DE2835567A1

DE2835567A1 - Vorrichtung zur anregung von fluessigkeitsstrahlen in einem tintenstrahldruckkopf

Info

Publication number: DE2835567A1
Application number: DE19782835567
Authority: DE
Inventors: E J Doyle Kenworthy
Original assignee: Mead Corp
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1977-08-15
Filing date: 1978-08-14
Publication date: 1979-03-01
Also published as: GB2002292B; JPS5842832B2; NL180987C; FR2400433B1; CA1106898A; FR2400433A1; US4107699A; JPS5449139A; NL180987B; GB2002292A; IT1160591B; NL7808342A; DE2835567C2; IT7868906A0

Description

Patentanwälte

Dipl.-Ing. Dlpl.-Chem. Dlpl.-Ing.

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsbergerstrasse 19

8 München 60

• Unser Zeichens M 1440 10»August 1978

THE MEAD CORPORATION
Mead World Headquarters
Courthouse Plaza Northeast
Dayton, Ohio 45463 , V.St₀A.

Vorrichtung zur Anregung von Flüssigk©itsstrahl©n in einem Tintenstrahldmekkopf

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet d©s Drückens mittels Tint@ntröpfch©nstrahles und insbssondera auf eine Anregungsplatte für die V©rwendung in einem Tintenstrahldrucker s wie er beispielsweise in dar US-PS 3 882 508 beschrieben ist.

Wie in dieser Patentschrift ausgeführt ist₉ können Tisten·= strahlen so angeregt werden,, daß si© kontrolliert in einzelne Tröpfchen aufspalten indem an die eigentlich© Lochplatte eine geeignete akustisch© Energie angelegt xvird. Die Lochplatte ist mit einem Plattenhaltsr verbunden,, der eine längliche öffnung aufw@±st₉ deren Breit® mit dem Abstand von der Stell© abnimmt_p an d©r dia Lochplatte angeregt wird. Wenn die Lochplatt© richtig mit Schw/Ba

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Lochplattenhalter verbunden ist, wird die akustische Energie auf den Bereich innerhalb der Öffnung begrenzt, was auf die effektive größere Masse des Lochplattenhalters längs der Ränder der Öffnung zurückzuführen ist. Das Schmälerwerden der öffnung ist so berechnet, daß die Dämpfung der akustischen Energie so verschoben wird, daß die Amplitude zur Erzielung einer gleichmassigen Anregung der Tintenstrahlen konstant bleibt.

Als Alternative kann auch die Tintenmasse innerhalb des Aufzeichnungskopfes angeregt werden. Dies kann beispielsweise dadurch erzielt werden, daß die Lochplatte über das Strömungsmittel direkt mit einer ihr gegenüberliegenden Druckplatte gekoppelt wird. Die akustische Energie wird auch hier dann am besten ausgenutzt, wenn sie auf das Gebiet der anregenden Platte beschränkt ist, die mit der Tintenmasse in Kontakt steht.

Wie zu erkennen ist, sind die geschilderten Konstruktionen empfindlich für die Art und die Qualität der Verbindung zwischen der Anregungsplatte und der vom Tintenstrahldruckkopf gebildeten Masse. Wenn die Verbindung unregelmässig oder schwach ist, geht akustische Energie durch die Berührungsfläche verloren. Auch unerwünschte Reflexionen oder andere Störungen der richtigen Anregung der Tintenstrahlen können daraus resultieren. Eine direkte Anregung der Verbindung kann diese auch ermüden und schwächen.

Daher wird ein Aufbau benötigt, der die akustische Energie von der Verbindung trennt und die akustische Energie unabhängig und unbeeinflußt von der Verbindung

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zwischen der Anregungsplatte und der Masse des Tintenstrahlaufzeichnungskopfs innerhalb der Anregungsplatte festhält.

