DE2441496B1

DE2441496B1 - Ink droplet printer

Info

Publication number: DE2441496B1
Application number: DE19742441496
Authority: DE
Inventors: Heinrich 2941 Grafschaft Sicking
Original assignee: Olympia Werke AG
Current assignee: Olympia Werke AG
Priority date: 1974-08-30
Filing date: 1974-08-30
Publication date: 1976-01-22

Description

Der Gegenstand des Anspruchs 6 gewährleistet, daß die Einrichtung zum Austreiben der Tintentröpfchen aus dem Spritzkopf erst wirksam werden können, wenn die Tinte in den Zwischenkammern die gewünschte Temperatur erreicht hat und wenn das Abflußorgan sich in der geöffneten Stellung befindet. The subject matter of claim 6 ensures that the device to expel the ink droplets from the spray head can only take effect, if the ink in the intermediate chambers the desired temperature has reached and when the discharge organ is in the open position.

Erläuterung der Erfindung Die Erfindung wird an Hand der Figuren an zwei Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine schematische Darstellung eines längs der Druckzeile bewegbaren Wagens mit einem Tintenspritzkopf, F i g. 2 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels für einen Spritzkopf mit mehreren Tintenkammern, F i g. 3 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels für einen Tintenstrahlschreiber, F i g. 4 eine Einzelheit zu den F i g. 2 und 3 und F i g. 5 einen Schnitt A-A zu F i g. 4. Explanation of the invention The invention is illustrated by the figures explained using two exemplary embodiments. It shows F i g. 1 is a schematic representation a carriage with an ink jet head, movable along the print line, FIG. 2 shows a schematic representation of a first exemplary embodiment for a spray head with multiple ink chambers, FIG. 3 is a schematic representation of a second Exemplary embodiment for an inkjet printer, FIG. 4 a detail about it the F i g. 2 and 3 and F i g. 5 shows a section A-A to FIG. 4th

In F i g. 1 ist ein Spritzkopf 1 zum Erzeugen von Schriftzeichen aus Tintentröpfchen auf einen Aufzeichnungsträger 7 mit mehreren, z. B. sieben Schreibeinheiten dargestellt. Dieser Spritzkopf 1 ist auf einem Schlitten 2 fest angeordnet, welcher auf einer Achse 3 verschiebbar gelagert und mittels einer Gewindespindel 5 längs des Aufzeichnungsträgers 7 transportierbar ist. In Fig. 1 is a spray head 1 for generating characters from ink droplets on a recording medium 7 with several, z. B. seven writing units shown. This spray head 1 is fixedly arranged on a carriage 2, which mounted displaceably on an axis 3 and longitudinally by means of a threaded spindle 5 of the recording medium 7 can be transported.

Die Gewindespindel 5 ist z. B. mittels eines Schrittmotors 9 antreibbar. Selbstverständlich ist es auch möglich, den Spritzkopf 1 fest anzuordnen und den Aufzeichnungsträger 7 entsprechend zu transportieren.The threaded spindle 5 is z. B. can be driven by means of a stepping motor 9. Of course, it is also possible to firmly arrange the spray head 1 and the To transport recording media 7 accordingly.

Der Spritzkopf 1 steht über einen als Zulaufkanal 11 ausgebildeten flexiblen Schlauch mit einem Tintenvorratsbehälter 13 in Wirkverbindung.The spray head 1 stands over an inlet channel 11 flexible hose with an ink reservoir 13 in operative connection.

