CH621518A5 - - Google Patents

Description

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PATENTANSPRÜCHE chend einem an die piezoelektrischen Mittel angelegten Steu-

1. Tintenstrahldrucker mit einem eine Vorrichtung (58, 62, ersignals umfassen.

64) zum Ausstossen von Tintentröpfchen aufweisenden 6. Tintenstrahldrucker nach Anspruch 5, gekennzeichnet

Druckkopf (56), einer Tintenpatrone (12) zum Liefern der durch Mittel (101) zum Einstellen der Schliesskraft des Ausle-

Tinte, einer Fassung (10) zum Aufnehmen der Tintenpatrone, 5 gerarmes, wenn kein Steuersignal an den piezoelektrischen einer von der Fassung zum Druckkopf führenden Tintenlie- Mitteln liegt, welche Einstellmittel eine durch den Ausleger-ferleitung (80) und einer lösbaren Halterung für die Tintenpa- arm geschraubte Einstellschraube (101) umfassen, die auf der trone in der genannten Fassung, dadurch gekennzeichnet, dass Oberfläche des Druckkopfes aufsitzt.

die Tintenpatrone eine in ihrer Tintendurchlassöffnung (46) 7. Tintenstrahldrucker nach Anspruch 6, dadurch gekenn-

angeordnete Trennwand (44) aufweist, dass die Halterung für w zeichnet, dass die wirksame Länge des Auslegerarmes (96) die Tintenpatrone eine sich innerhalb der Fassung (10) er- grösser ist als der Abstand zwischen der Ventilöffnung ( 100)

streckende Hohlnadel (18), deren freies Ende zum Durchstos- und dem Punkt, an dem der Auslegerarm am Druckkopf befe-sen der genannten Trennwand bestimmt ist, Mittel (38) zum stigt ist.

lösbaren Verriegeln der in die Fassung eingesetzten Tintenpa- 8. Tintenstrahldrucker nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

trone in Zusammenarbeit mit Ansätzen (42) an der Tintenpa- « zeichnet, dass die Mittel zum Unterdrucksetzen der Tinte in trone in einer Stellung, in welcher sich die Hohlnadel durch der Tintenpatrone eine Tintenvorratsblase (48) aus elastome-die Trennwand erstreckt, um zwischen dem Innern der Tinten- rem Material umfassen, die einen Tintenlieferdruck von 0,14 patrone und dem Druckkopf eine Verbindung für die Tinte bis 0,7 kg/cm2 erzeugt, wenn sie mit Tinte gefüllt ist, und dass herzustellen, einen längs der Hohlnadel zwischen einer ersten Mittel (50) zum Spannen der nicht gefüllten Blase vorgesehen Endstellung im Bereich des freien Endes der Hohlnadel und 20 sind.

einer zweiten Endstellung beweglichen Block (34) aus Dich- 9. Tintenstrahldrucker nach Anspruch 3, dadurch gekenn-

tungsmaterial, ein innerhalb der Fassung angeordnetes Feder- zeichnet, dass die Detektormittel Mittel (128', 130, 132) zum mittel (28) zum Pressen des genannten Blockes in die erste Messen des die Ventilmittel steuernden Signals umfassen und

Endstellung, wenn die Tintenpatrone aus der Fassung entfernt das Tintenmangelsignal erzeugen, wenn die Grösse des Steu-ist, und mit dem Halsteil (40) der Tintenpatrone zusammenar- 25 ersignals einen bestimmten Wert übersteigt.

beitende Mittel (26) zum Verbringen des Blockes in die zweite 10. Tintenstrahldrucker nach Anspruch 3, dadurch ge-

Endstellung, wenn sich die Tintenpatrone im verriegelten Zu- kennzeichnet, dass die Detektormittel Mittel (128', 130) zum stand in der Fassung befindet, umfasst, wobei zum Minimali- Messen des Steuersignals für die Ventilmittel umfassen und sieren der in die Tintenlieferleitung eintretenden Luftmenge das Tintenmangelsignal erzeugen, wenn die Frequenz des das Tintenzuführsystem flüssigkeits- und gasdicht verschlossen 30 Steuersignals einen bestimmten Wert übersteigt.

