EP1219423B1 - Tintenstrahl-Schreibkopf - Google Patents

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EP1219423B1
EP1219423B1 EP01130852A EP01130852A EP1219423B1 EP 1219423 B1 EP1219423 B1 EP 1219423B1 EP 01130852 A EP01130852 A EP 01130852A EP 01130852 A EP01130852 A EP 01130852A EP 1219423 B1 EP1219423 B1 EP 1219423B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ink
ink chamber
print head
disposed
container
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP01130852A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1219423A1 (de
Inventor
Jan Slomianny
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Slomianny Jan
Original Assignee
Slomianny Jan
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Slomianny Jan filed Critical Slomianny Jan
Publication of EP1219423A1 publication Critical patent/EP1219423A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1219423B1 publication Critical patent/EP1219423B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/175—Ink supply systems ; Circuit parts therefor
    • B41J2/17503—Ink cartridges
    • B41J2/17553—Outer structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/175—Ink supply systems ; Circuit parts therefor
    • B41J2/17503—Ink cartridges
    • B41J2/17513—Inner structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/05—Heads having a valve

Definitions

  • the invention relates to an ink-jet recording head with an ink can be filled under pressure and outlet openings having ink chambers, are arranged in the closing body, which close the outlet openings and which are movable so that they can release their respective associated outlet opening and ink through the outlet opening can get outside.
  • Such ink-jet recording heads are used in particular in matrix printers.
  • a print head of a matrix printer is characterized in that it has a plurality of closely juxtaposed, closed by movable closing body expression openings or outlet openings.
  • a matrix is understood to mean a two-dimensional or one-dimensional arrangement of a plurality of outlet openings.
  • the aforementioned ink jet recording heads are used in particular as writing heads for signing devices, with which a label is applied to objects, for example packages.
  • the outlet openings of the write head are released by lifting the closing body short term, so under pressure over standing ink on the to be printed Surface can be brought.
  • each closing body associated tension elements are actuated by means of the controllable pulling device such that the desired label is created on the surface to be printed.
  • the print quality of lines perpendicular to a direction of movement of the ink-jet recording head is inferior to the printing quality of lines running in the direction of movement of the ink-jet recording head.
  • the lines perpendicular to the direction of movement are relatively narrower and more irregular, which is particularly noticeable in the case of characters or letters formed from a combination of different lines (such as T, H or E).
  • EP 0299 939 describes an ink jet printer having means for compensating for pressure fluctuations.
  • a buffer chamber is provided which absorbs the pressure loss occurring. Above an opening, this buffer chamber communicates with the ink chamber, wherein an elastic membrane is arranged in the region of the opening.
  • DE 36 25067 A1 shows an ink jet matrix printer for labeling goods, which is achieved via a supply of compressed air that the pressure within bellows equal to the pressure from outside of these bellows. Pressure losses due to the release of outlet openings can not be compensated by this system.
  • the object of the present invention is to improve a generic ink jet recording head to the effect that a more accurate printing result is achieved. Particularly at high printing speeds, the most accurate possible printed image should be feasible.
  • the ink-jet recording head should be simple in design and inexpensive to produce.
  • the invention is based on the finding that the printed image is influenced directly by the pressure conditions prevailing in the ink chamber.
  • the release of outlet openings by lifting the closing body leads to a pressure drop, in particular in the region of the opened outlet opening and finally in the entire ink chamber.
  • This is especially true in the direction perpendicular to the direction of movement of the ink jet recording head extending lines disadvantageous because they are formed from a plurality of individual points or by opening a plurality of outlet openings.
  • the lines running in the direction of the direction of movement of the ink-jet recording head are formed in that only one or a few closing bodies are actuated simultaneously.
  • different print qualities result in lines running in different directions.
  • the volume of ink droplets directed outwardly through the exit port decreases with increasing pressure drop, which in turn results in an uneven print image.
  • a further realization of the invention resides in that equalization of the pressure acting on the ink drops emerging from the ink chamber to the outside can be achieved by means of an accumulator in operative connection with the ink chamber.
  • a compressible medium acting in the sense of a pressure accumulator is arranged in such a way that pressure equalization can take place between the ink and the compressible medium.
  • the compressible medium is first compressed by the pressure prevailing in the ink chamber, for example, about 1 bar.
  • the pressure drop in the ink chamber caused by the lifting off of the closing bodies or the opening of the outlet openings is counteracted by an expansion of the compressible medium in operative connection with the ink chamber. A consistent print quality is thus guaranteed.
  • the compressible medium gases are primarily suitable, but are also other, for example, elastic, rubbery materials or mechanical systems, such as a spring-force-displaced piston conceivable.
  • the container filled with the compressible medium can be arranged both outside and inside the ink chamber. It is crucial that a pressure equalization can take place between the compressible medium and the ink under pressure in the ink chamber. Basically, an arrangement of the container or the compressible medium in the immediate vicinity of the outlet openings makes sense for reasons of the fastest possible pressure equalization.
