DE2261734B2

DE2261734B2 - Tintenstrahlaufzeichnungsgeraet

Info

Publication number: DE2261734B2
Application number: DE19722261734
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kanagawa Ishii (Japan)
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1971-12-25
Filing date: 1972-12-16
Publication date: 1977-02-10
Also published as: US3805276A; DE2261734C3; DE2261734A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Tintenstrahlaufzeiehnungsgerät zum Aufzeichnen von Buchstaben oder dergleichen Zeichen mittels aus einer Düse ausgetriebener Tinte, die über einen Kanal unter Druck aus einem Tintenvorrat zuführbar ist.

Aus der DT-OS 22 62 107 ist ein Tintenstrahlmatrixdrucker mit einem Piezokristallwandler pro Druckdüse bekannt, der es gestattet, durch impulsartige Erregung der einzelnen Piezokristallwandler feine Tintenpunkte auf dem Papier zu erzeugen und damit ein Punktniatrixdruckverfahren durchzuführen. Bei diesem Tintenstrahlmatrixdrucker sind die Düsen mit einem einen Vorratsbehälter für die Tinte darstellenden Verteiler verbunden, welcher eine Luftblasenkammer enthält, die die Aufgabe hat, Druckschwankungen innerhalb des Verteilers zu regulieren und inkompressible Flüssigkeitsdruckwellen durch Kompression ihres Luftvolumens zu absorbieren. In dieser Luftblasenkammer werden zwar von der Tinte mitgeführte Lufteinschlüsse aus der Tinte entfernt, doch muß in der Luftkammer stets ein bestimmter Druckwert aufrechterhalten werden, um ihre Pufferwirkung zu erhalten. Bei einem anderen aus der US-PS z5 5b 550 bekannten wärmeempfindlichen Matrixdrucker sind die Diisen mit einem Tintentank und einer parallel dazu liegenden Überlaufleitung verbunden, an der ein schwacher Unterdruck liegt und die wahlweise durch ein Ventil verschlossen werden kann. Bei diesem Gerät sind keine besonderen Vorkehrungen zur Entfernung von Lufteinschlüssen in der Tinte vorgesehen.

Bei einem Tintenstrahlaufzeiehnungsgerät der hier betrachteten Art wird intermittierend aus einem Tintentank unter Druck zugeführte Tinte in feinen Partikeln durch eine Düse ausgetrieben, die einen Innendurchmesser von ungefähr 1/10 mm aufweist, wobei die Tinte der Einwirkung eines elektrischen Hochspannungsfeldes ausgesetzt wird und die Sprührichtung der Tintenpartikeln durch ein Ablenksystem derart gesteuert wird, daß die Partikeln zum Druck von S Buchstaben oder dergleichen aui ein Blatt Aufzeichnungspapier geleitet werden. Um einen gestochen srharfen und stabilen Druck mit diesen Geräten tu erzielen, ist es erforderlich, daß die aus der Düse ausgetriebenen Tintenpartikeln in der richtigen Größe

ίο und in genau bestimmten Zeitintervallen austreten.

Es tritt jedoch häufig auf, daß Luft in der Tinte mitgeführt wird, die in einer zur Versorgung der Düse mit unter Druck stehender Tinte dienenden Pumpe oder in einem Tintentank enthalten ist, aus dem Tinte der

is Tmtenpumpe zugeführt wird. Wenn außerdem der Tintentank von einer aus einem dünnen Gummifilm bestehenden Patrone gebildet wird, wirkt sich der von der Pumpe erzeugte Unterdruck bis in das Innere der Patrone aus, wodurch Luft durch den dünnen Gummi-

ao film in die in der Patrone enthaltene Tinte eingesaugt wird. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, daß während des Pumpenbetriebes Luft in die Tinte gelangt. Die in die Tinte eintretende Luftmenge ist an sich äußerst gering.

