DE2624778A1

DE2624778A1 - Tinteausstosskopf

Info

Publication number: DE2624778A1
Application number: DE19762624778
Authority: DE
Inventors: Kyuhachiro Iwasaki
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1975-06-03
Filing date: 1976-06-02
Publication date: 1976-12-09
Also published as: DE2624778B2; US4291316A; DE2624778C3

Description

PATENTANWÄLTE

Ricoh Company, Ltd.

3-6, 1-chome, Hakamagonie, Ota-ku, Tokyo, Japs.n

Tinteausstoßkopf

A. GRÜNECKER

DIPU-ING.

H. KINKELDEY

DR-ING

W. STOCKMAIR

DR-INa-AnEiCALTECHl

K. SCHUMANN

DR RE« KV. ■ CW1..PMYS

P. H. JAKOB

DIK--INC.

G. BEZOLD

DR ".".H "«VT·

8 MÜNCHEN 22

f. LXIMIUANSTRASSE 4-3

2. Juni 1976 P 10 516

Die Erfindung betrifft einen Tinteausstoßkopf, insbesondere für einen Schreiber.

Tintenstrahlschreiber sind zur Verwendung bei Bildfunk-
und Fernschreibanlagen sowie ähnlichen Einrichtungen
entwickelt worden. Bei diesen Schreibern werden Tinte—
tropfen auf ein Schreibpapierblatt ausgestoßen, um
Punkte zu bilden, die Buchstaben oder ähnliche Zeichen
aufbauen. Ein bekannter Tinteausstoßkopf, mit dessen

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TELEFON (OS») 32 38 62

TELEGRAMME MONAPAT

TELEKOP1EREF*

verbesserter Weiterentwicklung sich die vorliegende Erfindung beschäftigt, schließt eine Druckkammer ein. Ein elektrostriktives Element bildet einen Teil der Wand der Druckkammer. Tinte wird in eine Tinteversorgungskamraer eingeleitet, die mit der Druckkammer über eine Tinteversorgungsmündung derart in Verbindung steht, daß beide Kammern mit Tinte gefüllt sind. Eine Tinteausstoßmündung ist in achsialer Richtung in einer Linie zu der Tinteversorgungsmündung ausgerichtet und einem Schreibblatt zugewandt angeordnet. Wenn dem elektrostriktiven Element ein elektrisches Signal geliefert wird, deformiert sich das elektrostriktive Element, um das Volumen der Druckkammer zu verringern. Da die Tinte inkompressibel ist, wird durch die Tinteausstoßmündung Tinte in einer Menge zur Bildung eines Punktes auf das Schreibblatt ausgestoßen, die gleich der Volumenabnahme der Druckkammer ist.

Damit die Tinte in einer geraden Linie nach außen ausgestoßen wird, müssen die Mündungen sehr genau achsial in einer Linie ausgerichtet sein. Diese Ausrichtung ist schwierig, da die Mündungen außerordentlich klein mit einem Durchmesser in der Qrößenordnung von 10 /um sein müssen· Ein derartiger Tinteausstoßkopf ist daher in der Herstellung sehr teuer.

Ziel der Erfingung ist daher ein Tinteausstoßkopf, der die Tinte in einer geraden Linie ausstößt und leichter und billiger als die bekannten Tinteausstoßköpfe herzustellen ist.

Dazu ist der erfindungsgemäße Tinteausstoßkopf gekennzeichnet durch eine Tinteausstoßkammer, eine Tinteausstoßmündung, die mit der Tinteausstoßkammer in Verbindung steht, eine Tinteversorgungskammer, eine Tinteversorgungsmündung, die die Tinteversorgungskammer mit der Tinteausstoßkammer verbindet, einen Tinteeinlaß, der mit der

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Tinteversorgungskammer in Verbindung steht, eine Druckkammer und eine Druckmündung, die die Druckkammer mit der Tinteversorgungskammer verbindet, wobei eine Einrichtung zum Verringern des Volumens der Druckkammer zum Tinteausstoß vorgesehen ist.

Durch die Erfingung wird somit ein Tinteausstoßkopf geliefert, der eine Tinteversorgungskammer, die über achsial in einer Linie zueinander ausgerichtete Mündungen mit einer Druckkammer und einer Tinteausstoß— kammer in Verbindung steht, und eine Tinteausstoßmündung aufweist, die sich von der Tinteausstoßkammer nach außen öffnet, wobei zum Ausstoßen der Tinte ein elektrisches Signal an ein elektrostriktives Element in der Druckkammer gelegt wird.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der zugehörigen Zeichnung näher erläutert.