  • An outside of the ink chamber consisting of a rigid material such as metal or plastic container is connected, for example via a channel or a hose to the ink chamber.
  • the container is formed only by a connected to the ink chamber, closed end air-filled hose.
  • the compressible medium and the ink are in direct contact with each other.
  • a gas in particular an air bubble, as well as from the ink chamber into the container has flowed ink.
  • a yielding membrane in the container and spatially separated from the ink.
  • the liquid or gas impermeable membrane may be disposed either within the container or within the connection disposed between the ink chamber and the container.
  • Such a membrane may for example be made of an elastic, rubber-like material and / or as a rolling membrane, but in principle all systems can be used, the one Ensuring pressure transfer while sealing the ink and the compressible medium against each other.
  • An arrangement of the container within the ink chamber requires that the arrangement and design is chosen such that the compressible medium can not escape unintentionally. In principle, this is possible without a membrane enclosing the compressible medium and sealing against the ink (for example by a dome-like arrangement of the container into which the ink can flow in the area of the underside), but in practice the use of a membrane makes sense. When using a rigid container this can in turn be arranged inside the container or at its connection opening to the ink chamber.
  • the container arranged inside the ink chamber itself is formed from a flexible, flexible material and completely surrounds the compressible medium, ie has no opening.
  • the container deforms depending on the surrounding ink pressure and compensates over its volume change pressure fluctuations in the ink chamber.
  • FIGs. 1 to 5 there is shown a selected embodiment of an ink-jet recording head 1, but the invention is not intended to be limited to such an embodiment. For the sake of clarity, multiply existing components are in some cases only shown in a simple manner.
  • An ink-jet recording head 1 has an ink chamber 4 arranged in a housing 2.
  • the substantially cubic ink chamber 4 is through a front wall 6, side walls 8 and a rear wall 10 limited.
  • the front wall 6 is preferably detachably connected to the housing 2 and sealed by a preferably formed as an O-ring 12 seal.
  • outlet openings 14 are arranged, which act as a nozzle for exiting during the printing process ink 16. By abutting the outlet openings 14 closing body 18, the outlet openings 14 are closed.
  • ink 16 means all suitable for labeling and marking substances such as paints, acids, etc.
  • Each closing body 18 is assigned a tension element 20, preferably a pull rod, which runs coaxially to the longitudinal axis X-X of the respective outlet opening 14.
  • the tension members 20 extend through arranged in the rear wall 10 actuating openings 22 and are connected to traction devices, not shown.
  • the tension members 20 may have a diameter of, for example, 1 to 1.2 mm and be designed as a hollow pull tube, in order to achieve a material and thus a weight reduction.
  • electromagnets are suitable, which accomplish a stroke of the closing body 18 of, for example, about 0.2 mm.
  • guide tubes 24 running coaxially with the tension elements 20 are arranged in the actuation openings 22 and have both an ink chamber section 26 projecting into the ink chamber 4 and an outer section 28 protruding outside the ink chamber 4 opposite the housing 2.
  • the tension elements 20 are guided in the guide tubes 24.
  • the ink 16 passes through an opening 30 from an ink tank 54 (see Fig. 5), whose terminal end 32 is connected to the opening 30 disposed in one of the side walls 8, under pressure into the ink chamber 4.
  • the actuating openings 22 are each sealed off from the ink 16 in the ink chamber 4 by a sealing element 34.
  • the sealing elements 34 surround the regions of the tension elements 20 protruding into the ink chamber 4.
  • the sealing elements 34 not only surround the tension elements 20 but also the ink chamber sections 26 of the guide tubes 24, thus sealing the actuating openings 22 securely.
  • the sealing elements 34 can easily be pushed onto the tension elements 20 and guide tubes 24 or their ink chamber sections 26.
  • the tension elements 20 in their outlet openings 14 facing end regions each have an annular, transversely to the longitudinal axis X-X extending groove 36 in which the respective sealing element 34 comes to rest.
  • a particular advantage of the embodiment of the illustrated sealing elements 34 is that they themselves act directly as a closing body 18, since the existing of an elastic rubber-like material sealing elements 34 abut the outlet openings 14. Additional closing body elements omitted.
  • the types of material that are suitable for the production of the sealing elements 34 must also be adapted accordingly.
  • a sealing element 34 has, starting from the voltage applied to the outlet opening 14, a frustoconical portion 38, which merges into a substantially cylindrical portion 40.
  • the execution of the frustoconical portion 38 has the result that the pressurized ink 16 is directed in the direction of the outlet opening 14.
  • the overpressure in the ink chamber is for example 1 bar.
  • the sealing element 34 has a constriction 42 in the region between the outlet opening 14 and near the end of the ink chamber section 26 of the guide tube 24.
  • the constriction 42 causes, upon actuation of the associated tension element 20, a defined widening of the area bounded by the constriction 42 and that of the actuation opening 22 facing the end of the sealing element 34.