In der F i g. 2 ist ein Teilschnitt durch den Tintenspritzkopf 1 gemäß F i g. 1 dargestellt. Die aus dem Reservoir 13 kommende Tinte gelangt über den Zulaufkanal 11 zunächst in eine Zwischenkammer 15, welche an ihrem oberen Ende einen ventillosen Gasauslaß 17 aufweist. Dieser Gasauslaß 17 ist Gegenstand der deutschen Patentanmeldung 24 21 773 und besteht im wesentlichen aus einer Kapillaröffnung 19 und einer spezifisch leichten Deckflüssigkeit, die die Tinte überschichtet. Die aufsteigenden Luftblasen dringen durch die Deckflüssigkeit 21 und entweichen über Kapillaröffnung 19 in die freie Atmosphäre. Die eine Seitenwand 23 der Zwischenkammer ist mit einer Heizplatte 25 verbunden, welche über eine Steuervorrichtung 27 schaltbar ist. In der zwischenkammer 15 ist ein Temperaturfühler 29 angeordnet, der Steuersignale über einen Verstärker 31 einer Vergleichsschaltung 33 zuführt. In dieselbe gelangt an einem weiteren Eingang über die Leitung 35 das Bezugssignal. Der Ausgang der Vergleichsschaltung ist an die Steuervorrichtung 27 für die Heizplatte 25 angeschlossen, wodurch die Temperaturkonstanthaltung gewährleistet wird. Die z. B. auf 60"C aufgeheizte Tinte gelangt über einen Austritt 34 und einen Filter 36 in einen Zulaufkanal 37, der mit den Tintenkammern 39 des Tintenspritzkopfes 1 in Wirkverbindung steht. Der Filter 36 verhindert ein Eindringen von Gasbläschen in den Tintenspritzkopf 1, welche sich beim Aufheizen aus der Tinte ausscheiden. Diese Tintenkammern 39 weisen einerseits Auslaßdüsen 41 auf und sind andererseits in bekannter Weise durch je eine elastisch ausgebildete Membran 43 abgedeckt. An diese Membran 43 ist ein als elektromechanische Wandlereinrichtung ausgebildeter piezoelektrischer Kristall 45 angeschlossen, der zur Erzeugung von kurzzeitigen Druckimpulsen dient. Der Kristall 45 erhält die Steuerimpulse über Leitungsdrähte von einer Steuereinrichtung 47. In FIG. 2 is a partial section through the ink jet head 1 according to FIG. 1 shown. The ink coming from the reservoir 13 spills over the inlet channel 11 first in an intermediate chamber 15, which at its upper end has a valveless gas outlet 17. This gas outlet 17 is the subject of German patent application 24 21 773 and consists essentially of a capillary opening 19 and a specifically light cover liquid that overlays the ink. the rising air bubbles penetrate through the cover liquid 21 and escape Capillary opening 19 into the open atmosphere. One side wall 23 of the intermediate chamber is connected to a heating plate 25, which can be switched via a control device 27 is. In the intermediate chamber 15, a temperature sensor 29 is arranged, the control signals supplies a comparison circuit 33 via an amplifier 31. Got into the same the reference signal at a further input via line 35. The outcome of the Comparison circuit is connected to the control device 27 for the heating plate 25, which ensures that the temperature is kept constant. The z. B. heated to 60 "C. Ink reaches an inlet channel 37 via an outlet 34 and a filter 36, which is in operative connection with the ink chambers 39 of the ink jet head 1. Of the Filter 36 prevents gas bubbles from penetrating into the ink jet head 1, which separate from the ink as it heats up. These ink chambers 39 have on the one hand Outlet nozzles 41 and on the other hand are elastic in a known manner by one each formed membrane 43 covered. On this membrane 43 is an electromechanical Converter device trained piezoelectric crystal 45 connected, the serves to generate short-term pressure pulses. The crystal 45 receives the control pulses via lead wires from a control device 47.