Figur 1 zeigt eine Längsschnittansicht eines bekannten Tinteausstoßkopfes, mit dessen verbesserter Weiterentwicklung sich die vorliegende Erfindung beschäftigt.

Figur 2 zeigt eine Längsschnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Figur 3 zeigt eine Längsschnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

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Während der erfindungsgemäße Tinteausstoßkopf zahlreichen physikalischen Ausbildungsformen zugänglich ist, was von den äußeren Umständen und den Erfordernissen-der Verwendung abhängt, wurde eine beträchtliche Ansah!- der dargestellten und im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele geprüft und verwandt, wobei sich zeigte, daß alle in einer außerordentlich zufriedenstellenden Weise arbeiteten.

In Figur 1 ist ein bekannter Tinteausstoßkopf-10 dargestellt, der eine innenliegende Druckkammer 12 umschließt· Eine elektrostriktive Platte 14 ist aus zwei Schichten 14 a und 14 b gebildet, wobei die Schicht 14 a die linke Wand der Druckkammer 12 bildet. Elektrische Zuleitungen 16 a und 16 b stehen mit den beiden Schichten 14 a und 14 b der Platte 14 jeweils in Verbindung. Eine Tinteversorgung skammer 18 steht über eine Tinteversorgungsnuindung 20 mit der Druckkammer 12 in Verbindung. Eine Tinteausstoßmündung 22 ist ach si al zur Tinteversorgunskaauner 18 ausgerichtet und öffnet sich nach rechts zu einem nicht dargestellten Kopier- oder Schreibblatt. Die Mündungen 20 und 22 sind sehr klein mit einer Größenordnung von 10 jum und haben im wesentlichen den gleichen Durchmesser. Ein Tinteeinlaß 24 steht über ein Rohr 26 mit einem nicht dargestellten Tintevorratsbehälter in Verbindung.

Die Kammern 12 und 18 sind gewöhnlich mit Tinte gefüllt. Auf das Anlegen eines elektrischen Impulssignals über die Leitungen 16 a und 16 b an die Platte 14 hin, deformiert sich die Platte 14 derart, daß das Volumen der Druckkammer 12 verringert wird. Da Tinte inkompressibel ist, wird Tinte in einer Menge von der Tinteversorgungskammer 18 aus der Ausstoßmündung 2 2 ausgestoßen, die gleich der Verringerung des Volumens der Druckkammer 12 ist.

Obwohl dieser bekannte Tinteausstoßkopf 10 arbeitsfähig ist, müssen die Mündungen 20 und 22 achsial präzise zu-

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einander ausgerichtet sein, da sonst die Tinte von der Ausstoßmündung 22 nicht in gerader Linie nach rechts ausgestoßen wird. Weiterhin führt der beschriebene Aufbau im allgemeinen zu einem nicht gleichbleibenden Tinteausstoß*

Das Enden des elektrischen Signals führt dazu, daß ύί Platte 14 in ihre ursprüngliche Form zurückkehrt u^d daß das Volumen der Druckkammer 12 auf den ursprüngl? ν »an Wert ansteigt. Das hat zur Folge, daß Tinte dur^u den Einlaß 24 in die Versorgungskammer 18 eingesaugt wird. Infolge der geringen Größe der Tinteausstoßöffnung 22 und der zugehörigen Oberflächenspannung und dem Zähflüssig keitswiderstand der Tinte an der Mündung 22 wird keine Luft von außerhalb des Ausstoßkopfes 10 durch die Tinteausstoßmündung 22 in die Tinteversorgungskammer 18 angesaugt .

Die Nachteile des bekannten Tinteausstoßkopfes 10 sind bei dem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Tinteausstoßkopfes 30 überwunden, der eine innenliegende Tinteausstoßkammer 32 umschließt. Eine elektrostriktive Platte 34 besteht aus zwei Schichten 34 a und 34 b, wobei die Schicht 34 a die linke Wand der Ausstoßkammer 32 bildet. Elektrische Zuleitungen 36 a und 36 b stehen mit den beiden Schichten 34 a und 34 b jeweils in Verbindung. Eine Tinteausstoßmündung 38 öffnet sich von der Tinteausstoßkammer 32 nach rechts.