Mit Hilfe der Erfindung wird dies erreicht, indem eine Anregungsplatte geschaffen wird, die in ihrer Längsrichtung einen flexiblen Kanal aufweist, wobei Abschnitte der Platte zu beiden Seiten des Kanals in Längsrichtung kontinuierliche, dickere und somit steifere und massivere Randbereiche bilden. Der ziemlich sprunghafte Übergang hinsichtlich der Masse und der Steifheit zwischen dem dünneren Mittelabschnitt der Platte und den dickeren Randbereichen der Platte an den Seiten des Kanals bildet eine Schallsperre, die die akustische Energie reflektiert und auf den Bereich innerhalb des Kanals begrenzt. Die Platte wird dann an den äußeren dickeren Seitenbereichen mit dem Verteileranschluß des Aufzeichnungskopfs verbunden. Da die akustische Energie auf den Bereich innerhalb des Kanals begrenzt ist, sind die Energie und die Verbindung wirksam voneinander entkoppelt.

Mit Hilfe der Erfindung soll also eine verbesserte Anregungsplatte für die Verwendung in einem Tintenstrahldruckkopf geschaffen werden. Diese Anregungsplatte soll einen flexiblen Mittelkanal in ihrer Längsrichtung aufweisen. Dabei sollen die an den Seiten des Kanals liegenden Abschnitte der Platte in Längsrichtung verlaufende kontinuierliche, dickere und somit steifere und massivere Randbereiche bilden. Außerdem sollen diese steiferen und massiveren Randbereiche eine Schallsperre bilden, die die akustische Energie auf den dünneren Mittelabschnitt der Platte begrenzt. Diese Begrenzung der akustischen Energie auf den Bereich

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innerhalb des Kanals erfolgt unabhängig und im wesentlichen unbeeinflußt von der Verbindung zwischen der Anregungsplatte und dem Druckkopf. Diese Eigenschaften sollen in einer einfachen, billigen, vielseitigen und zuverlässigen Anordnung verwirklicht werden, die sich für eine Vielzahl von Anwendungsfällen auf dem Gebiet des Tintenstrahldruckens eignet.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigen:

Fig.1 einen herkömmlichen Tintenstrahldruckkopf,

Fig.2 einen Schnitt durch einen Tintenstrahldruckkopf, der dem Tintenstrahldruckkopf von Fig.1 gleicht, wobei jedoch die Lochplatte eine nach der Erfindung ausgebildete Anregungsplatte ist,

Fig.3 eine Draufsicht auf die in Fig.2 dargestellte Platte und

Fig.4 einen Schnitt zur Veranschaulichung einer Ausführungsform, in der eine anregende Druckplatte gemäß der Erfindung benutzt wird.

Der in Fig.1 dargestellte Tintenstrahldruckkopf 10 gleicht im wesentlichen dem in der US-PS 3 882 508 dargestellten Druckkopf. Dieser Druckkopf entält eine längliche Lochplatte 11, die mit Hilfe eines (nicht dargestellten) Anregungsorgans so angeregt wird, daß gleichnjässige Tröpfchen 12 aus einer Aufzeichnungsflüssigkeit erzeugt werden. Die Tröpfchen werden dadurch erzeugt, daß eine Reihe von Biegewellen erzeugt ^%wird, die längs der Platte wandert und Aufzeichnungsflüssig-

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keitsstrahlen anregt, die unter einem ausreichenden Druck aus Löchern 14 austreten, die längs zwei Linien in der Lochplatte 11 angeordnet sind. Die Strahlen werden aus einem gemeinsamen, unter Druck gesetzten Verteileranschluß 15 durch die Löcher 14 gedrückt, der die Löcher verbindet und mit Aufzeichnungsflüssigkeit gefüllt ist. Der Verteileranschluß besteht zum Teil aus einem Lpchplattenhalter 16 und zum Teil aus der Lochplatte 11, die am Rand bei 17 mit dem Lochplattenhalter 16 verbunden ist.

