Tintenschreibeinrichtung

Abstract

 Für Tintenstrahlschreibeinrichtungen, bei denen die Tintenkanäle in Austrittsöffnungen an einer Düsenplatte enden, ist im Bereich jeweils einer Austrittsöffnung ein Sperrsieb vorgesehen, das mehrere zur Austrittsöffnung symmetrische Öffnungen kleineren Durchmessers aufweist; das Sperrsieb ist als separate dünne Platte ausgebildet, oder es ist mit der Düsenplatte integriert.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Tintenschreibeinrichtung mit in einem Schreibkopf zwischen einem Tintenreservoir und einer eine Reihe von Austrittsdüsen aufweisenden Düsenplatte verlaufenden Tintenkanälen und mit den Tintenkanälen zugeordneten piezoelektrischen Antriebselemente.

[0002] Eine Tintenschreibeinrichtung der angegebenen Art ist aus der DE-OS 25 43 451 bekannt. Der-eigentliche Schreibkopf einer solchen bekannten Einrichtung enthält eine Reihe von Tintenkanälen mit diese umgebenden rohrförmigen piezoelektrischen Wandlerelementen. Die Tintenkanäle enden an der einen Seite des Schreibkopfes an einer Austrittsöffnungen aufweisenden Düsenplatte. An der anderen Seite stehen sie über eine Verteilervorrichtung mit dem Tintenreservoir in Verbindung. Durch geeignete Ansteuerung der piezoelektrischen Wandlerelemente wird in den Tintenkanälen eine Stoßwelle erzeugt und ein Tintentröpfchen aus den Austrittsöffnungen ausgestoßen. Während einer Ansaugphase wird Tinte aus dem Tintenreservoir nachgesaugt, wobei gleichzeitig an der Austrittsöffnung ein negativer Tintenmeniskus entsteht. Ein Einsaugen von Luft über die Austrittsöffnungen wird dabei durch die kapillare Wirkung der sehr kleinen Austrittsöffnungen verhindert.

[0003] Diese Sperrwirkung kann jedoch dann aufgehoben sein, wenn die Tintenschreibeinrichtung starken Erschütterungen ausgesetzt ist. Dabei kann es vorkommen, daß Luft über die Austrittsöffnungen eingesaugt wird, was den Druckvorgang erheblich beeinträchtigt oder ihn sogar unmöglich machen kann. Diese unerwünschte Wirkung kann bei Tintenschreibeinrichtungen, die nach dem sogenannten Unterdruckverfahren arbeiten auch im Ruhebetrieb oder während Schreibpausen auftreten. In diesem Falle bildet die Tinte in der Fk 1 Obh / 18.2.1980

[0004] Austrittsöffnung der Düsenplatte im Ruhezustand einen negativen Meniskus, der bei zusätzlichen unkontrollierten Bewegungen des Schreibkopfes soweit nach innen reichen kann, daß die Sperrwirkung der'Austrittsöffnung überwunden wird, und der Tintenstrom abreißt.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Sperrwirkung am Austrittsende der Tintenkanäle zu erhöhen,' ohne daß die Größe der ausgestoßenen Tintentröpfchen beeinflußt wird.

[0006] Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen den Tintenkanälen und den Austrittsöffnungen der Düsenplatte ein Sperrsieb angeordnet ist, das je Tintenkanal mehrere Öffnungen aufweist, und daß die Öffnung symmetrisch zur Austrittsdüse angeordnet sind und.jeweils einen geringeren Querschnitt als diese besitzen.

[0007] Der damit verbundene Vorteil besteht vor allem darin, daß der Sperrdruck, also der Druck, bei dem die Tintenflüssigkeit am inneren Ende der Austrittsöffnung der Düsenplatte abreißt, erheblich erhöht werden kann, ohne daß die Größe der auszustoßenden Tintentröpfchen beeinflußt wird. Die Erschütterungsempfindlichkeit der Tintenschreibeinrichtung wird dadurch erheblich verringert.

[0008] Das Sperrsieb kann dabei als eine mit kreisförmigen oder mit segmentförmigen Durchbrüchen versehene dünne Platte ausgestaltet sein, die zwischen der Düsenplatte und dem Schreibkopf eingelegt ist.