Da jedoch die Düse einen sehr kleinen Innendurchmesser aufweist, führt die in der Tinte mitgeführte Luft dazu, daß die Strömung in dem aus der Düse austretenden Tintenstrahl unterbrochen wird. Außerdem würde eine in dem Tintenkanal vorhandene Luftschicht zu Unregelmäßigkeiten in dem Tintenförderdruck führen, womi» die Tintenpartikeln aus der Düse nicht unter stabilen Bedingungen in vorbestimmten Intervallen austreten. Dies hat zur Folge, daß sich kein scharfer und genauer Druck der Buchstaben oder dergleichen auf dem Aufzeichnungspapier ergibt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabt zugrunde, ein Tintenstrahlaufzeiehnungsgerät zu schaffen, bei dem ein Mitführen von Luft in der der Düse zugefügten Tinte ausgeschlossen ist und stabile Druckbedingungen gewährleistet sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Tintenstrahlaufzeiehnungsgerät gemäß der crfindung dadurch gekennzeichnet, daß es einen zwischen einer Timenpumpe und der Düse angeordneten Tinten-Zwischenbehälter auf-

weist, der mit einem mit einer öffnung versehenen Endteil von zumindest einem Teil von einer die Tinte mit Druck beaufschlagenden Tintenpumpe zu der Düse führenden Druckleitung aus nach oben weisend angeordnet ist, und daß über dem Tinten-Zwischenbehälter ein Hilfstintenbehälte'- sich befindet, der mit der öffnung des Tinien-Zwischenbehälters über ein erstes Ventil verbunden ist. welches während der Nichtdruckperioden jeweils geöffnet und während der Druckperioden jeweils geschlossen ist.

Bei dem neuen Tintenstrahlaufzeiehnungsgerät wird in dem Tintenkanal zwischen der Tintenpumpe und der Düse etwa vorhandene Luft zuverlässig entfernt, während andererseits ausgeschlossen ist, daß der Pumpendruck während der Druckperiode durch die zu dem Tinten-Zwischenbehälter mitgeführte Luft aufgenommen wird. Dadurch, daß das dem Tinten-Zwischenbehälter zugeordnete er&te Ventil während der Nichtdruckperioden jeweils geöffnet und während der Druckperioden jeweils geschlossen ist, wird erreicht, daß im geöffneten Zustand des Ventiles, d. h. während der Nichtdruckperioden, der Luftaustritt aus dem Tintenkanal erfolgt und zu Beginn der jeweils nächstfolgenden Druckperiode die angestrebte Luftfrei-

heil in dem Tinten-Zwischenbehälter gewährleistet ist Oberhalb des Tinten-Zwischenbehälters kann sich somit lediglich allenfalls während der Druckperiode eine kleine unschädliche Luf unenge ansammeln.

In einer vorteilhaften Ausführungs-iorm kann die Anordnung derart getroffen sein, daß zwischen der Tintenpumpe und einem die Tintenpumpe mit Tinte versorgenden Tintentank sowie zwischen der Tintenpumpe und der Düse jeweils ein zweites bzw drittes Ventil liegt und daß das zweite und dritte Ventil bei geöffnetein oder geschlossenem ersten Ventil geschlossen bzv/. geöffnet sind. Durch diese Maßnahme ist Vorsorge getroffen, daß auch bei Druckbeginn keine Unscharfe auftreten kann oder der Druckvorgang nicht sofort einsetzt

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt Es zeigt

F i g. 1 ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät gemäß der Erfindung in einer ersten Ausführungsfcrm in schematicher Darstellung teilweise im Schnitt in einer Seitenansicht,

F i g. 2 ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät gemäß der Erfindung in einer zweiten Ausführungsform in schematischer Darstellung in einer Seitenansicht und

F1 g. 3 ein Diagramm zur Veranschaulichung der gegenseitigen zeitlichen Abhängigkeit der Betätigung der Ventile des Gerätes nach F i g. 2.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung wird von einer Tintenpumpe 11 Tinte aus einem Tintentank 12 abgesaugt und unter Druck durch einen ersten Tintenkanal 13 gefördert. Ein den ersten Tmtenkanal bildendes Rohr weist einen Innendurchmesser von beispielsweise 1 - 2 mm auf. Am vorderen Ende des ersten Tintenkanals ist ein Tinten-Zwischenbehälter 14 angeordnet, von dem zumindest ein Teil nach oben ragt. Dieser Tinten-Zwischenbehälter besteht aus einem Rohr, das einen Innendurchmesser von beispielsweise 2-3 mm aufweist. Unterhalb des Tinten-Zwischenbehälters 14 ist ein zweiter Tintenkanal 15 vorgesehen, der einen Innendurchmesser von beispielsweise 1 - 2 mm aufweist und derart angeordnet ist. daß er mit einer Bodenöffnung des Tinten-Zwischenbehälters 14 in Verbindung steht. An dem äußeren Ende des zweiten Tintenkanals 15 ist eine Düse 16 angefügt. Wenn der im weiteren noch zu beschreibende Hilfstintenbehälter nicht benützt wird, wird der Oberteil 'des Tinten-Zwischenbehälters 14 geschlossen gehalten. Bei dieser Vorrichtung wird Tinte unter Druck von der Tintenpumpe 11 durch den ersten Tintenkanal 13 zu dem Tinten-Zwischenbehäiter 14 gefördert, von wo aus Tinte durch den zweiten Tintenkanal 15 zu der Düse 16 gelangt, aus der die Tinte ausgetrieben wird. Wie bereits erwähnt, wird die Tinte unter der Wirkung eines Hochspannungsfeldes in kleinen Partikeln abgegeben und sodann zum Druck von Buchstaben oder dergleichen durch ein Ablenksystem abgelenkt. Die diesen Verfahrensschritten zugeordneten Teile des Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes sind nicht veranschaulicht. Die Luft, die zufällig in der unter Druck von der Tintenpumpe 11 geförderten Tinte enthalten ist, wird von der Tinte beim Eintritt in den Tinten-Zwischenbehälter 14 getrennt und in seinem oberen Teil gesammelt. Demgemäß wird lediglich luftfreie Tinte der Düse 16 zugeleitet, wodurch verhütet wird, daß die Tintenströmung durch die mögliche Anwesenheit von Luft unterbrochen oder der Druck mit dem die Tinte ausgetrieben wird, wegen der Anwesenheit solcher Luft aestftrt wird. Buchstaben oder dergleichen können somit gestochen scharf unter stabilen Bedingungen gedruckt werden.

