit dem flexiblen Rohr 34 verbunden ist.A pipe 61 leads from the closed liquid trap 58b to a device for reducing the air pressure in the Trap, for example a vacuum pump 63. A pipe 62 leads from the trap 58b to a valve 64 which is connected to the flexible Tube 34 is connected.

man das System mit Flüssigkeit füllen will oder wenn man das System von Luft reinigen will, die beispielsweise bei nicht you want to fill the system with liquid or if you want to purify the system of air that, for example, does not

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richtigem Betrieb eindringen kann, wird das Bauteil 8 gleitend relativ zu der Düsenplatte 20 "bewegt, bis die Düse 21 nicht mehr in Verbindung mit den Öffnungen 7 und 37 ist. Dann wird das Ventil 64 geöffnet. Der atmosphärische Druck, der auf die Flüssigkeit 2 im Speicherbehälter 58a wirkt, drückt die Flüssigkeit mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit durch die Leitungen und das Ventil 64 in die Flüssigkeitsfalle 58b. Wenn das System mit luftfreier Flüssigkeit gefüllt ist, wird das Ventil 64 geschlossen und die Düse 21 wird wieder zum Fluchten mit der Öffnung 7 gebracht. Tropfen können dann ausgespritzt werden, indem elektrische Impulse von der Quelle 31 auf den den Leitungsabschnitt 5 umgebenden Wandler 26 oder auf den den Leitungsabschnitt 35 umgebenden Wandler 38 übertragen werden; stattdessen können auch beide Wandler mit Impulsen versorgt werden.Correct operation can penetrate, the component 8 is slidably moved relative to the nozzle plate 20 ″ until the nozzle 21 does not is more in connection with the openings 7 and 37. Then the valve 64 is opened. The atmospheric pressure acting on the Liquid 2 acts in the storage container 58a, pushes the liquid at a relatively high speed through the lines and valve 64 into the liquid trap 58b. When the system is filled with air-free liquid, the valve 64 is closed and the nozzle 21 is again to Aligned with the opening 7. Drops can then be ejected by applying electrical impulses from the source 31 to the converter 26 surrounding the line section 5 or to the converter 38 surrounding the line section 35 will; instead, both converters can be supplied with pulses.

Wie in Fig. 1,. kann die Düsenanordnung durch die nach den Fig. 3 oder 4 ersetzt werden. Wenn die Anordnung nach Fig. 4 in Fig. 5 verwendet wird, sollte die das Rohr 44 aufweisende Leitung in Fig. 4 direkt zum Speicherbehälter 58a über das Rohr 59 verlaufen.As in Fig. 1 ,. can the nozzle arrangement by the after Fig. 3 or 4 are replaced. When the arrangement of FIG. 4 is used in FIG. 5, the one having the tube 44 should be used Line in FIG. 4 run directly to the storage container 58a via the pipe 59.

Die Erfindung wurde an bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein. Änderungen und Abwandlungen sind im Rahmen des fachmännischen Könnens möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.The invention has been described using preferred exemplary embodiments, but without being restricted to this. Changes and modifications are within the scope of the specialist knowledge possible without departing from the scope of the invention.

Es wurden impulsbetätigte Tröpfchenausspritzsysteme der Bauart beschrieben, bei der eine Leitung Flüssigkeit aus einem Speicherbehälter zu einer Düse leitet. Die Flüssigkeit steht unter dem Druck Null oder etwas negativem Druck, und die Oberflächen*·Pulse-actuated droplet ejection systems of the type have been described which utilize a conduit of liquid from a storage container leads to a nozzle. The liquid is under zero or slightly negative pressure, and the surfaces *

