DE2835567C2 - Vorrichtung zum Anregen von Flüssigkeitsstrahlen zur Erzielung einer Aufspaltung der Flüssigkeitsstrahlen in Ströme aus regelmäßig geformten Tröpfchen für einen Tintenstrahldruckkopf - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (US-PS 82 508) ist die Lochplatte ein Bauteil konstanter Dicke, das an Randbereichen mit der Masse des Tintenstrahldruckkopfs so verklebt ist, daß sie eine Begrenzungswand eines Tintenraums darstellt. Mittels des Schallwandlers wird der unmittelbar mit der Tinte in Kontakt stehende, nicht mit der Masse des Tintenstrahldruckkopfs verklebte Bereich der Lochplatte zu Schwingungen angeregt, die sich vom Schallwandler aus längs der Lochplatte fortbewegen und die aus den Löchern austretenden Tintenstrahlen in einzelne Tröpfchen aufspalten. Die Breite des nicht mit der Masse des Tintenstrahldruckkopfs verklebten Bereichs der Lochplatte verringert sich in der Fortpflanzungsrichtung der Anregungswellen, was eine gleichmäßige Länge der massiven, noch nicht in Tröpfchen zerlegten Tintenstrahlen zur Folge hat. Die mechanische Verbindung der

W) Lochplatte mit der Masse des Tintenstrahldruckkopfs ist jedoch ein sehr kritischer Konstruktionsfaktor, wenn es darauf ankommt, möglichst gleichmäßige Tintenstrahllängen zu erzielen, die für die Erzielung einer guten Druckqualität angestrebt werden. Da die Lochplatte in ihrer gesamten Breite die gleiche Dicke hat, grenzen die vom Schallwandler zum Schwingen angeregten Bereiche direkt an die Verbindungsstelle mit der Druckkopfmasse an. Die mechanische Verbindung wird dabei relativ stark beansprucht, und auf längere Sicht gesehen kann sie sich sogar lösen oder zumindest an verschiedenen Stellen eine unterschiedliche Festigkeit erhalten. Dies führt aber zu einer wesentlichen und äußerst schädlichen Veränderung der von der Druckkopfmasse ausgeübten Dämpfungswirkung, so daß die angestrebten gleichen Tintenstrahllängen nicht mehr erhalten werden können.

Es ist außerdem ein Tintenstrahldruckkopi bekannt, (GB-PS 14 33 861), bei dem zur Anregung der Flüssigkeitsstrahlen eine Druckplatte verwendet wird, auf der mehrere piezoelektrische Elemente durch Kleben befestigt sind. Auf diese Weise kann eine gleichzeitige Verbiegung der Platte in ihrer gesamten Länge erreicht werden. Es findet bei dieser Vorrichtung also eine über die gesamte Plattenfläche verteilte Anregung statt, nicht jedoch eine Punktanregung, von der aus sich die rtnregungsschwingungen längs der Platte ausbreiten. Bei der bekannten Vorrichtung sind sogar Versteifungsstäbe angebracht, die verhindern, daß Biegeschwingungen parallel zur Längsrichtung der Platte auftreten.

Eine weitere bekannte Anregungsvorrichtung (US-PS 35 86 907) bringt den gesamten Tintenstrahldruckkopf in Schwingungen, was bedeutet, daß keine Entkopplung zwischen der Masse des Tintenstrahldruckkopfs und der Lochplatte vorgesehen sein darf, da sonst keine Anregung der Flüssigkeitsstrahlen stattfinden würde.

Der Erfindung liegt die Aufgab™ zugrunde, eine Anregungsvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 geschilderten Art so auszugestalten, daß eine möglichst gute Entkopplung der Anregungsenergie von der Verbindung der der Anregung der Aufzeichnungsflüssigkeit dienenden Vorrichtung mit der Masse des Tintenstrahldruckkopfs erzielt wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung überträgt der Schallwandler die Schallenergie auf den dünneren Mittelbereich der Anregungsvorrichtung. Die dickeren Randbereiche, mit denen der Verteileranschluß in Verbindung steht, bewirken die angestrebte akustische Entkopplung zwischen dem Bauteil, das die Anregungsenergie auf die Aufzeichnungsflüssigkeit überträgt, also den dünneren Mittelabschnitt, und der Masse des Tintenstrahldruckkopfs. Diese vorteilhafte Wirkung tritt unabhängig davon ein, ob die Anregungsvorrichtung und die Lochplatte z'm Bauteil bilden oder ob die Anregungsvorrichtung eine Druckplatte ist, die der Lochplatte gegenüberliegend am Verteileranschluß angebracht ist.

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

Fig. 1 einen herkömmlichen Tintenstrahldruckkopf,

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

F i g. 3 eine Draufsicht auf die in F i g. 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 enthält eine längliche Lochplatte 11, die mit Hilfe eines (nicht dargestellten) Anregungsorgans so angeregt wird, daß gleichmäßige Tröpfchen 12 aus einer Aufzeichnungsflüssigkeit erzeugt werden. Die Tröpfchen werden ι ο dadurch erzeugt, daß eine Reihe von Biegewellen erzeugt wird, die längs der Platte wandert und Aufzeichnungsflüssigkeitsstrahien 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 14 verbindet und mit Aufzeichnungsflüssigkeit gefüllt ist. Der Verteileranschluß besteht zum Teil aus einem Lochplattenhalter 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 15 mit Hilfe einer (nicht dargestellten) Pumpe unter Druck zugeführt werden; 2> 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 angeregt werden, oder sie können durch Anregung der Masse der Aufzeichnungsflüssigkeit 18 im Verteileranschluß 15 durch direkte Flüssigkeitskopplung angeregt werden. In jedem Fall werden die gebildeten Tröpfchen mittels einer Laderingplatte 19 aufgeladen, und ein Ablenkungsstreifen 20 bewirkt, daß sie wahlweise zu Fängern Ji 21 abgelenkt oder zu einer sich bewegenden Bahn, beispielsweise einer Papierbahn 22, gelangen, damit sie ein verständliches Muster erzeugen.