  • Fig. 1 shows the arrangement of a container 44 outside the ink chamber 4.
  • the container 44 for the sake of clarity is shown relatively small, for an optimal accumulator function, a significantly larger size may be appropriate.
  • the container 44 shown in Fig. 1 is made of a rigid material such as metal or plastic and is connected via a channel 46 to the ink chamber. It is also conceivable that the container 44 is formed only by a connected to the ink chamber, closed at the end hose.
  • the container 44 is filled with a compressible medium 48, in particular a gas.
  • the pressurized ink 16 passes through the channel 46 into the container 44 and is in direct contact with the compressible medium 48.
  • the compressible medium 48 is enclosed in a further, in Fig. 2 shown advantageous embodiment by a disposed within the container 44, yielding membrane 50 and separated from the ink 16.
  • the membrane 50 can also be arranged in the region of the channel 46 connecting the ink chamber 4 and the container 44.
  • the membrane 50 may for example be made of an elastic, rubber-like material and / or as a rolling membrane.
  • Fig. 3 shows an arrangement of the container 44 within the ink chamber 4. Also in this embodiment, the compressible medium 48 and the ink 16 are separated by a arranged in a connection opening 52 membrane 50 from each other. The membrane 50 could alternatively also be arranged inside the container 44.
  • the container 44 is likewise arranged inside the ink chamber 4.
  • the freely moving ink container 44 is made of a resilient, flexible material and encloses the compressible medium 48.
  • the container 44 is formed by the membrane 50 itself and deforms depending on the surrounding ink pressure.
  • FIG. 5 shows a further, advantageous embodiment variant of the container 44.
  • This container 44 which consists of a flexible membrane 50, is arranged inside the housing 2 and extends along the outlet openings 14.
  • the tubular container 44 extends is connected to a disposed in a side wall 8 of channel 46 which extends through the housing 2 to the outside.
  • the container 44 is above the channel 46 with the ink 16 containing and the ink 16 connected to a pressure P 0 acting on the ink container 54 via a line 56 such that a pressure equalization is also possible between them.
  • the same pressure acts on the ink 16 and on the compressible medium 48 at all times.
  • the invention is not limited to the illustrated and described embodiments, but also includes all the same in the context of the invention embodiments.
  • a sealing element surrounds a respective area of a tension element projecting through an actuating opening into the ink chamber and closes the actuating opening sealingly with respect to the ink chamber, wherein the sealing element is designed such that it forms the closing body for the outlet opening with its free end.
  • guide tubes extend through the actuation openings and have an ink chamber section protruding into the ink chamber and, at the other end, an outer section projecting out of the housing.

Landscapes

  • Ink Jet (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Tintenstrahl-Schreibkopf mit einer mit Tinte unter Überdruck befüllbaren und Austrittsöffnungen aufweisenden Tintenkämmer, in der Schließkörper angeordnet sind, die die Austrittsöffnungen verschließen und die derart bewegbar sind, dass sie die ihnen jeweils zugehörige Austrittsöffnung freigeben können und Tinte durch die Austrittsöffnung nach außen gelangen kann.
  • Derartige Tintenstrahl-Schreibköpfe werden insbesondere in Matrixdruckern eingesetzt.
  • Ein Druckkopf eines Matrixdruckers ist dadurch gekennzeichnet, dass er eine Vielzahl eng nebeneinander liegender, durch bewegbare Schließkörper verschlossener Ausdrucköffnungen bzw. Austrittsöffnungen aufweist. Unter einer Matrix wird eine zweidimensionale oder eine eindimensionale Anordnung von mehreren Austrittsöffnungen verstanden.
  • Vorgenannte Tintenstrahl-Schreibköpfe werden insbesondere als Schreibköpfe für Signiergeräte eingesetzt, mit denen eine Beschriftung auf Gegenstände, beispielsweise Packungen aufgebracht wird. Dabei werden die Austrittsöffnungen des Schreibkopfes durch Abheben der Schließkörper kurzfristig freigegeben, sodass unter Überdruck stehende Tinte auf die zu bedruckende Fläche gebracht werden kann. Hierfür werden jedem Schließkörper zugeordnete Zugelemente mittels der steuerbaren Zugvorrichtung derart betätigt, dass auf der zu bedruckenden Fläche die gewünschte Beschriftung entsteht.
  • Für ein ansprechendes bzw. exaktes Druckbild ist Voraussetzung, dass die einzelnen Austrittsöffnungen mit minimalem Abstand zueinander angeordnet sind. Dies wird dadurch erschwert, dass die Zugvorrichtungen, üblicherweise Elektromagnete, derartige Abmessungen aufweisen, dass diese nicht so dicht wie die Austrittsöffnungen nebeneinander angeordnet sein können. Deshalb sind zwischen den Schließkörpern und den zugeordneten Zugvorrichtungen Zugelemente von derartiger Länge angeordnet, dass die Zugvorrichtungen aufgefächert nebeneinander angeordnet sein können. Die Antriebsbewegungen der Zugvorrichtungen werden über die Zugelemente auf die Schließkörper übertragen, wobei die Zugelemente beispielsweise als Zugseile bzw. Drähte oder auch als Zugstangen ausgeführt sein können.