[0009] In Ausgestaltung der Erfindung kann die Düsenplatte und das Sperrsieb aber auchin einem einzigen Teil vereinigt sein, z.B. als ein galvanoplastisch hergestellter Teil ausgestaltet sein. Damit ist der Vorteil verbunden, daß der bei Verwendung eines separaten Sperrsiebes zwischen diesem und der Düsenplatte auftretende Luftspalt vermieden wird.

[0010] Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Dort zeigen

Fig. 1 einen bekannten Tintenschreibkopf,

Fig. 2 ein Beispiel für das Sperrsieb mit kreisförmigen Durchbrüchen,

Fig. 3 ein Beispiel für das Sperrsieb mit segmentförmigen Durchbrüchen;

Fig. 4 ein Beispiel für die,Integration,des Sperrsiebes mit der Düsenplatte.

[0011] Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 verlaufen im dort dargestellten Schreibkopf 1, der beispielsweise im Gießverfahren hergestellt wird, sechs Tintenkanäle 2, denen jeweils ein piezoelektrisches Antriebselement in Form eines die Tintenkanäle umhüllenden Rohres 3 zugeordnet sind. Auf der einem zu beschreibenden Medium 4 zugewandten Seite, sind die Tintenkanäle 2 mit einer Düsenplatte 5 abgeschlossen, die eine der Anzahl der Tintenkanäle entsprechende Anzahl von Austrittsöffnungen 6 aufweist. Am anderen Ende des Schreibkopfes.1 ist eine Verteilervorrichtung 7 vorgesehen, die über einen Zulaufkanal 8 mit einem hier nicht dargestellten Tintenreservoir in Verbindung steht. Durch eine geeignete, hier nicht näher beschriebene Ansteuerung der piezoelektrischen Antriebselemente 3, wird in den Tintenkanälen 2 eine Stoßwelle erzeugt, die den Ausstoß einzelner Tintentröpfchen aus den Austrittsöffnungen 6 bewirkt. Auf dem Schreibmedium 4, vor dem der Schreibkopf zeilenweise bewegt wird, entsteht somit ein rasterförmiges Schriftbild.

[0012] Dem Ausstoßvorgang geht jeweils eine Ansaugphase voraus, während der Tinte über den Zulaufkanal 8 und die Verteilervorrichtung 7 angesaugt wird. Gleichzeitig damit wird auch in der Austrittsöffnung 6 die Tinte nach innen gesaugt, wobei unter normalen Betriebsbedingungen unter dem Einfluß der Oberflächenspannung der Tinte und der sehr engen Austrittsöffnungen abhängig von kapillaren Effekten ein Abreißen der Tinte an der inneren Kante der Austrittsöffnungen in der Düsenplatte verhindert und ein Einströmen von Luft dadurch vermieden. Unter besonderen Bedingungen, beispielsweise bei Erschütterungen, ist diese Sperrwirkung jedoch nicht immer ausreichend und kontrollierbar. Die erfindungsgemäße Lösung sieht deshalb ein Sperrsieb vor. Ausführungsbeispiele dafür zeigen die Fig. 2 und 3. In beiden Figuren ist jeweils ein Ausschnitt der Düsenplatte 5 mit einer Austrittsöffnung 6 sawie ein Teil des Schreibkopfes mit dem diese Austrittsöffnung zugeordneten Tintenkanal 2 dargestellt. Sowohl im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 als auch im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist das Sperrsieb in Form einer dünnen Platte 9 zwischen dem Schreibkopf 1 und der Düsenplatte 5 angeordnet. Das Sperrsieb 9 kann dabei nach dem gleichen Verfahren galvanoplastisch hergestellt sein wie die Düsenplatte. Es kann zwischen der Düsenplatte und dem Schreibkopf eingeklemmt werden und über Zentrierstifte fixiert sein. Im Bereich der Austrittsöffnung 6 weist das Sperrsieb 9 Durchbrechungen auf, die im Beispiel nach .Fig. 2 kreisförmige Durchbrüche 10, im Beispiel nach Fig. 3 segmentförmige.Durchbrüche 11 sind.