ist, wenn die Tintenpatrone aus der Fassung entfernt ist, und 11. Tintenstrahldrucker nach Anspruch 3, dadurch ge-

dass die Tintenpatrone Mittel (48, 50) zum Unterdrucksetzen kennzeichnet, dass die Detektormittel die Dauer des die Vendes in ihr enthaltenen Tintenvorrates aufweist, um die Tinte tilmittel steuernden Signals messen, diese Dauer mit einem unter Druck dem Druckkopf zuzuführen, wenn die Tintenpa- voreingestellten Wert vergleichen und das Tintenmangelsignal trone in der Fassung verriegelt ist. 35 erzeugen, wenn die Dauer des Steuersignals den voreingestell-

2. Tintenstrahldrucker nach Anspruch 1, dadurch gekenn- ten Wert übersteigt und dass Mittel (132) vorgesehen sind, zeichnet, dass der Druckkopf Ventilmittel (82, 84,94, 96) zum welche den Drucker stillsetzen, wenn das Tintenmangelsignal Regeln des Tintenflusses von der Tintenlieferleitung (80) zum vorhanden ist.

Druckkopf, Fühlermittel (84,88, 90) zum Abfühlen des Tintenlieferdruck es im Druckkopf, welche Ventilmittel den 40. ■

Druck, dem die Fühlermittel ausgesetzt sind, gegenüber dem

Druck in der Tintenpatrone reduzieren, und mit den Fühler- Die vorliegende Erfindung betrifft einen Tintenstrahldruk-

mitteln verbundene Steuermittel ( 114, 116, 118, 124) zum Öff- ker gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

nen und Schliessen der Ventilmittel besitzt. Bei Tintenstrahldruckern, bei denen die Tropfen der Tin-

3. Tintenstrahldrucker nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 45 tenstrahlen durch Volumenverdrängung erzeugt werden, muss zeichnet, dass Detektormittel ( 128', 130, 132) zum Erkennen, (jer Fluss der Tintenstrahlen konstant sein und die Tintenzu-wenn die Tintenpatrone nicht mehr fähig ist genügend Tinte fuhr zu diesem Zweck besonderen Anforderungen genügen, an den Druckkopf zu liefern, und zum Erzeugen eines Tinten- Da bei diesen Druckern die Nachlieferung der zur Strahlbilmangelsignals, das die Erschöpfung des Tintenvorrates an- jung ausgestossenen Tinte auf Kapillarwirkung beruht, muss zeigt, vorhanden sind. 50 der Tintenlieferdruck innerhalb des Bereiches des Kapillar-

4. Tintenstrahldrucker nach Anspruch 2, dadurch gekenn- druckes liegen, der von den Strahldüsen des Druckkopfes erzeichnet, dass die Ventilmittel eine mit der Tintenlieferleitung zeugt werden kann. Der Lieferdruck ist vorzugsweise leicht (80) verbundene Ventilöffnung ( 100) umfassen, durch welche negativ und kann 1 bis 2 cm Wassersäule betragen. Eine sol-Tinte fliesst, wenn das Ventil offen ist, eine Ventildichtung ehe Tintenliefereinrichtung ist in den US-PSen Nrn. 3 708 798, (82) aus einem weichen elastomeren Material zum Verschlies- 55 3 747 120 3 832 579 und 3 852 773 beschrieben.

sen der Ventilöffnung, eine flexible Membran (84), an der die Bei den Tintenstrahldruckern der vorstehend genannten

Ventildichtung befestigt ist, so dass die Dichtung mit der Art ist der Tintenbehälter zur Erzielung des obengenannten

Membran bewegbar ist, ein mit der Membran verbundenes niederen hydrostatischen Lieferdruckes direkt mit dem Druck-Verbindungsglied (94) und mechanische Mittel (96) zum Aus- kopf verbunden. Dies hat zur Folge, dass der Lieferdruck üben einer Schliesskraft über das Verbindungsglied auf die ^ durch Trägheitskräfte beeinflusst werden kann, die durch die Membran, wobei die Membran, die Ventilöffnung, die Ventil- Bewegung des Druckkopfes oder der Lieferleitung entstehen, dichtung und das Verbindungsglied am Druckkopf montiert Ein mit Volumen Verdrängung arbeitender Tintenstrahldruk-s'nd- ker besitzt gewöhnlich eine M ehrzahl Tropfenausstossvorrich-