Eine Tinteversorgungskammer 40 steht über eine Tinteversorgunsmündung 42 mit der Tinteausstoßkammer 32 sowie über eine Druckmündung 48 mit einer Druckkammer 46 in Verbindung. Die Mündungen 42 und 48 sind in achsialer Richtung in einer Linie zueinander ausgerichtet und senkrecht zu der Tinteausstoßmündung 38 ausgerichtet. Die Tinteversorgungskanuner 40 steht über einen Einlaß 50 und ein Rohr 52 mit einem nicht dargestellten Tinteversorgungsbehälter in Verbindung.

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Sine elektrostriktiv-^ Platte 54 besteht aus zwei Schichten 54 a und 54 fc, wobei die Schicht 54 a die untere Wand der Druckkammer.46 bildet. Elektrische Zuleitungen 56 e und 56 b stehen jeweils mit den Schichten 54 a und 54 b in Verbindung.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Mündungen 42 und 48 größer als die Tinteausstoßmündung 38 ausgebildet und können daher sehr viel einfacher hergestellt werden. Auch ist die achsiale Ausrichtung der Mündungen 42 und 48 längst nicht von der kritischen Bedeutung, die sie bei dem bekannten Ausführungsbeispiel hat. Die Mündung 42 und/oder die Mündung 48 kann/können daher von der Achse abweichen.

Während des Betriebes wird über die Leitungen 36 a, 36 b_T 56 a und 56 b jeweils ein elektrisches Impulssignal an die Platten 34 und 54 gelegt, was zu einer Deformation der Platten 34 und 54 und zu einer Verringerung der Volumina der Tinteausstoßkammer 32 und der Druckkammer 46 jeweils führt. Die Verringerung des Volumens der Tinteausstoßkammer 32 hat zur Folge, daß Tinte aus der Tinteaus— stoßmündung 38 ausgestoßen wird. Durch die Verringerung des Volumens der Druckkammer 46 wird ein Abfall des angestiegenen Druckes in der Ausstoßkammer 32 verhindert.

Auf das Enden des elektrischen Impulssignals hin, steigen die Volumina der Tinteausstoßkammer 32 und der Druckkammer 46 auf ihre ursprünglichen Werts an, wodurch Tinte durch die Tinteversorgungskammer 40,den Einlaß 50 und das Rohr 52 eingesaugt wird. Da der Durchmesser der Tinteversorgungsmündung 42 größer als der der Tinteausstoßmündung 38 ist und somit die Oberflächenspannung und der Zähflüssigkeitswiderstand an der Tinteausstoßmündung 38 größer als an der Tinteversorgungsmündung 42 sind, tritt keine Luft durch die Tinteausstoßmündung 38 in die Tinteausstoßkammer 32 ein. Die Abfallzeit des elektrischen Impulssignals ist auch vorzugsweise länger als seine Anstiegszeit, so daß die Kammern 32, 40 und 46 relativ allmählich gefüllt werden.

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Es ist darauf hinzuweisen, daß die Mündungen 42 und 48 nicht auf die in Figur 2 dargestellten Mündungen beschränkt sind, wenn die Tinteausstoßkammer derart mit der Druckkammer 46 in Verbindung steht, daß die Verringerung des Volumens der Druckkammer 46 einen Abfall des angestiegenen Druckes in der Ausstoßkammer 32 verhindert·

In Figur 3 ist ein zweites, allgemein mit 60 bezeichnetes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Tinteausstoßkopfes dargestellt, der eine innenliegende Tinteausstoßkammer 62 umschließt. Eine Tinteausstoßmündung 64 öffnet sich von der Tinteausstoßkammer 62 nach außen. Eine Tinteversorgungskammer 65 steht über eine Tinteversorgungsmündung 68 mit der Tinteausstoßkammer 62 und gleichfalls über eine Druckmündung 72 mit einer Druckkammer 70 in Verbindung. Eine elektrostriktive Platte 74 besteht aus zwei Schichten 74 a und 74 b, wobei die Schicht 74 a die linke Wand der Druckkammer 70 bildet. Elektrische Zuleitungen 76 a und 76 b stehen jeweils mit den beiden Schichten 74 a und 74 b in Verbindung. Die Mündungen 68 und 72 sind achsial in einer Linie zueinander und zu der Tinteausstoßmündung 64 ausgerichtet. Die Mündungen 68 und 72 befinden sich jedoch um die Länge der Tinteausstoßkammer 62 im Abstand von der Tinteausstoßmündung 64.