Wenn es auch möglich ist, größere Lufünengen dadurch einzuschließen, daß das Volumen des Tinten-Zwi-schenbehälters 14 vergrößert wird, so ist damit doch tin Nachteil insoweit verbunden, daß bei der Ansammlung eines größeren Luftvoluwens im oberen Teil des Tinten-Zwischenbehälters 14 der Förderdruck der Tintenpumpe 11 teilweise in einer derart angesammelten Luftschicht aufgenommen wird, wodurch der glatte, kontinuierliche Tintenaustrieb aus der Düse eine Störung erfährt Die einfache Anordnung eines solchen Tinten-Zwischenbehälters würde somit bei der Erzielung einer guten Druckqualität über längere Zeitspannen zu Schwierigkeiten führen. Um nun ein gestochen scharfes Druckbild über eine längere Zeitspanne zu erreichen, wird vorgeschlagen, ein Verfahren anzuwenden, das, wie in F i g. 1 veranschaulicht einen Hilfstintenbehälter 19 verwendet der mit Tinte 18 gefüllt oberhalb des Tinten-Zwischenbehälters 14 angeordnet ist, wobei zwischen den Hilfstintenbehälter 19 und den Tinten-Zwischenbehälter 14 ein Ventil 17 vorgesehen ist. Das Ventil 17 wird während des Tintenaustriebs aus der Düse beim Drucken geschlossen gehalten und während einer Nichtdruckperiode geöffnet, so daß die in dem oberen Teil des Tinten-Zwischenbehälters 14 angesammelte Luft in den Hilfstintenbehälter 19 entweichen kann. Das Ventil 17 kann zum Beispiel in Gestalt eines elektromagnetischen Ventils ausgebildet sein, das in Abhängigkeit des Wirksamwerdens der Kraftquelle eines Aufzeichnungsgerätes betätigt wird. Bei diesem Verfahren bleibt das Ventil 17 während der Druckperiode geschlossen, wodurch erreicht wird, daß luftfreie Tinte, genauso wie in dem FaI¹, in dem lediglich der Tinten-Zwischenbehälter 14 vorgesehen ist, der Düse 16 mit konstantem Druck zugefördert wird. Daneben wird aber, wenn das Drucken unterbrochen oder die Kraftquelle abgeschaltet wird, das Ventil 17 geöffnet, um der Luft die sich in dem oberen Teil des Tinten-Zwischenbehälters 14 angesammelt hat, zu gestattten, in den Hilfstintenbehälter 19 zu entweichen, wo sie in dem Oberteil 20 zurückgehalten wird. Bei dieser Anordnung wird somit im Oberteil des Tinten-Zwischenbehälters 14 lediglich die während einer fortlaufenden Druckperiode eingeschlossene Luft zurückgehalten, wobei die in dieser Weise in dem Tinten-Zwischenbehälter 14 zurückgehaltene Luft in dem Augenblick, in dem der Druckvorgang zu Ende geht, sofort in den Hilfstintenbehälter 19 überführt wird. Selbst wenn sich somit eine große Luftmenge in dem Tinten-Zwischenbehälter 14 ansammelt, wird die Luft sofort in den Hilfstintenbehälter 19 überführt, worauf das Ventil 17 geschlossen wird, um ein Rückströmen der Luft aus dem Hilfstintenbehälter 19 zu verhüten. Der Förderdruck der Tintenpumpe 11 wird damit, wenn die Tintenpumpe das nächste Mal betätigt wird, nicht von der Luft aufgenommen, die sonst in dem Tinten-Zwischenbehälter 14 zurückgeblieben wäre, wodurch erreicht wird, daß der Düse 16 lediglich luftfreie Tinte mit konstantem Druck zugefördert wird. Der Hilfstintenbehälter 19 braucht lediglich ein Volumen von etwa 5 ecm zu haben. Die Anordnung eines solchen Hilfstintenbehälters 19 mit diesem Volumen gestattet ein gestochen scharfes und stabiles Drucken, ohne daß es notwendig wäre, während einer Zeitspanne von sogar 5-7 Jahren Luft aus ihm abzulassen.