5. Tintenstrahldrucker nach Anspruch 4, dadurch gekenn- tungen, die mit der gleichen Tintenliefereinrichtung verbun-zeichnet, dass die Mittel zum Anlegen der Schliesskraft an das 65 den sind, wobei die einzelnen Ausstossvorrichtungen bezüg-Verbindungsglied einen an einem Ende des Druckkopfes befe- iich des Druckes voneinander entkoppelt sein müssen, so dass stigten Auslegerarm (*. ■ ; und piezoelektrische Mittel ( 104) sie unabhängig voneinander betätigt werden können. Zu die-zum Auslenken des freien Endes des Auslegerarmes entspre- sem Zweck besitzen bekannte Tintenliefereinrichtungen eine

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Druckimpulsfalle, die aus einer teilweise mit Luft gefüllten Kammer besteht, welche Druckschwankungen in der Versorgungsleitung absorbiert und die einzelnen Ausstossvorrichtun-gen bezüglich des Lieferdruckes voneinander entkoppelt. Eine solche Einrichtung ist in der US-PS Nr. 3 708 798 beschrieben. Bei einer bekannten Tintenliefereinrichtung wird zum Verringern des Einflusses von Druckschwankungen ein passives Ventil verwendet, das von diesen Druckschwankungen betätigt wird. Eine solche Einrichtung ist in der US-PS Nr. 3 852 773 beschrieben. Bei einer weiteren bekannten Einrichtung wird ein Druckabsorptionsmechanismus für jede Trop-fenausstossvorrichtung verwendet, so dass Eigenresonanzen gedämpft und eine hohe Tropfenausstossfrequenz erzielt wird, siehe beispielsweise die US-PS Nr. 3 832 579.

Praktisch alle Tintenstrahldrucker arbeiten dann am besten, wenn sich keine Luft oder Gas in der Tintenlieferleitung oder im Druckkopf befindet.

Dies gilt besonders für mit Volumenverdrängung arbeitende Drucker, da Luftblasen der Inkompressibilität der Tinte entgegenwirken und dadurch ein einwandfreies Arbeiten des Volumenverdrängungsmecüanismus verhindern. Bei einigen Druckern sind Kammern zum Sammeln von Luftblasen vorgesehen, bevor diese den Druckkopf erreichen, siehe die US-PSen Nrn. 3 708 798 und 3 805 276. Bei einem Drucker werden Luft und Gas aus der Tintenliefereinrichtung vor deren Verwendung entfernt, siehe die US-PS Nr. 3 346 869.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die genannten Probleme des Aufrechterhaltens des richtigen Druckes in der Tintenliefereinrichtung, der Entkopplung dieser Einrichtung von den einzelnen Düsen des Druckkopfes und der Eliminierung von Gasblasen zu lösen und eine leichte Auswechselbarkeit der Tintenliefereinrichtung zu gewährleisten.

Der erfindungsgemässe Tintenstrahldrucker ist durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angeführten Merkmale gekennzeichnet.

Gemäss einem Ausführungsbeispiel wird der Druckkopf stillgesetzt, wenn die Tintenzufuhr ungenügend ist, so dass infolge dieser ungenügenden Tintenzufuhr keine Luft in die Tropfenausstossdüsen des Druckkopfes eintreten kann.

Nachfolgend wird der Erfindungsgegenstand anhand der beiliegenden Zeichnungen beispielsweise näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1A einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Tintenliefereinrichtung des erfindungsgemässen Tintenstrahldruckers,

Fig. 1B einen Längsschnitt durch die Tintenliefereinrichtung nach der Fig. 1A bei abgenommener Tintenpatrone, Fig. 2 eine Seitenansicht eines Druckkopfes,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in der Fig. 2 mit einem Tinteneinlass und einem Ventil,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in der Fig. 2 mit Einzelheiten eines Druckfühlers,

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Steuerung des Ventils und zum Erzeugen des Steuersignals «Tinte aus»,

Fig. 6 ein Diagramm, aus dem der Zusammenhang zwischen Tintenlieferdruck und der Länge des Steuerimpulses zum Steuern des Tintenlieferventils bei der Tintenliefereinrichtung nach den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist,

Fig. 7 eine vergrösserte perspektivische Ansicht des auf einem Schlitten montierten Druckkopfes,

Fig. 8 eine zweite vergrösserte perspektivische Ansicht des Druckkopfes nach der Fig. 7, und

Fig. 9 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Druckkopfes nach den Fig. 7 und 8.