[0013] Die Wirkungsweise des Sperrsiebes ist dabei folgende. Mit zunehmendem Unterdruck der Tinte wird die Tinte immer mehr nach innen in die Austrittsöffnung 6 hineingezogen, d.h. der negative Meniskus der Tintenoberfläche wird immer stärker. Wird dabei die Sperrwirkung der Austrittsöffnung 6 überwunden, so läuft die Tinte bis zum Sperrsieb 9 zurück. Das Sperrsieb 9 mit seinen Öffnungen 10 (Fig. 2) bzw. 11 (Fig. 3), bewirkt nun-eine sprunghafte Erhöhung des Sperrdruckes. Hat z.B. die Austrittsöffnung 6 einen Durchmesser von 80_/u und eine Öffnung 10 bzw. 11 des Sperrsiebes 9 einen Durchmesser von 30_/u, so steigt der Sperrdruck auf etwa das Dreifache an, sobald die eingedrungene Luft das Sperrsieb erreicht. Ist der Sperrdruck des Sperrsiebes 9 überwunden, so fällt der Sperrdruck wieder ab,'während das eingesaugte Luftvolumen un- .ter Ausbildung eines negativen Tintenmeniskusses am inneren Rande des Sperrsiebes 9 erheblich zunimmt. Selbst in diesem ungünstigen Falle reißt die Tinte noch nicht ab. Statt dessen wird im Tintenkanal ein Luftvolumen einer solchen Größe aufgebaut, daß selbst hohe Druckimpulse, wie sie durch Erschütterungen entstehen können, noch abgebaut werden, bevor die Luftblase vor der Öffnung abreißt und somit im Tintenkanal stehen bleibt.

[0014] Steigt der Druck im Tintenkanal wieder an, so wird die Tinte durch die Öffnungen des Sperrsiebes 9 und durch die Austrittsöffnung 6 der Düsenplatte gedrückt, wobei der Druck solange zunimmt, bis der Krümmungsradius des Tintenmeniskus gleich dem halben Durchmesser der Austrittsöffnung ist. Ist dieser Sperrdruck überwunden, so nimmt bei rascher Volumenzunahme der Tinte der Druck wieder ab.

[0015] Die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 2 und 3 sehen eine zwischen dem Schreibkopf und der Düsenplatte eingesetzte dünne Platte als Sperrsieb vor. Diese ist zwar leicht herstellbar, doch läßt sich wegen der extrem kleinen .Abmessungen ein minimaler Luftspalt zwischen Schreibkopf und Düsenplatte nicht immer vermeiden. In Ausgestaltung der Erfindung kann eine weitere Verbesserung dadurch erreicht werden, daß Sperrsieb und Düsenplatte als eine ge-, meinsame Einheit gefertigt und eingesetzt wird. Ein Ausführungsbeispiel dafür zeigt Fig. 4. Hier ist das Sperrsieb mit der Düsenplatte in einem einzigen, beispielsweise nach dem galvanoplastischen Verfahren hergestellten Bauteil 13 integriert. Im Ausführungsbeispiel ist lediglich eine Austrittsöffnung 6 der hier nicht mehr dargestellten Düsenplatte gezeigt, an der sieben Öffnungen 12 des Sperrsiebes enden:

Ansprüche

1. Tintenschreibeinrichtung mit in einem Schreibkopf angeordneten und an einer eine Reihe von Austrittsöffnungen aufweisenden Düsenplatte endenden Tintenkanälen und mit den Tintenkanälen zugeordneten piezoelektrischen Antriebselemente, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen den Tintenkanälen (2) und den Austrittsöffnungen (6) der Düsenplatte (5) ein Sperrsieb (9) angeordnet ist, das je Tintenkanal (2) mehrere Öffnungen (10,11,12) aufweist,
und daß die Öffnungen (10,11,12) symmetrisch zur Austrittsöffnung (6) angeordnet sind und jeweils einen geringeren Querschnitt als diese besitzen.

2. Tintenschreibeinrichtung nach Anspruch 1, d a d ur c h gekennzeichnet , daß das Sperrsieb (9) als dünne Platte zwischen der Düsenplatte (5) und den die Tintekanäle (2) enthaltenden Schreibkopf(1) angeordnet ist.

3. Tintenschreibeinrichtung nach Anspruch 2, d adurch gekennzeichnet , daß das Sperrsieb (9) kreisförmige Durchbrüche (10) besitzt.

4. Tintenschreibeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrsieb (9) segmentförmige Durchbrüche (11) besitzt.

5. Tintenschreibeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Sperrsieb (9) und die Düsenplatte (5) eine Einheit (13) bilden.

6. Tintenschreibeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Einheit (13) galvanoplastisch hergestellt wird.

Zeichnung