Die in F i g. 2 dargestellte Vorrichtung ist gegenüber jener nach F i g. 1 abgewandelt. Die Teile der Vorrich-

tung nach F i g. 2, die gleich sind , mit jenen der Ausführungsform nach Fig. 1 sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet Die Ausführungsform nach F i g. 2 verfügt über ein zweites Ventil 23, das in einem Tintenkanal 22 zwischen dem Tintentank 12 und der Tintenpumpe 11 angeordnet ist, während ein erstes oder das bereits erwähnte Ventil 17 zwischen dem Tinten-Zwischenbehälter 14 und dem Hilfstintenbehälter 19 Hegt und ein drittes Ventil 24 in dem Tintenkanal zwischen der Tintenpumpe 11 und der Düse 16 angeordnet ist Außerdem ist oberhalb des Tintentankes 12 eine Tintenpatrone 25 vorgesehen, die Tinte in den Tintentank 12 liefert Das zweite und das dritte Ventil 23 bzw. 24 bleiben während des Tintenaustriebs aus der Düse 16 geöffnet d. h. während einer Druckperiode; sie sind während der Zeit in der keine Tinte ausgetrieben wird, d. h. während einer Nichtdruckperiode geschlossen. Umgekehrt wird das erste Ventil 17 geöffnet sowie das zweite und das dritte Ventil 23 bzw. 24 geschlossen werden; es wird in dem Augenblick geöffnet, in dem diese geschlossen werden. Diese Ventile können zum Beispiel als elektromagnetische Ventile ausgebildet sein, die durch elektrische Signale eines Aufzeichnungsgerätes betätigt sind.

Findet der Druckvorgang durch ein solches Aufzeichnungsgerät statt so werden das zweite und das dritte Ventil 23 bzw. 24 durch ein elektrisches Signal geöffnet, welches einen von diesem Gerät gelieferten Druckbefehl darstellt (die Periode A der F i g. 3 während der das erste Ventil 17 geschlossen bleibt). Aus der Tintenpatrone 25 strömt Tinte in den Tintentank 12, von wo aus die Tinte durch die Pumpe 11 durch das zweite Ventil 23 und den Tintenkanal 22 gelangt. Wenn die von einem nicht dargestellten Motor angetriebene Pumpe 11 einen Druck erzeugt wird Tinte durch den ersten Tintenkanal in den Tinten-Zwischenbehälter 14 gefördert Die Luft, die zufällig in dieser Tinte eingeschlossen ist wird in dem Tinten-Zwischenbehälter entfernt und in dessen oberen Teil gesammelt Auf diese Weise wird lediglich luftfreie Tinte unter Druck durch das dritte Ventil 24 der Düse 16 zugeführt um aus dieser ausgetrieben zu werden. Die ausgetriebene Tinte wird durch ein elektrisches Feld abgelenkt das durch ein von einem nicht dargestellten Signalgenerator erzeugtes, zum Drucken von Buchstaben oder dergleichen geeignetes Drucksignal erzeugt wird.