Die Aufzeichnungsflüssigkeit;, beispielsweise Tinte, kann dem Verteileranschluß mit Hilfe einer (nicht dargestellten) Pumpe unter Druck zugeführt werden} wenn die Flüssigkeitsstrahlen unter Druck durch die Löcher 14 gepreßt werden, können sie entweder durch direkte Anregung der Lochplatte zum Aufbrechen in Ströme aus regelmässig geformten Tröpfchen gemäß der US-PS 3 882 508 angeregt werden, oder sie können durch Anregung der Aufzeichnungsflüssigkeitsmasse im Verteileranschluß 15 durch direkte Flüssigkeitskopplung angeregt werden. In jedem Fall werden die gebildeten Tröpfchen mittels einer Laderingplatte aufgeladen, und ein Ablenkungsstreifen 20 bewirkt, daß sie wahlweise zu Fängern 21 abgelenkt oder zu einer sich bewegenden Bahn, beispielsweise einer Papierbahn 22, gelangen, damit sie ©in verständliches Muster erzeugen.

In Figo2 ist ein gegenüber dem Druckkopf von Fig.1 nach der Erfindung abgewandelter Druckkopf dargestellt ₉ wobei Teile des Druckkopfs zur Vereinfachung der Dar»

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Stellung wegelassen sind; bei diesem abgewandelten Druckkopf wird eine mit einem Kanal oder Graben versehene Lochplatte 25 verwendet. Die Lochplatte 25 ist eine längliche Platte (Fig.3), die mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung bei 26 an dem Lochplattenhalter 16 befestigt ist. Die Lochplatte 25 bildet einen Teil der Wand des Verteileranschlusses 15, und sie steht mit der Aufzeichnungsflüssigkeit 18 im Verteileranschluß direkt in Kontakt. Ein dünner, flexibler und schallleitender Mittelkanal 28 verläuft längs der Lochplatte 25, und die dickeren Randabschnitte 29 der Lochplatte auf beiden Seiten des Mittelkanals 28 bilden in Längsrichtung kontinuierliche, dickere und somit steifere und massivere Randbereiche. Der Mittelkanal kann auf einer der beiden Seiten der Platte oder gemäß der Darstellung teils an der Unterseite und teils an

der Oberseite angebracht sein. Der hier beschriebene Mittelkanal umfaßt diese Variationsmöglichkeiten.

Die dickeren und steiferen Randbereiche 29 bilden eine Schallsperre zwischen dem dünneren Mittelabschnitt der Lochplatte 25 am Boden des Mittelkanals 28 und den größeren Massen der Randbereiche 29 an den Seiten des Mittelkanals 28. Der dünnere Mittelkanal 30 wird dann in bekannter Weise beispielsweise am Anregungspunkt 32 akustisch angeregt, damit sich längs des Mittelkanals 28 zur Anregung der Strahlen eine Folge von Biegewellen ausbreitet. Die glatte und kontinuierliche Schallsperre an den Seiten des Mittelkanals reflektiert die akustische Energie und begrenzt sie auf den Bereich innerhalb des Kanals unabhängig und unbeeinflußt von der Verbindung 26 zwischen der Lochplatte 25 und dem Rest des Verteileranschlusses 15.

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In einer Ausführungsform hat der dünnere Mittelabschnitt 30 eine Dicke von etwa 0,15 mm (0,006 inch), und die Dicke der Randbereiche 29 beträgt 0,5 mm (0,020 inch). Der Mittelkanal 28 verjüngt sich in seiner Längsrichtung in bekannter Weise von einer Breite von etwa 6,8 mm (0,270 inch), bei dem neben dem Anregungspunkt 32 liegenden Loch 14 auf eine Breite von 3,6 mm (0,140 inch) bei dem vom Anregungspunkt 32 (Fig.3) am weitesten entfernt liegenden Loch. Der Mittelkanal selbst kann mit Hilfe eines geeigneten Verfahrens, beispielsweise durchÄtzen, durch photographische Verfahren, durch Plattieren und dergleichen hergestellt werden.