DieFig. lAund lBzeigen eine Tintenpatrone 12einer Einrichtung zum Liefern von Tinte an den Druckkopf eines Druckers nach der Erfindung. Die Tintenliefereinrichtung besitzt eine Fassung 10 zur Aufnahme der nach Entleerung zum Wegwerfen bestimmten Tintenpatrone 12. Da die Tintenpatrone oft ersetzt wird, etwa 300mal während der Lebenszeit des Druckers, muss die Fassung 10 so ausgebildet sein, dass ein Austritt von Tinte oder ein Eindringen von Luft in die Fassung verhindert und die Tinte gefiltert wird. Zu diesem Zweck besitzt die Fassung 10 einen äusseren, oben offenen zylindrischen Sockel 14 zur Aufnahme der Tintenpatrone 12. Der Halsteil 15 des Sockels 14 ist durch einen zylindrischen Stopfen 16 verschlossen, durch den sich das stumpfe Ende einer Injektionsnadel 18 gasdicht erstreckt, die koaxial zur Längsachse der Fassung 10 angeordnet ist. Das stumpfe Ende der Hohlnadel 18 mündet in einen unterhalb des Stopfens 16 ausgebildeten Hohlraum 20, welcher durch ein Filter 22 in zwei Hälften geteilt ist. Die Hälfte des Raumes 20 auf der von der Nadel 18 abgewandten Seite des Filters 22 steht mit einem Auslassrohr 24 in Verbindung.

Der den Stopfen 16 umgebende Hals des Sockels 14 ist hohl und enthält einen über dem Stopfen 16 verschiebbar angeordneten zylindrischen Stopfen 26. Zwischen dem festen Stopfen 16 und dem beweglichen Stopfen 26 ist eine Druckfeder 28 vorgesehen, welche den Stopfen 26, wie in der Fig. 1A dargestellt, nach oben drückt. Die Feder 28 ruht auf einer kreisförmigen Schulter 30 auf der Oberseite des Stopfens 16. Die Nadel 18 ist fest in einem Vorsprung 32 montiert, der sich vom Stopfen 16 nach oben erstreckt. Im verschiebbaren Stopfen 26 ist koaxial eine Dichtung montiert, durch welche sich die Nadel 18 erstreckt.

Der Stopfen 26 hat eine obere kreisringförmige Vertiefung 36, die eine Schulter 38 aufnehmen kann, die im Innern des Sockels 14 an der Stelle des Sockels ausgebildet ist, an der sich der Sockel 14 zur Aufnahme der Tintenpatrone 12 nach oben öffnet. Die Vertiefung 36 und die Schulter 38 verhindern, dass die Feder 28 den verschiebbaren Stopfen 26 aus dem Sockelhals 15 stösst.

Wenn die Tintenpatrone 12 aus der Fassung 10 gezogen ist, wie in der Fig. 1B dargestellt, wird der Stopfen 26 durch die Feder 28 nach oben gedrückt, so dass die Dichtung 34 das obere Ende der Hohlnadel 18 verschliesst und dadurch den Austritt von Tinte aus dem mit dem Druckkopf verbundenen Aus-lass 24 und den Eintritt von Luft über den Auslass 24 in den Druckkopf verhindert.

Die Tintenpatrone 12 hat einen unteren Halsteil 40 mit einer vorstehenden, unterbrochenen Ringschulter 42. Die vorstehende Ringschulter 38 des Sockels 14 ist ebenfalls unterbrochen, so dass die Tintenpatrone 12 zuerst mit dem Halsteil 40 in die Fassung eingeführt und dann gedreht werden kann, bis die Schulter 42 der Tintenpatrone mit der Schulter 3 8 des Sok-kels in Eingriff kommt und dadurch die Tintenpatrone im Sockel verriegelt ist.