Wenn der Druckvorgang zu Ende ist oder eine aufgebrauchte Tintenpatrone 25 durch eine neue ersetzt wird, werden das zweite und das dritte Ventil 23 bzw. 24 geschlossen, während das erste Ventil 17 geöffnet wird (Periode 8 der Fig.3). In der Pumpe 11 and der Tintenpatrone 25, weiche beispielsweise aus Gummi besteht, wird ein Unterdruck erzeugt, wenn die darin enthaltene Tinte über einen vorbestimmten Grenzwert hinaus abgesaugt wird, worauf die Tintenpatrone sich zusammenzieht. Dieser evakuierte Zustand der Pumpe 11 wird durch das Schließen des zweiten Ventiles 23 aufrechterhalten, worauf verhütet wird, daß Luft beim Austausch der aufgebrauchten Tintenpatrone 25 durch eine neue Tintenpatrone in die Pumpe 11 eindringen kann. Wird das zweite Ventil 23 zum nächsten

ίο Druckvorgang geöffnet, so strömt Tinte in die Pumpe 11 ein, um diese aus dem evakuierten Zustand in den normalen Betriebszustand zu überführen. Selbst wenn die in den Kanal zwischen der Pumpe 11 und der Düse 16 eingebrachte Tinte einer äußeren Schockwirkung

ausgesetzt oder infolge einer Änderung der Temperatur oder des Atmosphärendruckes eine Expansion erfährt, wird verhütet, daß Tinte an der Düsenspitze zurückgehalten wird, oder die an der Düsenspitze befindliche Tinte abtropft und das Innere des Aufzeichnungsgerätes

ίο verschmutzt weil das dritte Ventil 24 unmittelbar nach dem Druckvorgang geschlossen wird. Die Wirkung des ersten Ventiles 17, das während einer Druckperiode geschlossen und während einer Nichtdruckperiode geöffhet ist, wurde bereits erläutert so daß eine nochmalige Beschreibung sich erübrigt

bekannte Tintenstrahlaufzeichnungsgeräte leiden oft unter dem Nachteil, daß bei der Wiederbenutzung des Gerätes Luft in den Tintenkanal eindringt oder die Tinte von der Düse zurückgesaugt wird, so daß die Düse nicht genügend Tinte zum Druckvorgang abgibt was ein unscharfes Drucken oder den Umstand zur Folge hat daß der erste Buchstabe oder dergleichen überhaupt nicht gedruckt werden; außerdem kann die zufälligerweise an der Düsenspitze befind'iche Tinte abtropfen und das Innere des Aufzeichnungsgerätes verschmutzen. Das neue Tintenstrahlaufzeichnungsgerät hat diesen Schwierigkeiten dadurch abgeholfen, daß drei Ventile und eine Vorrichtung zur Entfernung der in der Tinte eingeschlossenen Luft vorgesehen sind.

Die aus der Düse ausgetriebene Tinte wird daraufhin durch ein elektrisches Feld abgelenkt, welches von einem von dem Signalgenc-rator eines Aufzeichnungsgerätes zum Drucken von Buchstaben oder dergleichen gelieferten Signal erzeugt wird. In diesem Falle ist es möglich, eine Anzahl von Aufzeichnungsgeräten vorzusehen und diese gleichzeitig in dem Sinne zu betreiben, daß Teile einer Anzahl von Buchstaben oder dergleichen von jedem Gerät gedruckt werden, in dem diese Mehrfach-Aufzeichnungsgeräte relativ zu einem Aufzeichnungspapier verschoben werden, wodurch sich ein sehr wirkungsvoller Drockvorgang ergibt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Tintenstrahlaufzeiehnungsgerät zum Aufzeichnen von Buchstaben oder dergleichen Zeichen mittels aus einer Düse ausgetriebener Tinte, die über einen Kanal unter Druck aus einem Tintenvorrat zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß es einen zwischen einer Tintenpumpe (11) und der Düse (16) angeordneten Tinten-Zwischcnbehälter (14) aufweist, der mit einem mit einer öffnung versehenen Endteil von zumindest einem Teil von einer die Tinte mit Druck beaufschlagenden Tintenpumpe (11) zu der Düse (16) führenden Druckleitung aus nach oben weisend angeordnet ist, und daß über dem Tmten-Zwischenbehälter (14) ein HilfstintfsibehäUer (19) sich befindet, der mit der öffnung des Tmten-Zwischenbehälters (14) über ein erstes Ventil (17) verbunden ist welches während der Nichtdruckperioden jeweils geöffnet und während der Druckperioden jeweils geschlossen ist.

2. Tintenstrahlaufzeiehnungsgerät nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Tintenpumpe (11) und einem die Tintenpumpe (11) mit Tinte versorgenden Tintentank (12) sowie zwischen der Tintenpuntpe (11) und der Düse (16) jeweils ein zweites bzw. drittes Ventil (23, 24) bei geöffnetem oder geschlossenem erstem Ventil (17) geschlossen bzw. geöffnet sind.