    Es hat sich gezeigt, dass die Druckqualität derartiger Tintenstrahl-Schreibköpfe bei bestimmten Zeichen und Linien ungleichmäßig. Die Druckqualität von Linien, die senkrecht zu einer Bewegungsrichtung des Tintenstrahl-Schreibkopfes verlaufen, ist schlechter, als die Druckqualität von Linien, die in Richtung der Bewegungsrichtung des Tintenstrahl-Schreibkopfes verlaufen. Die senkrecht zur Bewegungsrichtung verlaufenden Linien sind verhältnismäßig schmaler und ungleichmäßiger, was insbesondere bei Zeichen oder Buchstaben, die aus einer Kombination unterschiedlich verlaufender Linien gebildet sind (wie z. B. T, H oder E), besonders auffällig ist.
  • Die EP 0299 939 beschreibt einen Tintenstrahl-Drucker, der eine Einrichtung zum Ausgleich von Druckschwankungen aufweist. Eine Pufferkammer ist vorgesehen, die den auftretenden Druckverlust absorbiert. Über einer Öffnung steht diese Pufferkammer mit der Tintenkammer in Verbindung, wobei im Bereich der Öffnung eine elastische Membran angeordnet ist. Diese Ausbildung des Tintenstrahldruckers ist aufwendig und die Herstellung ist kostenintensiv und schwierig, insbesondere ist es notwendig, einen sonst üblichen Tintenstrahl-Schreibkopf entsprechend umzugestalten.
  • Die DE 36 25067 A1 zeigt einen Tintenstrahl-Matrix-Drucker zum Beschriften von Waren, bei dem über eine Versorgung mit Druckluft erreicht wird, dass der Druck innerhalb von Federbälgen gleich dem Druck von außerhalb dieser Federbälge ist. Druckverluste aufgrund des Freigebens von Austrittsöffnungen können über dieses System nicht ausgeglichen werden.
  • Weitere Systeme, die ein Verbessern des Druckbildes bzw. der Funktionen eines Druckers erreichen sollen, sind in der US 5 598 198, der US 6 116 727, der JP 0 103 645 9 A und der US 4 723 131 gezeigt.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen gattungsgemä-ßen Tintenstrahl-Schreibkopf dahingehend zu verbessern, dass ein exakteres Druckergebnis erreicht wird. Insbesondere bei hohen Druckgeschwindigkeiten soll ein möglichst exaktes Druckbild realisierbar sein. Der Tintenstrahl-Schreibkopf soll dabei einfach konstruiert und kostengünstig herstellbar sein.
  • Erfindungsgemäß wird dies durch einen Tintenstrahl-Schreibkopf mit den Merkmalen des Anspruch 1 erreicht.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das Druckbild unmittelbar durch die in der Tintenkammer herrschenden Druckverhältnisse beeinflusst wird. Das Freigeben von Austrittsöffnungen durch Abheben der Schließkörper führt zu einem Druckabfall insbesondere im Bereich der geöffneten Austrittsöffnung und schließlich in der gesamten Tintenkammer. Dies ist besonders bei senkrecht zur Bewegungsrichtung des Tintenstrahl-Schreibkopfes verlaufende Linien nachteilig, da diese aus einer Vielzahl einzelner Punkte bzw. durch das Öffnen mehrerer Austrittsöffnungen gebildet werden. Dagegen werden die in Richtung der Bewegungsrichtung des Tintenstrahl-Schreibkopfes verlaufenden Linien dadurch gebildet, dass nur einer bzw. wenige Schließkörper gleichzeitig betätigt werden. Somit ergeben sich aufgrund des Druckabfalls in der Tintenkammer abweichende Druckqualitäten bei in unterschiedlichen Richtungen verlaufenden Linien. Das Volumen der durch die Austrittsöffnung nach außen geleiteten Tintentropfen nimmt mit zunehmenden Druckabfall ab, was wiederum zu einem ungleichmäßige Druckbild führt.
  • Eine weitere Erkenntnis der Erfindung liegt darin, dass eine Vergleichmäßigung des auf die aus der Tintenkammer nach außen gelangenden Tintentropfen wirkenden Druckes durch einen mit der Tintenkammer in Wirkverbindung stehenden Druckspeicher erreicht werden kann.