Die beiden Aufgaben der Tintenpatrone 12 sind das Speichern von Tinte vollkommen isoliert von der Atmosphäre, und das Liefern von Tinte mit ausreichendem Druck zur Druckimpulsabsorptionskammer im Druckkopf, so dass während des Druckens in dieser Kammer der gewünschte Druck aufrechterhalten werden kann.

Wie am besten aus der Fig. 1A ersichtlich ist, enthält der Halsteil 40 der Tintenpatrone eine Trennwand 44, die in einem Durchlass 46 montiert ist, der in das Innere einer Blase 48 aus einem Elastomer fuhrt. Wenn die Tintenpatrone 12 in den Sockel 14 eingeführt und in diesem verriegelt ist, drückt die Unterseite des Halses 40 den Stopfen 26 gegen die Wirkung der Feder 28 nach unten, so dass die Dichtung 34 auf der Hohlnadel 18 nach unten verschoben ist. Gleichzeitig erstreckt sich das spitze Ende der Nadel 18 durch die Trennwand 44, so dass eine Verbindung zwischen dem Hohlraum 20 und dem Inneren der Blase 48 geschaffen ist.

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Die bewegliche Dichtung 34 und die Trennwand 44 verhindern den Austritt von Tinte aus der Blase 48, wenn die Tintenpatrone 12 aus dem Sockel 14 entfernt wird, wobei gleichzeitig die Nadel 18 durch die Dichtung 34 verschlossen wird, so dass keine Luft in die Tintenliefereinrichtung eindringen 5 kann. Das Filter 22 verhindert das Eindringen von Luftblasen und Schmutzteilchen in die Tintenliefereinrichtung. Das Filter' kann einen Durchmesser von 2 cm und Poren mit einer Grösse von 5 p. besitzen.

Wenn die Blase leer ist, wird sie von einem Spannstab 50 10 gespanntgehalten, der in der Blase 48 angeordnet ist und sich vom Halsteil 40 der Tintenpatrone nach aufwärts erstreckt. Die Blase 48 ist zur leichteren Handhabung der Patrone in einem Gehäuse 52 angeordnet. Die Blase 48 besteht vorzugsweise aus Butylgummi, der eine sehr kleine Durchlässigkeit für 15 Gas und Dampf besitzt. Die Trennwand 44 kann aus Silikongummi bestehen, der hervorragende Dichtungseigenschaften besitzt.

Zum Füllen der Patrone 12 mit Tinte wird zuerst eine Hohlnadel durch die Trennwand gestochen und die Restluft 20 aus der Blase abgesaugt. Die in die Blase zu füllende Tinte wird zuerst im Vakuum unter Wärme entlüftet und dann mit Druck in die zusammengefallene Blase gespritzt. Wenn die Blase mit der entlüfteten und entgasten Tinte gefüllt ist, wird allfällige Restluft durch die hohle Füllnadel abgesaugt und 25 dann die Nadel entfernt. Die Patrone 12 kann dann als unter Druck stehende, luftfreie Tintenquelle für den Drucker verwendet werden, die nach Entleerung weggeworfen wird. Die Tintenpatrone enthält 50 bis 100 cm3 Tinte unter einem Druck von etwa 0,5 Atmosphären und reicht zum Drucken von etwa 30 sechs Millionen Zeichen aus.

Wenn der Patrone 12 Tinte entnommen wird, ändert sich der Druck der Tinte entsprechend der Kurve 54 in der Fig. 6. Die Druckkurve hat einen Punkt, der in der Fig. 6 mit «Schlusspunkt» bezeichnet ist, über welchen Punkt hinaus die 35 Patrone nicht mehr genügend Tinte an den Drucker liefert.

Eine kleine Menge Tinte der Patrone, etwa 10% des Gesamtvolumens, kann nicht verwendet werden, da der Tintendruck dann unter ein in einer Steuerschaltung programmiertes Minimum fällt, wie noch später beschrieben wird. Die Tintenmen- 40 ge, die bei diesem Minimaldruck noch in der Blase 48 vorhanden ist, ist klein, da die Blase durch den Spannstab 50 gespannt wird.