In der Ausführungsform von Fig.4 dient eine mit einem Mittelkanal versehene Druckplatte 35 anstelle der Lochplatte 25 von Fig.2 als Anregungsplatte. Die Ausführungsform von Fig.4 macht von einer Lochplatte wie der Lochplatte 11 (Fig.1) Gebrauch. Gemäß den oben erörterten Grundsätzen bezüglich der mit einem Mittelkanal versehenen Lochplatte 25 ist die Druckplatte 35 in der gleichen Weise bei 36 am Lochplattenhalter 16 im wesentlichen gegenüber der Lochplatte 35 auf der anderen Seite des Verteileranschlusses 15 befestigt. Die Druckplatte 35, die daher einen Teil des Verteileranschlusses bildet, weist einen flexiblen Mittelkanal 38 mit dickeren Randbereichen 39 an seinen beiden Seiten und einen dünneren Mittelabechnitt 40 auf. Die Platte 35 wird dann akustisch angeregt, und die akustische Energie wird unabhängig von der Berührungsfläche 36 zwischen der Platte 35 und dem Plattenhalter 16 reflektiert und in ihr begrenzt. Die Schallschwingungen im dünneren Mittelabschnitt 40

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bewirken eine Anregung der Masse der Aufzeichnungsflüssigkeit 18, mit der er in Kontakt steht, was wiederum dazu führt, daß die durch die Löcher 14 in der Platte 11 austretenden Flüssigkeitsstrahlen angeregt werden.

Wie zu erkennen ist, ergeben sich aus dieser Ausgestaltung zahlreiche Vorteile. Grundsätzlich wird die akustische Energie auf den mit dem Kanal versehenen Bereich der Anregungsplatte begrenzt, was unabhängig und unbeeinflußt von der Berührungsfläche zwischen der Anregungsplatte und dem Verteileranschluß gilt. Die Anregungsplatte kann an einer beliebigen Stelle angebracht sein. Sie kann mit der Lochplatte zu einer einzigen Struktur kombiniert werden, wie in Fig.2 dargestellt ist; sie kann auch als Druckplatte für eine direkte Flüssigkeitskopplung an einer anderen Stelle im Verteilanschluß angebracht sein, wie in Fig.4 dargestellt ist. In allen Fällen enthält die Anregungsplatte die akustische Energie jedoch in ihrem eigenen, einstückig geformten Kanalbereich, so daß die Eingrenzung der Energie nicht von mechanischen Gegebenheiten außerhalb der eigentlichen Anregungsplatte abhängt, und diese nicht beeinflußt. Die Grenzfläche zwischen der Anregungsplatte und dem Verteileranschluß steht daher in keiner Wechselwirkung mit der akustischen Anregung, und sie wird davon nicht beeinflußt. Daraus resultieren beträchtliche Verbesserungen, da geeignete strömungsmitteldichte Verbindungen benutzt werden können, ohne daß auf ihren Einfluß auf die akustische Energie.oder auch auf die Auswirkung der akustischen Energie auf die Verbindungen Rücksicht genommen werden muß.

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Die Erfindung ist hier zwar im Zusammenhang mit speziellen Ausführungsbeispielen beschrieben worden₉ doch ist für den Fachmann erkennbar, daß im B&hmen der Erfindung ohne xireiteres Abwandlungen und Änderungen möglich sind«,

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Claims

Patentanwälte

Dipl.-Ing. Dipl.-Chem. Dipl.-Ing.

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsbergerstrasse 19

8 München 60

Unser Zeichen; M 144O 10.August 1978

THE MEAD CORPORATION

Mead World Headquarters
Courthouse Plaza Northeast

Dayton, Ohio 45463, V.St.A.