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spannung in der Düse verhindert eine Strömung, solange andere Kräfte fehlen. Ein elektroakustischer Wandler steht mit der Flüssigkeit in Wirkverbindung; wenn ein elektrischer Impuls aufgebracht wird, bewegt sich eine Druckwelle in der Flüssigkeit zu der Düse und bewirkt das Ausspritzen eines Flüssigkeitströpfchens. Derartige Systeme arbeiten nur dann zuverlässig, wenn sie frei von eingeschlossener Luft sind; diese Bedingung ist bei bekannten Einrichtungen schwierig zu erfüllen. Es wird eine Einrichtung gezeigt, mit der derartige Systeme vollständig und zuverlässig gefüllt werden können, ohne daß Luftsäcke eingeschlossen sind. Eine zweite Leitung ist ständig oder zeitweilig mit der ersten Leitung nahe oder an der Düse verbunden; es ist eine Einrichtung vorgesehen, um zeitweilig eine schnelle Flüssigkeitsströmung aus dem Speicherbehälter durch die erste Leitung in und durch die zweite Leitung zu erzeugen. Die Leitungen haben ausreichend große Querschnitte, so daß die Strömung schnell genug sein kann, um alle Lufteinschlüsse auszuschwemmen, die"anderenfalls zurückbleiben wurden, wenn die Strömung beim Füllen des Vorgangs nur durch eine einzige Leitung und aus einer üblicherweise dünnen Düse hinaus erfolgen würde.Tension in the nozzle prevents a flow as long as other forces are lacking. An electroacoustic transducer stands with the Fluid in active connection; when an electrical pulse is applied, a pressure wave moves in the liquid to the nozzle and causes a droplet of liquid to be ejected. Such systems only work reliably, when they are free from trapped air; this condition is difficult to meet with known devices. It will a device is shown with which such systems can be completely and reliably filled without the inclusion of air bags are. A second line is permanently or temporarily connected to the first line near or at the nozzle; Means are provided to temporarily allow a rapid flow of liquid from the storage container through the first Generate line in and through the second line. The lines have sufficiently large cross-sections so that the flow can be fast enough to flush out all air pockets, who would otherwise be lagging behind when the Flow when filling the process can only take place through a single conduit and out of a usually thin nozzle would.

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Claims

- 15 claims

1. Pulse-controlled drop spray device with a first Conduit having first and second ends with a drop spray nozzle, means for connecting the nozzle with the second end of the line, and with an electroacoustic transducer that sends a pressure pulse in the Liquid generated to eject a drop of liquid from the nozzle, characterized by a second conduit having a first end and a second end, means for connecting the second ends of the first and the second conduit with each other, a device to momentarily allow a liquid flow into the first end of the first conduit, through this conduit into and through the second conduit and out of the first end of the second conduit, the flow being of sufficient velocity to flush substantially all of the air out of the system, wherein the electroacoustic transducer is in operative connection with the liquid in one of the two lines and .after. the end of the brief flow the Exerts pressure pulse on the liquid.

2. Drop spray device according to claim 1, characterized in that that the device which causes the temporary flow, means for reducing the pressure on the first end of the second conduit, and in that means are provided to allow liquid to flow therethrough to prevent the nozzle during this intermittent flow.

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3. Drop spray device according to claim 2, characterized in that that the nozzle is in a plate which is in sliding contact with the second end of the first Line is standing, and that the device which prevents liquid flow through the nozzle, a device which allows sliding displacement of the nozzle with respect to the plate until the nozzle is disconnected with the line is located.

4. Drop spray device according to claim 1, characterized in that that the nozzle is one of a plurality of spaced apart nozzles, with liquid from each nozzle is ejected when a pressure pulse is applied by the transducer.

5. drop spray device according to claim 3, characterized in that that the nozzle is one of a plurality of spaced apart nozzles, with liquid from each nozzle is ejected when a pressure pulse is applied by the transducer.

6. Drop spray device according to claim 1, characterized in that that the first end of the second conduit is in communication with a storage container which holds the liquid at a level below the main part of the ducts, and in that means are provided to guide the ducts of the liquid to drain, which is an opening from the first conduit to the atmosphere through a valve has that when filling the system and during pulse operation the system is closed, but the system is open

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can be to a liquid drain from the system by suction or siphoning action in the storage container enable.

7. drop spray device according to claim 6, characterized in that that the transducer is in operative connection with the liquid in the first line.

8. Drop spray device according to claim 6, characterized in that that the nozzle is one of a plurality of spaced apart nozzles, with liquid from each nozzle is ejected when a pressure pulse is applied by the transducer.

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