Der in den Fig. 2 bis 4 dargestellte Druckkopf 56 besitzt eine keramische Grundplatte 58 und eine keramische Deck- 45 platte 60, die mit der Grundplatte verbunden ist, so dass eine Mehrzahl Tintenausstosskammern 62 gebildet ist, die über Düsenkanäle mit getrennten Düsen 66 in Verbindung stehen. Obgleich nur eine Anordnung aus Kammer, Düsenkanal und Düse gestrichelt dargestellt ist, sind die restlichen sechs Anord- 50 nungen gleich. Die Ausstosskammern sind in die Platte 58 geätzt während die Deckplatte 60 nur zwei Öffnungen aufweist und zwar eine grosse Öffnung, welche die Druckimpulsab-sorptionskammer 68 bildet, und eine Ventilöffnung 70. Die keramischen Platten 58 und 60 können aus «Photoceram», eine 55 Handelsmarke der Corning Glass Corporation, Corning, New York, bestehen. Auf der Deckplatte 60 sind sieben piezoelektrische Kristalle 71 bis 77 befestigt. Auf der Unterseite der unteren Platte 58 ist eine Tintenanschlussfassung 78 vorgesehen, die in die Öffnung 70 passt (Fig. 3). Ein Rohr 80 (Fig. 8) ver- 60 bindet die Tintenpatrone 12 mit der Fassung 78. Das Ende des Rohres 80, welches mit der Fassung 78 verbunden ist, hat den gleichen Aufbau wie die Strukturelemente 15, 16,18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34 und 36 in den Fig. 1A und 1B der Tintenpatrone. Das heisst, eine Nadel 18' durchdringt eine in der 65 Fassung 78 angeordnete Trennwand 44', wenn das Rohr 80 angeschlossen wird. Beim Entfernen des Rohres 80 wird die Nadel aus der Trennwand gezogen, welche dann die Durchstichstelle verschliesst. Das offene Ende der Nadel 18' wird gleichzeitig durch eine bewegliche Dichtung ähnlich der Dichtung 34 verschlossen, so dass keine Tinte aus der Nadel austreten und keine Luft in die Nadel eintreten kann. Über der Deckplatte 60 und über einer Ventilöffnung 70 ist an der Öffnung der Kammer 68 eine Membran 84 angeordnet. Die Membran 84 besteht vorzugsweise aus einem flexiblen Kunststoffmaterial wie «Saran» (eine Handelsmarke der Dow Chemical Company, Midland Michigan). Die Membran 84 bildet die " obere Wand der Druckimpulsabsorptionskammer 68. Auf der Membran 84 liegt ein vorzugsweise aus Stahl bestehender Druckregelrahmen 86. Der Rahmen 86 hat einen Umfang, der dem der Membran 84 entspricht, da Rahmen und Membran sowohl die Kammer 68 als auch die Ventilöffnung 70 bedecken. Der Rahmen 86 hat eine ausgestanzte Öffnung, die an die Öffnung 70 der Platte 58 angepasst ist und einen U-förmigen Ausschnitt, der eine lange Zunge 88 begrenzt. Die Seiten der Zunge 88 sind abgebogen, so dass ein langer Hebelarm gebildet ist. Die Aufwärtsbewegung der Zunge 88 wird durch ein Plättchen 89 begrenzt, das am Rahmen 86 befestigt ist. Das Überdruck-Schutzplättchen 89 besteht aus einer Stahllegierung und ist durch Punktschweissen mit dem Rahmen 36 verbunden. Am mit dem Rahmen 86 verbundenen Ende der Zunge 88 ist ein Dehnungsfühler 90 angeordnet, der die Dehnung der Zunge an dieser Stelle misst. Ein zweiter Dehnungsfühler 92, der am Rahmen 86 in der Nähe des Fühlers 90 montiert ist, dient zur Temperaturkompensation.