  • Beispielsweise wird ein im Sinne eines Druckspeichers wirkendes kompressibles Medium derart angeordnet, dass ein Druckausgleich zwischen der Tinte und dem kompressiblen Medium erfolgen kann. Das kompressible Medium wird zunächst durch den in der Tintenkammer herrschenden Überdruck von beispielsweise etwa 1 bar komprimiert. Dem durch das Abheben der Schließkörper bzw. das Öffnen der Austrittsöffnungen bedingten Druckabfall in der Tintenkammer, wird durch eine Expansion des mit der Tintenkammer in Wirkverbindung stehenden kompressiblen Mediums entgegengewirkt. Eine gleich bleibende Druckqualität ist somit gewährleistet.
  • Als kompressibles Medium sind in erster Linie Gase geeignet, jedoch sind auch andere, beispielsweise elastische, gummiartige Materialien oder auch mechanische Systeme, wie beispielsweise ein federkraftbeauschlagter Kolben, denkbar.
  • Der mit dem kompressiblen Medium gefüllte Behälter kann sowohl außerhalb als auch innerhalb der Tintenkammer angeordnet sein. Entscheidend ist, dass ein Druckausgleich zwischen dem kompressiblen Medium und der in der Tintenkammer unter Überdruck stehenden Tinte stattfinden kann. Grundsätzlich ist aus Gründen eines möglichst schnellen Druckausgleiches eine Anordnung des Behälters bzw. des kompressiblen Mediums in unmittelbarer Nähe der Austrittsöffnungen sinnvoll.
  • Ein außerhalb der Tintenkammer angeordneter, aus einem starren Material wie beispielsweise Metall oder Kunststoff bestehender Behälter ist beispielsweise über einen Kanal oder einen Schlauch mit der Tintenkammer verbunden.
  • Auch ist denkbar, dass der Behälter lediglich durch einen an die Tintenkammer angeschlossenen, endseitig verschlossenen luftgefüllten Schlauch gebildet ist.
  • In einer besonders einfachen Ausführungsvariante sind das kompressible Medium und die Tinte im direkten Kontakt miteinander. In dem Behälter befinden sich sowohl eine Gas-, insbesondere eine Luftblase, als auch aus der Tintenkammer in den Behälter geströmte Tinte.
  • Um Vermischungen oder ein ungewolltes Austreten des kompressiblen Mediums zu vermeiden, ist dieses in einer weiteren vorteilhaften Ausführungvariante durch eine nachgebende Membran in dem Behälter eingeschlossen und räumlich von der Tinte getrennt. Die für eine Flüssigkeit oder ein Gas undurchlässige Membran kann entweder innerhalb des Behälters oder innerhalb der zwischen der Tintenkammer und dem Behälter angeordneten Verbindung angeordnet sein. Eine solche Membran kann beispielsweise aus einem elastischen, gummiartigen Material und/oder als Rollmembran ausgeführt sein, jedoch sind grundsätzlich alle Systeme einsetzbar, die eine Druckübertragung gewährleisten und gleichzeitig die Tinte und das kompressible Medium gegeneinander abdichten.
  • Eine Anordnung des Behälters innerhalb der Tintenkammer setzt voraus, dass die Anordnung und Ausführung derart gewählt ist, dass das kompressible Medium nicht ungewollt entweichen kann. Grundsätzlich ist dies ohne eine das kompressible Medium einschließende und gegen die Tinte abdichtende Membran möglich (beispielsweise durch eine kuppelartige Anordnung des Behälters, in den die Tinte im Bereich der Unterseite einströmen kann), jedoch ist in der Praxis die Verwendung einer Membran sinnvoll. Bei Einsatz eines starren Behälters kann diese wiederum innerhalb des Behälter oder an dessen Verbindungsöffnung zur Tintenkammer angeordnet sein.
  • In weiteren Ausführungsvariante ist der innerhalb der Tintenkammer angeordnete Behälter selbst aus einem nachgiebigen, flexiblen Material gebildet und umschließt das kompressible Medium vollständig, weist also keine Öffnung auf. Der Behälter verformt sich in Abhängigkeit des ihn umgebenden Tintendruckes und gleicht über seine Volumenveränderung Druckschwankungen in der Tintenkammer aus.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale des erfindungsgemässen Gegenstandes sind in der Figurenbeschreibung und in den Unteransprüchen enthalten.
  • Anhand der nachfolgenden Figuren wird die Erfindung näher erläutert. Die gezeigten Ausführungsbeispiele sind dabei nicht einschränkend zu verstehen. Es zeigen:
    • Figur 1:
    eine stark vereinfachte Ausschnittsvergrößerung eines erfindungsgemäßen Tintenstrahl-Schreibkopfes im Schnitt, mit außerhalb des Gehäuses angeordnetem starren Behälter,
    Figur 2:
    eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Tintenstrahl-Schreibkopfes im Schnitt, in stark vereinfachter Ausschnittsvergrößerung, mit außerhalb des Gehäuses angeordnetem starren Behälter, mit Membran,
    Figur 3:
    eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemässen Tintenstrahl-Schreibkopfes im Schnitt, in stark vereinfachter Ausschnittsvergrößerung, mit innerhalb des Gehäuses angeordnetem starren Behälter,
    Figur 4:
    eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemässen Tintenstrahl-Schreibkopfes im Schnitt, in stark vereinfachter Ausschnittsvergrößerung, mit innerhalb des Gehäuses angeordnetem flexiblem Behälter,
    Figur 5:
    eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemässen Tintenstrahl-Schreibkopfes im Schnitt, in stark vereinfachter Ausschnittsvergrößerung, mit innerhalb des Gehäuses angeordnetem, sich entlang der Austrittsöffnungen erstreckenden flexiblem Behälter.