Während des Betriebes wird ein elektrisches Impulssignal, das vorzugsweise merklich größer als das bei dem Ausfiihrungsbeispiel von Figur 2 verwandte elektrische Impulssignal ist, über die Leitungen 76 a und 76 b an die Platte 74 gelegt. Die Platte 74 deformiert sich, um das Volumen der Druckkammer 70 zu verringern und durch die Tinteausstoßmündung 64 Tinte auszustoßen. Das Enden des elektrischen Impulssignals bewirkt, daß die Platte 74 in ihre ursprüngliche Form zurückkehrt und daß das Volumen der Druckkammer 70 auf seinen ursprünglichen Wert ansteigt, um Tinte in die Kammern 62, 66 und 70 einzusaugen. Obwohl eine richtige Ausführung des Tinteausstoß-

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kopfes'70 bereits ausschließt, daß Luft durch die Tinteausstoßmündung 64 in die Tinteausstoßkammer 62 eingesaugt wird und zwar selbst dann, wenn Luft infolge äußerer Druckwellen oder äußerer Störgeräusche in die Tinteaus— stoßkamtner 62 gedrückt wird, wird die Luft von der Ausstoßlcanuner 62 durch die Tinteausstoßmündung 64 bei einem anschließenden Tinteausstoßvorgang ausgeblasen.

Durch die Erfindung wird somit ein Aufbau geliefert, bei dem Tinte von einer relativ großen Ausstoßkamin er infolge eines Anstiegs des Druckes in der Tinteausstoßkammer durch eine Tinteausstoßmündung ausgestoßen wird, wobei die Tinteversorgungseinrichtung von der Tinteausstoßeinrxchtung getrennt bzw. isoliert ist. Es ist daher möglich, den Tinteausstoßkopf mit einem relativ geringen Genauigkeitsgrad herzustellen und dennoch einen gleichbleibenden und in einer geraden Linie erfolgenden Tinteausstoß zu erhalten.

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Claims

Patentansprüche

1. Tinteausstoßkopf, gekennzeichnet durch *-' eine Tinteausstoßkammer (32,62), eine Tinteausstoßmündung (38, 64), die mit der Tinteausstoßkammer (32,62) in Verbindung steht, eine Tinteversorgungskammer (40,66), eine Tinteversorgungsmündung (42,68), die die Tinteversorgungskammer (40,66) mit der Tinteausstoßkammer (32,62) verbindet, einen Tinteeinlaß (50), der mit der Tinteversorgungskammer (40,66) in Verbindung steht, eine Druckkammer (46,70) und eine Druckmündung (48,72), die die Druckkammer (46,70) mit der Tinteversorgungskammer (40,66) verbindet, wobei eine Einrichtung (54,74) zum Verringern des Volumens der Druckkammer (46,7O) zum Tinteausstoß vorgesehen ist.

2. Tinteausstoßkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tinteversorgungsmündung (42,68) und die Druckmündung (48,72) in einer Linie zueinander ausgerichtet sind.

3. Tinteausstoßkopf ncich Anspruch 2, dadurch.gek enn ζ ei chnet, daß die Tinteausstoßmündung (64) mit der Tinteversorgungsmündung (68) und der Druckmündung (72) achsial in einer Linie ausgerichtet ist.

4. Tinteausstoßkopf nach Anspruch 2, dadurch g e k ennzei chnet, daß die Tinteausstoßmündung (38) senkrecht zu der Tinteversorgungsmündung (42) und der Druckmündung (48) ausgerichtet ist.

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5. Tinteausstoßkopf nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (34) zum Verringern des Volumens der Tinteausstoßkammer (32) für den Tinteausstoß.

6. Tinteausstoßkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (54,74) zum Verringern des Volumens der Druckkammer(46,70) ein elektrostrxktives Element (54a, 54b, 74a, 74b) enthält.

7. Tinteausstoßkopf nach Anspruch 5,dadurch ge~ kennzei chnet, daß die Einrichtung (54) zum Verringern des Volumens der Druckkammer (4b) und ate Einrichtung (34) zum Verringern des Volumens der Tinteausstoßkammer (32) elektrostriktive Elemente (54a, 54b, 32a, 32b) jeweils enthalten.

8. Tinteausstoßkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tinteversorgungsmtindung (42,68) und die Druckmündung (48,72) größer als die Tinteausstoßmündung (38,64) ausgebildet sind.

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