Patentansprüche

(1.!Vorrichtung zum Anregen von Flüssigkeitsstrahlen zur Erzielung einer Aufspaltung dieser Flüssigkeitsstrahlen in regelmässig geformte Tröpfchen für einen Tintenstrahldruckkopf mit einer Lochplatte mit mehreren Löchern, einem gemeinsamen, die Löcher verbindenden Verteileranschluß, einer Vorrichturg"zur Erzielung einer Randbefestigung der Lochplatte am Verteileranschluß, einer Vorrichtung zum Zuführen einer AufZeichnungsflüssigkeit zu dem Verteileranschluß mit ausreichendem Druck, damit die Flüssigkeit durch die Löcher ausgestoßen wird und mehrere Flüssigkeitsstrahlen bildet, und einer Vorrichtung zum Aufladen und Ablenken der Tröpfchen für die Erzeugung verständlicher Tröpfchenmuster, dadurch gekennzeichnet, daß eine längliche Anregungsplatte vorgesehen ist, die an dem Verteileranschluß befestigt ist und einen Teil der Wand dieses Anschlusses bildet, so daß sie mit der Aufzeichnungsflüssigkeit in dem Verteileranschluß direkt in Kontakt steht, daß in der Anregungsplatte ein flexibler Mittelkanal gebildet ist, der sich in Längsrichtung zur

Platte erstreckt, daß Abschnitte der Anregungsplatte Schw/Ba

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ORIGINAL INSPECTED

zu beiden Seiten des Mittelkanals in Längsrichtung verlaufende kontinuierliche, dickere, steifere und massivere Randabschnitte bilden, so daß zwischen dem dünneren Mittelabschnitt der Platte und den größeren, steiferen Massen, der Plattenabschnitte an den Seiten des Mittelkanals eine Schallsperre entsteht, und eine Vorrichtung zum akustischen Anregen des dünneren Mittelabschnitts der Platte und zum Anregen der Strahlen, wobei die Schallsperre an den Seiten des Mittelkanals die akustische Energie reflektiert und auf den Bereich innerhalb des Kanals unabhängig urd. unbeeinflußt von der Berührungsfläche zwischen der Anregungsplatte und dem Verteileranschluß begrenzt.

2-T Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anregungsplatte die Lochplatte ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher längs des Kanals im Abstand voneinander angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anregungsplatte eine Druckplatte ist, die im wesentlichen gegenüber der Lochplatte auf der anderen Seite des Verteileranschlusses angebracht ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum akustischen Anregen der Platte außerdem eine Vorrichtung enthält, die eine Folge von sich längs des Kanals zur Anregung der Strahlen bewegenden Biegewellen erzeugt.

6. Lochplatte für einen Tintenstrahldruckkopf, dadurch gekennzeichnet,daß sie eine längliche Form hat, daß in ihr ein sich in ihrer Längsrichtung erstreckender flexibler Mittelkanal gebildet ist, daß Plattenabschnitte zu beiden Seiten des Kanals in Längsrichtung

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kontinuierliche, dickere, steifere und massivere Randabschnitte bilden, so daß zwischen dem dünneren Mittelabschnitt und den größeren Massen der an den Seiten des Kanals liegenden Abschnitte eine Schallsperre entsteht, und daß wenigstens längs einer Linie in Längsrichtung zu dem Mittelkanal mehrere Löcher gebildet sind.

7. Lochplatte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung vorgesehen ist, die in den Mittelkanal wenigstens einen akustischen Anregungspunkt bildet, und daß der Mittelkanal sich hinsichtlich seiner Breite in Längsrichtung von dem Anregungspunkt verjüngt, damit die Dämpfung der akustischen Energie in dem Mittelkanal so verschoben wird, daß deren Amplitude zur Erzielung einer gleichmässigen Anregung der Tintenstrahlen konstant bleibt.

8. Lochplatte für einen Tintenstrahldruckkopf mit einem Randabschnitt, einem Mittelabschnitt und einer dazu in Längsrichtung verlaufenden Reihe von in regelmässigem Abstand liegenden Löchern, dadurch gekennzeichnet, daß der Randabschnitt steif ist und daß der Mittelabschnitt eine dünne, flexible, §challeitende Zone ist, die von einem länglichen Kanal gebildet ist, der sich in der Mitte in Längsrichtung zu der Platte erstreckt.

9. Lochplatte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

die Breite des Kanals in seiner Längsrichtung fortschreitend abnimmt, damit eine Kompensation der Schallwellendämpfung erzielt wird.

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