  • In den Figuren 1 bis 5 ist eine ausgewählte Ausführungsform eines Tintenstrahl-Schreibkopfs 1 gezeigt, die Erfindung soll jedoch nicht auf eine derartige Ausführungsform beschränkt sein. Der besseren Übersicht halber sind mehrfach vorhandene Komponenten teilweise nur einfach dargestellt.
  • Ein Tintenstrahl-Schreibkopf 1 weist eine in einem Gehäuse 2 angeordnete Tintenkammer 4 auf. Die im wesentliche kubische Tintenkammer 4 ist durch eine Frontwand 6, Seitenwände 8 und eine Rückwand 10 begrenzt. Die Frontwand 6 ist vorzugsweise lösbar mit dem Gehäuse 2 verbunden und über eine vorzugsweise als O-Ring 12 ausgebildete Dichtung abgedichtet. In der Frontwand 6 sind Austrittsöffnungen 14 angeordnet, die als Düse für während des Druckprozesses austretende Tinte 16 wirken. Durch an den Austrittsöffnungen 14 anliegende Schließkörper 18 sind die Austrittsöffnungen 14 verschlossen. Der Begriff Tinte 16 meint sämtliche zur Beschriftung und Markierung geeigneten Stoffe wie beispielsweise auch Lacke, Säuren u.s.w..
  • Jedem Schließkörper 18 ist ein Zugelement 20, vorzugsweise eine Zugstange zugeordnet, das koaxial zur Längsachse X-X der jeweiligen Austrittsöffnung 14 verläuft. Anstelle von Zugstangen ist es auch möglich, Zugseile oder ähnliche Zugelemente zu verwenden. Die Zugelemente 20 erstrecken sich durch in der Rückwand 10 angeordnete Betätigungsöffnungen 22 hindurch und sind mit nicht dargestellten Zugvorrichtungen verbunden. Vorteilhafterweise können die Zugelemente 20 einen Durchmesser von beispielsweise 1 bis 1,2 mm aufweisen und als hohle Zugröhrchen ausgeführt sein, um somit eine Material- und damit eine Gewichtsreduzierung zu erreichen. Als Zugvorrichtungen sind insbesondere Elektromagneten geeignet, die einen Hub der Schließkörper 18 von beispielsweise etwa 0,2 mm bewerkstelligen.
  • Erfindungsgemäß said in den Betätigungsoffnungen 22 koaxial zu den Zugelementen 20 verlaufende Führungsrohre 24 angeordnet, die sowohl einen in die Tintenkammer 4 hineinragenden Tintenkammerabschnitt 26 und einen außerhalb der Tintenkammer 4 gegenüber dem Gehäuse 2 vorstehenden Außenabschnitt 28 aufweisen. Die Zugelemente 20 sind in den Führungsrohren 24 geführt. Die Tinte 16 gelangt über eine Öffnung 30 aus einem Tintenbehälter 54 (vgl. Fig5), dessen Anschlussende 32 mit der in einer der Seitenwände 8 angeordneten Öffnung 30 verbunden ist, unter Überdruck in die Tintenkammer 4.
  • Die Betätigungsöffnungen 22 sind gegenüber der in der Tintenkammer 4 befindlichen Tinte 16 jeweils durch ein Dichtungselement 34 abgedichtet. Vorteilhafterweise umschließen die Dichtungselemente 34 die in die Tintenkammer 4 hineinragenden Bereiche der Zugelemente 20. In der dargestellten Ausführungsvariante umschließen die Dichtungselemente 34 nicht nur die Zugelemente 20, sondern auch die Tintenkammerabschnitte 26 der Führungsrohre 24, und dichten somit die Betätigungsöffnungen 22 sicher ab.
  • Vorteilhafterweise können die Dichtungselemente 34 problemlos auf die Zugelemente 20 und Führungsrohre 24 bzw. deren Tintenkammerabschnitte 26 aufgeschoben werden. Um einen sicheren Sitz auf den Zugelementen 22 bzw. den Führungsrohren 24 zu gewährleisten, weisen die Zugelemente 20 in ihren den Austrittsöffnungen 14 zugewandten Endbereichen jeweils eine ringförmige, quer zur Längsachse X-X verlaufende Nut 36 auf, in der das jeweilige Dichtungselement 34 zur Anlage kommt.