In der F i g. 3 ist ein Tintenstrahldrucker dargestellt, bei dem Tinte von einem mit einer Pumpe ausgerüsteten Tank 51 unter Druck durch eine Leitung 53 zu einer Düse 55 gefördert wird. Mittels eines an einem Treiber 57 angeschlossenen Wandlers 59 wird der Düse eine Vibration erteilt, wodurch der zunächst kontinuierliche Tintenstrahl 61 in eine Folge von gleichen und gleich beabstandeten Tintentröpfchen 63 aufgelöst wird. An der Stelle der Flugbahn, an welcher die Strahlauflösung erfolgt, ist eine ringförmige Elektrode 65 angeordnet, durch welche die einzelnen Tröpfchen 63 auf ein Potential aufgeladen werden. Diese Aufladung erfolgt durch eine Videosignalquelle 67, an die die Elektrode 65 angeschlossen ist. Die geladenen Tintentröpfchen fliegen durch ein elektrisches Feld zwischen zwei Ablenkelektroden 69, welche an konstantem Potential liegen, so daß auch das elektrische Feld zwischen ihnen konstant ist. Die das elektrische Feld durchfliegenden Tintentröpfchen 63 werden entsprechend der ihnen individuell erteilten Ladung abgelenkt. Denjenigen Tröpfchen 63, die am Abdruckvorgang nicht teilnehmen sollen, wird eine Ladung erteilt. die sie in eine Abfangvorrichtung 71 ablenkt, von wo die Tinte durch eine Leitung 73 in den Tintentank 51 zurückgeführt wird. Der Zulaufkanal 53 weist eine Zwischenkammer 75 auf, die an ihrem oberen Ende mit einem Gasauslaß 77 versehen ist. Dieser Gasauslaß 77 ist ventillos und besteht im wesentlichen aus einer Kapillaröffnung 79 und einer spezifisch leichten Deckflüssigkeit 81, die die Tinte in der Zwischenkammer 75 überschichtet. Die eine Seitenwand 83 der Zwischenkammer 75 ist mit einer Heizplatte 85 fest verbunden, die die von dem Tintentank 51 kommende Tinte auf z. B. 60"C aufheizt. Die Temperatur der Tinte in der Zwischenkammer 75 soll auf alle Fälle wesentlich höher als die Umgebungstemperatur sein. Über den Gasauslaß 77 entweichen die Gasblasen in die freie Atmosphäre. Die aufgeheizte und entgaste Tinte gelangt über einen Austritt 90 und über einen Filter 89 in den Zulaufkanal 54 zur Düse 55. Der Filter 89 verhindert ein Eindringen von Gasbläschen in die Düse 55. Die aufgeheizte Tinte wird dann unmittelbar auf den Aufzeichnungsträger 91 gespritzt. Durch das Aufheizen der Tinte wird einerseits der Düse nur gasfreie Tinte zugeführt und andererseits ein schnelles Trocknen der Tinte auf dem Aufzeichnungsträger 91 ermöglicht. Um die Temperatur in der Zwischenkammer 75 auf einen konstanten Wert zu halten, ist in dieser ein Temperaturfühler 76 angeordnet, der über einen Verstärker 93 mit einer Vergleichsschaltung 85 in Wirkverbindung steht. In FIG. 3 shows an ink jet printer in which Ink from a tank 51 equipped with a pump under pressure through a conduit 53 is conveyed to a nozzle 55. By means of a connected to a driver 57 Converter 59 is given the nozzle a vibration, whereby the initially continuous Ink jet 61 in a sequence of equal and equally spaced ink droplets 63 is resolved. At the point of the trajectory at which the beam dissolves, an annular electrode 65 is arranged through which the individual droplets 63 are charged to a potential. This charging is done by a video signal source 67 to which the electrode 65 is connected. The charged ink droplets fly by an electric field between two deflection electrodes 69, which at constant Potential so that the electric field between them is constant. The ink droplets 63 flying through the electric field become corresponding distracted by the charge given to them individually. Those droplets 63 that If you do not want to participate in the printing process, a summons will be issued. which they in a Catcher 71 diverts from where the ink passes through a conduit 73 into the ink tank 51 is returned. The inlet channel 53 has an intermediate chamber 75 which is provided with a gas outlet 77 at its upper end. This gas outlet 77 is valveless and consists essentially of a capillary opening 79 and a specific light cover liquid 81, which overlays the ink in the intermediate chamber 75. One side wall 83 of the intermediate chamber 75 is firmly connected to a heating plate 85, the ink coming from the ink tank 51 on e.g. B. 60 "C. The temperature the ink in the intermediate chamber 75 should in any case be significantly higher than that Ambient temperature. The gas bubbles escape into the gas outlet 77 free atmosphere. The heated and degassed ink passes through an outlet 90 and through a filter 89 into the inlet channel 54 to the nozzle 55. The filter 89 prevents a penetration of gas bubbles into the nozzle 55. The heated ink is then immediately sprayed onto the recording medium 91. By heating the ink, on the one hand only gas-free ink is fed to the nozzle and, on the other hand, rapid drying of the Ink on the recording medium 91 allows. About the temperature in the intermediate chamber 75 to keep a constant value, a temperature sensor 76 is arranged in this, which is operatively connected to a comparison circuit 85 via an amplifier 93 stands.