In Fig.2 ist ein gegenüber dem Druckkopf von Fig. 1 abgewandelter Druckkopf dargestellt, wobei Teile des Druckkopfs zur Vereinfachung der Darstellung weggelassen sind; bei diesem abgewandelten Druckkopf wird eine mit einem Kanal 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 15 direkt in Kontakt. Ein düncer, flexibler und schalleiten- ">" der Mittelkanal 28 verläuft längs der Lochplatte 25, und die dickeren Randabschnitte 29 der Lochplatte 25 auf beiden Seiten des Mittelkanals 28 bilden in Längsrichtung kontinuierliche, dickere und somit steifere und massivere Randbereiche. Der Mittelkanal 28 kann auf v> 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 28 umfaßt diese Variationsmöglichkeiten.

Die dickeren und steiferen Randabschnitte 29 bilden eine Schallsperre zwischen dem dünneren Mittelabschnitt 30 der Lochplatte 25 Um Boden des Mittelkanals 28 und den größeren Massen der Randabschnitte 29 an den Seiten des Mittelkanals 28. Der dünnere Mittelkanal 30 wird dann in bekannter Weise beispielsweise am <" Anregungspunkt 32 akustisch angel egt, damit sich iängs 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.

In einer Ausführungsform hat der dünnere Mittelabschnitt 30 eine Dicke von etwa 0,15 mm, und die Dicke der Randbereiche 29 beträgt 0,5 mm. Der Mittelkanal 28 verjüngt sich in seiner Längsrichtung in bekannter Weise von einer Breite von etwa 6,8 mm, bei dem neben dem Anregungspunkt 32 liegenden Loch 14 auf eine Breite von 3,6 mm bei dem vom Anregungspmikt 32 (Fig.3) am weitesten entfernt liegenden Loch. Der Mittelkanal selbst kann mit Hilfe eines geeigneten Verfahrens, beispielsweise durch Ätzen, 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 F i g. 2 als Anre';ungsplatte. Die Ausführungsform von Fi g. 4 macht von ?iner Lochplatte wie der Lochplatte 11 (F i g. 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 25 auf der anderen Seite des Verteileranschlusses 15 befestigt Die Druckplatte 35, die daher einen Teil des Verteileranschlusses 15 bildet, weist einen flexiblen .Mittelkanal 38 mit dickeren Randabschnitten 39 an seinen beiden Seiten und einen dünneren Mittelabschnitt 40 auf. Die Druckplatte 35 wird dann akustisch angeregt, und die akustische Energie wird unabhängig von der Berührungsfläche 36 zwischen der Druckplatte 35 und dem Plattenhalter 16 reflektiert, und in ihr begrenzt. Die Schallschwingungen im dünneren Mittelabschnitt 40 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 Lochplatte 11 austretenden Flüssigkeitsstrahlen angeregt worden.

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 aller. 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, un·'. 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 -.verden können, ohne daß auf 'hren Einfluß auf die akustische Energie oder auch auf die Auswirkung der akustischen Energie auf die Verbindungen Rücksicht genommen werden muß.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Anregen von Flüssigkeitsstrahlen zur Erzielung einer Aufspaltung der Flüssigkeitsstrahlen in Ströme aus regelmäßig geformten Tröpfchen für einen Tintenstrahldruckknopf mit einer Lochplatte mit mehreren Löchern, einem gemeinsam mit den Löchern in Verbindung stehenden Verteileranschluß, einer Befestigungsvorrichtung zur Erzielung einer Randbefestigung der Lochplatte an dem Verteileranschluß, einer Vorrichtung zum Zuführen einer Aufzeichnungsflüssigkeit zu dem Verteileranschluß mit einem zum Ausstoßen der Flüssigkeit aus den Löchern und zur Bildung der Flüssigkeitsstrahlen ausreichenden Druck, einer länglichen Anregungsvorrichtung, die an dem Verteileranschluß befestigt ist und einen Teil seiner Wand bildet, so daß sie mit der Aufzeichnungsflüssigkeit im Verteileranschluß direkt in Kontakt steht, einem Sonallwandler zum Anregen der Anregungsvorrichtung in der V/eise, daß die Flüssigkeiissirah-Ien in Ströme aus regelmäßig geformten Tröpfchen aufspalten, und einer Vorrichtung zum Aufladen und Ablenken der Tröpfchen für die Erzeugung ver-' ständlicher Tröpfchenmuster, dadurch ge-25 kennzeichnet, daß in /der Anregungsvorrichtung (25,35) ein in ihrer Längsrichtung verlaufender Mittelkanal (28, 38) gebildet ist, so daß ein flexibler Mittelabschnitt (30, 40) entsteht, an den sich an beiden Seiten Randabschnitte (29, 39) anschließen, die dicker, ".eifer und massiver als der Mittelabschnitt sind und eine Schaltsperre gegenüber dem dünneren Tvlittelabschnitt (30, 40) ergeben, und daß der Schallwandler Schauenerrie auf den dünnen Mittelabschnitt (30, 40) der Anregungsvorrichtung (25,35) überträgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anregungsvorrichtung (25) und die Lochplatte ein Bauteil bilden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (14) im Abstand voneinander in dem Mittelabschnitt (30) angebracht sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anregungsvorrichtung eine Druckplatte (35) ist, die der Lochplatte (11) gegenüberliegend am Verteileranschluß (15) angebracht ist.