  • Ein besonderer Vorteil der Ausführung der dargestellten Dichtungselemente 34 liegt darin, dass diese selbst unmittelbar als Schließkörper 18 wirken, da die aus einem elastischen gummiartigen Material bestehenden Dichtungselemente 34 an den Austrittsöffnungen 14 anliegen. Zusätzliche Schließkörperelemente entfallen.
  • Aufgrund der verschiedenen Anforderungen an die Tinte 16 sind auch die für die Herstellung der Dichtungselemente 34 in Frage kommenden Materialarten entsprechend anzupassen.
  • Ein Dichtungselement 34 weist ausgehend von der an der Austrittsöffnung 14 anliegenden Fläche einen kegelstumpfartigen Abschnitt 38 auf, der in einen in wesentlichen zylindrischen Abschnitt 40 übergeht. Die Ausführung des kegelstumpfartigen Abschnitts 38 hat zur Folge, dass die unter Überdruck stehende Tinte 16 in Richtung der Austrittsöffnung 14 gelenkt wird.
  • Hierdurch lassen sich hohe Druckgeschwindigkeiten und ein exaktes Druckbild realisieren. Der Überdruck in der Tintenkammer beträgt beispielsweise 1 bar.
  • Weiterhin hat sich auch als vorteilhaft erwiesen, wenn das Dichtungselement 34 im Bereich zwischen der Austrittsöffnung 14 und nahe dem Ende des Tintenkammerabschnitts 26 des Führungsrohres 24 eine Einschnürung 42 aufweist. Die Einschnürung 42 bewirkt, dass sich bei Betätigung des zugehörigen Zugelementes 20 eine definierte Aufweitung des durch die Einschnürung 42 und das der Betätigungsöffnung 22 zugewandte Ende des Dichtungselementes 34 begrenzten Bereiches ergibt. Durch diesen relativ langen Abschnitt wird ein schonendes Verformen des Dichtungselementes 34 erreicht, wodurch wiederum die Haltbarkeit des Dichtungselementes 34 deutlich verlängert wird.
  • Fig. 1 zeigt die Anordnung eines Behälters 44 außerhalb der Tintenkammer 4. In den Fig. 1 und auch in den folgenden Figuren ist der Behälter 44 der Übersicht halber verhältnismäßig klein dargestellt, für eine optimale Druckspeicherfunktion kann eine deutlich größere Ausführung zweckmäßig sein. Der in Fig. 1 dargestellte Behälter 44 besteht aus einem starren Material wie beispielsweise Metall oder Kunststoff und ist über einen Kanal 46 mit der Tintenkammer verbunden. Auch ist denkbar, dass der Behälter 44 lediglich durch einen an die Tintenkammer angeschlossenen, endseitig verschlossenen Schlauch gebildet ist. Der Behälter 44 ist mit einem kompressiblen Medium 48, insbesondere einem Gas, gefüllt.
  • In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsvariante gelangt die unter Überdruck stehende Tinte 16 durch den Kanal 46 in den Behälter 44 und befindet sich in direktem Kontakt mit dem kompressiblen Medium 48.
  • Um ein ungewolltes Austreten des kompressiblen Mediums 48 oder Vermischungen mit der Tinte 16 zu vermeiden, ist das kompressible Medium 48 in einer weiteren, in Fig. 2 dargestellten vorteilhaften Ausführungsvariante durch eine innerhalb des Behälters 44 angeordnete, nachgebende Membran 50 eingeschlossen und von der Tinte 16 getrennt. Alternativ kann die Membran 50 auch im Bereich des die Tintenkammer 4 und den Behälter 44 verbindenden Kanals 46 angeordnet sein. Die Membran 50 kann beispielsweise aus einem elastischen, gummiartigen Material und/oder als Rollmembran ausgeführt sein.
  • Fig. 3 zeigt eine Anordnung des Behälters 44 innerhalb der Tintenkammer 4. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind das kompressible Medium 48 und die Tinte 16 durch eine in einer Verbindungsöffnung 52 angeordnete Membran 50 voneinander getrennt. Die Membran 50 könnte alternativ auch innerhalb des Behälters 44 angeordnet sein.
  • In der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsvariante ist der Behälter 44 ebenfalls innerhalb der Tintenkammer 4 angeordnet. Der sich frei in der Tinte bewegende Behälter 44 besteht aus einem nachgiebigen, flexiblen Material und umschließt das kompressible Medium 48. Somit ist der Behälter 44 durch die Membran 50 selbst gebildet und verformt sich in Abhängigkeit des ihn umgebenden Tintendruckes.