In dieselbe gelangt an einem weiteren Eingang über die Leitung 97 das Bezugssignal. Der Ausgang der Vergleichsschaltung 95 gibt Steuersignale an die Steuervorrichtung 99 für die Heizplatte 85.The same arrives at a further input via line 97 the reference signal. The output of the comparison circuit 95 gives control signals to the Control device 99 for the heating plate 85.

Damit dem Spritzkopf 1 gemäß F i g. 2 und der Düse 55 gemäß F i g. 3 immer nur gasfreie Tinte mit konstanter Temperatur zugeführt wird, sind die Zwischenkammern 15 und 75 entsprechend den F i g. 4 und 5 ausgebildet. Der Austritt 34, 94 der aufgeheizten Tinte aus der Zwischenkammer 15, 75 zum Spritzkopf 1 bzw. der Düse 55 ist durch ein Absperrorgan steuerbar, das über einen Thermoschalter schaltbar ist. Der Thermoschalter ist z. B. ein Bimetallregler, der als Temperatur-Meßorgan einen Bimetallstreifen 101 aus zwei aufeinander geschweißten Blechstreifen 103, 105 mit stark unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Gemäß den F i g. 4 und 5 dient der Bimetallstreifen 101 selbst als Absperrorgan, wobei dieser (101) in der Ausgangstellung gemäß F i g. 5 mit seiner schmalen Seite 107 eine Bohrung 109 in dem Austritt 34, 94 zu den Zulaufkanälen 37, 54 abdeckt. Wird die Tinte in der Zwischenkammer 15, 75 nun auf die gewünschte Entgasungstemperatur durch die Heizvorrichtungen 25, 85 erwärmt, dann biegt sich der Bimetallstreifen 101 und gelangt in die gestrichelt dargestellte Lage gemäß F i g. 5. Hierbei wird die Bohrung 109 freigegeben, so daß dem Tintenspritzkopf 1 bzw. der Düse 55 entgaste Tinte mit konstanter Temperatur zugeführt wird. So that the spray head 1 according to FIG. 2 and the nozzle 55 according to FIG. 3 only gas-free ink with a constant temperature is supplied, are the intermediate chambers 15 and 75 corresponding to FIGS. 4 and 5 formed. The outlet 34, 94 of the heated Ink from the intermediate chamber 15, 75 to the spray head 1 or the nozzle 55 is through a shut-off device can be controlled, which can be switched via a thermal switch. The thermal switch is z. B. a bimetal regulator, which is a bimetal strip as a temperature measuring element 101 made of two sheet metal strips 103, 105 welded to one another with very different Coefficient of thermal expansion. According to FIGS. 4 and 5 are used for the bimetal strip 101 itself as a shut-off device, this (101) in the starting position according to F i G. 5 with its narrow side 107 a bore 109 in the outlet 34, 94 to the inlet channels 37, 54 covers. Will the ink in the intermediate chamber 15, 75 now to the desired degassing temperature through the heating devices 25, 85 heated, then the bimetal strip 101 bends and gets into the dashed line position shown according to FIG. 5. Here, the bore 109 is released so that the ink jet head 1 or the nozzle 55 degassed ink at a constant temperature is fed.