  • Fig. 5 zeigt eine weitere, vorteilhafte Ausführungsvariante des Behälters 44. Dieser aus einer flexiblen Membran 50 bestehende Behälter 44 ist innerhalb des Gehäuses 2 angeordnet und erstreckt sich entlang der Austrittsöffnungen 14. Somit ist ein geringer Abstand des kompressiblen Mediums 48 zu jeder einzelnen Austrittsöffnung 14 gegeben und damit ein schneller Druckausgleich möglich. Der schlauchartige Behälter 44 erstreckt ist an einen in einer Seitenwand 8 angeordneten Kanal 46 angeschlossen, der durch das Gehäuse 2 hindurch nach außerhalb erstreckt. Der Behälter 44 ist über den Kanal 46 mit dem die Tinte 16 enthaltenden und die Tinte 16 mit einem Druck P0 beaufschlagenden Tintenbehälter 54 über eine Leitung 56 derart verbunden, dass auch zwischen diesen ein Druckausgleich möglich ist. Somit wirkt jederzeit der gleiche Druck auf die Tinte 16 und auf das kompressible Medium 48.
    Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen.
  • Vorzugsweise umschließt jeweils ein Dichtungselement einen durch eine Betätigungsöffnung in die Tintenkammer hineinragenden Bereich jeweils eines Zugelementes vollständig und verschließt die Betätigungsöffnung gegenüber der Tintenkammer dichtend, wobei das Dichtungselement derart ausgeführt ist, dass es mit seinem freien Ende den Schließkörper für die Austrittsöffnung bildet.
  • Bevorzugt erstrecken sich Führungsrohre durch die Betätigungsöffnungen und weisen einen in die Tintenkammer hineinragenden Tintenkammerabschnitt und anderendig einen aus dem Gehäuse hinausragenden Außenabschnitt auf.

Claims (5)

  1. Tintenstrahl-Schreibkopf (1) mit einer mit Tinte (16) unter Überdruck befüllbaren und Austrittsöffnungen (14) aufweisenden Tintenkammer (4), mit
    - Schließkörpern (18), die in der Tintenkammer (1) angeordnet sind und die Austrittsöffnungen (14) verschließen, wobei jeder Schließkörper (18) mit einem ein Zugelement (20) verbunden ist, das sich jeweils durch eine in einer Rückwand (10) angeordnete Betätigungsöffnung (22) erstreckt, koaxial zu einer Längsachse X-X der jeweiligen Austrittsöffnung (14) verläuft und derart bewegbar ist, dass der damit verbundene Schließkörper (18) die jeweils zugehörige Austrittsöffnung (14) freigeben und Tinte (16) durch die Austrittsöffnung (14) nach außen gelangen kann, und
    - Führungsrohren (24), die in den Betätigungsöffnungen (22) angeordnet sind, koaxial zu den Zugelementen (20) verlaufen und jeweils einen in die Tintenkammer (4) hineinragenden Tintenkammerabschnitt (26) aufweisen, und
    - Dichtungselementen (34), die die in die Tintenkammer (4) hineinragenden Bereiche der Zugelemente (20) und die Tintenkammerabschnitte (26) der Führungsrohren (24) umschließen und die die Betätigungsöffnungen (22) gegenüber der in der Tintenkammer (4) befindlichen Tinte (16) abdichten und derart ausgeführt sind, dass sie an den Austrittsöffnungen (14) zur Anlage kommen können und selbst unmittelbar die Schließkörper (18) ausbilden, wobei die Dichtungselemente (34) jeweils ausgehend von ihrer an der Austrittsöffnung (14) anliegenden Fläche einen kegelstumpfartigen Abschnitt (38) aufweisen, dessen engeres Ende die dem Dichtungselement (34) jeweils zugeordnete Austrittsöffnung (14) verschließt und dessen weiteres Ende in einen etwa kreiszylindrisch geformten Abschnitt (40) übergeht, und
    - einem mit einem kompressiblen Medium (48), insbesondere mit Gas gefüllten Behälter (44), der teilweise eine nachgiebige, undurchlässige Membran (50) derart aufweist und derart angeordnet ist, dass ein Druckausgleich zwischen der Tinte (16) und dem kompressiblen Medium (48) erfolgen und Druckschwankungen innerhalb der Tintenkammer (4) ausgeglichen werden können.
  2. Tintenstrahl-Schreibkopf (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (44) innerhalb der Tintenkammer (4) angeordnet ist.
  3. Tintenstrahl-Schreibkopf (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (50) den Behälter (44) bildet und das kompressible Medium (48) vollständig umschließt.
  4. Tintenstrahl-Schreibkopf (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (44) außerhalb der Tintenkammer (4) angeordnet ist.
  5. Tintenstrahl-Schreibkopf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungselemente (34) zwischen den Enden der jewells zugeordneten Tintenkammerabschnitte (26) der Führungsrohre (24) und den jeweils zugeordneten Austrittsöffnungen (14) eine Einschnürung (42) aufweisen, die derart angeordnet ist, dass sich die Dichtungselemente (34) bei Betätigung der Zugelemente (20) zwischen ihrer Einschnürung (42) und ihrem der Betätigungsöffnung (22) zugewandten Ende in eine ballige Form verformen.
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