Um ein schlagartiges Öffnen und Schließen des als Absperrorgan ausgebildeten Bimetallstreifens 101 zu ermöglichen, ist an seinem freien Ende ein Eisenanker 111 angeordnet, der in der Schließstellung des Bimetallstreifens 101 durch einen Dauermagneten 113 arretierbar ist. Durch die Magnetkraft wird einerseits das Öffnen des Austritts 34, 94 verzögert und andererseits das Verschließen desselben beschleunigt. Setzt man statt des Dauermagneten 113 ein Elektromagnet ein, so läßt sich deren Magnetkraft über eine Steuervorrichtung in bekannter Weise sehr einfach einstellen. To a sudden opening and closing of the designed as a shut-off device To enable bimetal strip 101 is an iron anchor 111 at its free end arranged, which in the closed position of the bimetal strip 101 by a permanent magnet 113 can be locked. On the one hand, the magnetic force opens the outlet 34, 94 delayed and on the other hand the closing of the same accelerated. Puts if an electromagnet is used instead of the permanent magnet 113, its magnetic force can be reduced Set very easily via a control device in a known manner.

Die Leistung der Heizvorrichtung 25, 85 und die Abmessungen der Zwischenkammer 15, 75 sind so ausge- legt, daß das Aufheizen der Tinte sehr schriell vor sich geht. Um aber dennoch ein Beaufschlagen der Vorrichtungen zum Auftreiben der Tinte aus den Düsen 41, 55 erst nach Freigabe des Austritts 34, 94 zu gewährleisten, wirkt der Bimetallstreifen 101 in seiner geöffneten Stellung mit einer Kontaktschraube 115 zusammen. The power of the heating device 25, 85 and the dimensions of the intermediate chamber 15, 75 are so designed suggests that the heating of the ink is very rapid. However, in order to still expel the devices for expelling the ink to ensure the nozzles 41, 55 only after the outlet 34, 94 has been released, acts the bimetallic strip 101 in its open position with a contact screw 115 together.

Erst wenn die Solltemperatur zum Entgasen erreicht ist, wird der Kontakt 117 geschlossen und z.B. die Steuereinrichtung 47 gemäß Fig.2 mit einer Spannungsquelle 119 verbunden. Hierdurch wird gewährleistet, daß die piezoelektrischen Kristalle 45 erst beaufschlagt werden können, wenn der Bimetallstreifen 101 sich in seiner geöffneten Stellung befindet. Ein Lufteinsaugen in den Spritzkopf 1 wird also bei geschlossenem Austritt 34 verhindert. Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 könnte das Schließen des Kontaktes 119 bewirken, daß die Pumpe in dem Tank 51 eingeschaltet wird oder das die Ablenkelektroden 69 an Spannung gelegt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht ein immer sauberes und gleichmäßiges Druckbild, da den Austrittsdüsen 41, 55 immer gasfreie Tinte mit konstanter Temperatur zugeführt wird.The contact is only made when the target temperature for degassing is reached 117 closed and, for example, the control device 47 according to FIG. 2 with a voltage source 119 connected. This ensures that the piezoelectric crystals 45 can only be acted upon when the bimetal strip 101 is in its open position. A suction of air into the spray head 1 is therefore at closed outlet 34 prevented. In the embodiment according to FIG. 3 Closing contact 119 could cause the pump in tank 51 to turn on or that the deflection electrodes 69 are connected to voltage. The inventive Device enables an always clean and even print image, because of the outlet nozzles 41, 55 is always supplied gas-free ink at a constant temperature.

Claims

Claims: 1. Ink droplet printer, in which ink by an inlet channel is fed from a reservoir to a spray head and as an individual Ink droplets from an outlet nozzle of this spray head for printing on a recording medium are driven out, and wherein the inlet channel has an intermediate chamber which a gas outlet and heater for heating the ink to above ambient temperature has lying temperature for the purpose of degassing, d a d u r c h characterized that the exit (34,94) of the ink from the intermediate chamber (15, 75) to the spray head (1, 55) can be controlled by a shut-off device that controls the temperature of the ink Switchable thermal switch with jump characteristic that senses in the intermediate chamber is.

2. Printer according to claim 1, characterized in that the thermal switch is a bimetal switch, with a bimetal strip (10) as a temperature measuring element.

3. Printer according to claim 1 or 2, characterized in that the Bimetal strip (101) itself serves as a shut-off device.

4. Printer according to claim 3, characterized in that on the free At the end of the bimetal strip (101) an iron anchor (111) is arranged, which is in the Closed position of the bimetal strip (101) by a magnet, e.g. B. a permanent magnet (113), can be locked.

5. Printer according to claim 4, characterized in that the magnet consists of an electromagnet whose magnetic force is controlled by a control device is changeable.

6. Printer according to one of the preceding claims, characterized in that that the bimetallic strip (101) in the open position with an adjustable Contact screw (115) cooperates, through which the ink droplets on the Devices (43, 45; 69) bringing the recording medium (7) can be connected to voltage are.

The invention relates to an ink droplet printer in the preamble of claim 1 specified type.

State of the art Through the German Offenlegungsschrift 22 50 089 an ink drop printer is known which has a nozzle connected to a pump, those responsible for generating the stream of equally spaced ink droplets in mechanical Vibrations can be displaced, a charging electrode for the electrical charging of the individual ink droplets and the deflection electrodes for deflecting the individual ink droplets having, the ink drops not required for printing the information be collected by an ink collection aperture. To create a clean typeface this known printer requires the speed and sizes of the ink droplets Do not fall below or exceed a predetermined range.

Is z. B. the speed outside of this range, then hit the ink droplets are not in the right place Space of the recording medium to form a Sign on. These speed deviations arise, e.g. through different Ink temperatures, creating corresponding differences in the viscosity of the ink develop. These different ink temperatures or viscosities in the ink significantly affect the speed of the ink as it leaves the nozzle.

These changes in the speed of the ink as it exits the nozzle are in the subject of the German Offenlegungsschrift 23 46 558 by a Control loop avoided. This control loop can maintain a constant pressure for a given Maintain the temperature and then increase or decrease the pressure to Compensate for temperature changes.

This known arrangement is so when the ambient temperature changes while effective, it has no means of removing ink entrained Gas on. The gas entrained in the ink also leads to malfunctions the formation of drops.

The German patent application P 24 33 510 is a device proposed by the heated and degassed ink supplied to the ink jet head will. Although this device has proven itself, it does not have any arrangement which ensures that the spray head is always gas-free ink with more and more uniform Temperature is supplied. If the machine, e.g. B. again after a long break is used, it takes a certain time until the ink in the intermediate chamber is used Has the required temperature for degassing. During this time it can be in the spray head Ink can be supplied with gas, which - as mentioned above - a bad one Print image or a failure of the ink injection process can arise.

The object of the invention is to provide an ink jet head to create with a degassing device, through which the ink jet head always only constant temperature gas-free ink is supplied. This task will solved with the specified in claim 1 invention.

Advantages The device according to the invention enables a high print quality, since only gas-free ink at a constant temperature is supplied to the ink jet head will. The ink is in an intermediate chamber by means of a heating device on the brought the desired temperature, whereby the degassing of the ink takes place. Only when the desired temperature has been reached, a shut-off device allows the ink to escape from the intermediate chamber to the spray head. This shut-off device is used when the system is switched off The machine doubles as a transport lock, causing the liquid column to vibrate in the supply lines and thus preventing air from being drawn into the spray head.

The subject matter of claim 4 is advantageously a sudden Opening and closing the ink outlet achieved from the intermediate chamber. In a Another advantageous embodiment according to claim 5, the biasing force is up to Opening of the outlet can be adjusted with simple means.