Der Dehnungsfühler 90 fühlt den Druck innerhalb der Kammer 60 ab. Die in die Kammer 60 unter Druck fliessende Tinte hebt die Membran 84 und die auf dieser liegende Zunge 88. Durch das Heben der Zunge 88 wird eine Dehnung des Fühlers 90 erzeugt, welcher eine elektrische Anzeige des Druk-kes in der Kammer liefert. Das Signal des Fühlers 92 wird als Temperaturkompensationssignal verwendet, welches ein Signal kompensiert, das nur durch Änderung der Temperatur der Dehnungsfühler auftritt. Bei einer Druckänderung in der Kammer 68 liefert der Fühler 90 ein elektrisches Signal, welches, wie noch später genauer beschrieben wird, das Öffnen eines Ventils entsprechend dem abgefühlten Druck bewirkt. Dieses Ventil regelt den Tintenfluss durch die Öffnung 70. Damit die Tintenliefereinrichtung richtig arbeitet und der Tintenfluss wirksam geregelt wird, muss das Ventil, über welches die Tinte zum Druckkopf fliesst, ein kleines Gewicht besitzen, schnell ansprechen und darf keine Tinte durchlassen, wenn es geschlossen ist. Der Druckabfall über dem Ventil und der Ventilweg müssen sehr klein sein. Die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Ventilanordnung erfüllt diese Forderungen durch Verwendung eines piezoelektrisch betätigbaren Auslegerarmes, dessen Schliesskraft leicht eingestellt werden kann. Das Ventil umfasst einen halbkugeligen Ventilkörper 94 aus Glas, der an einer Ventilstange 96 befestigt ist, die Membran 84 und eine Dichtung 82. Unter der Dichtung 82 befindet sich ein Ventilsitz 98 mit einer Ventilöffnung 100. Der Ventilsitz 98 ist in der Tintenanschlussfassung 78 enthalten. Der V entilsitz besteht aus einem sehr harten und korrosionsfesten Material, beispielsweise aus einem Rubin. Die Ventildichtung 82 besteht vorzugsweise aus einem relativ weichen Material wie Silikongummi und ist an der Membran 84 befestigt. Die Dichtung 82 verhindert das Lecken von Tinte bei geschlossenem Ventil, zu welchem Zweck nur sehr wenig Kraft notwendig ist. Der Ventilsitz besitzt eine kleine Ventilfläche ohne scharfe Ecken, welche die Dichtung verletzen könnten.

Der halbkugelige Ventilkörper 94 aus Glas ist auf der Oberseite der flexiblen Membran 84 angeordnet und nimmt kleine Verdrehungen zwischen dem Auslegerarm 96 und dem Ventilsitz 98 auf. Das Ventil wird durch eine kleine auf die Glashalbkugel 94 wirkende nach obengerichtete Kraft geöffnet und durch eine kleine auf die Glashalbkugel nach unten

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gerichtete Kraft geschlossen. Wenn die Oberflächen von Ventilsitz und Dichtung frei von Fehlern und richtig ausgerichtet sind, kann die Öffiiungs- und Schliesskraft die Grösse eines Gramraes besitzen. Da die Ventilöffnung klein ist (etwa 0,02 cm) sind auch die Ventilkomponenten klein und von ge- 5 ringer Masse, sodass das Ventil rasch betätigt werden kann.

Die Öffnungs- und Schliesskraft wird vom Auslegerarm 96 geliefert, der einen piezoelektrischen Kristall 104 umfasst, der auf einer vorstehenden Zunge 102 des Tragrahmens befestigt ist. Die Zunge 102 hat eine kleine Öffnung zur Aufnahme der 10 Halbkugel 94. Nach dem Zusammenbau des Ventils wird die Halbkugel durch ein Epoxyharz mit dem Arm 96 verbunden. Der Ventilsitz kann durch das Loch im Rahmen beobachtet werden, da die Dichtung und die Membran durchsichtig sind.

Wenn an den Kristall 104 eine elektrische Spannung ange- 15 legt wird, ändert sich die Krümmung des Armes 96 und das Ende des Armes, an dem die Halbkugel montiert ist, hebt sich, wodurch das Ventil geöffnet wird. Wenn die Spannung abgeschaltet wird, kehrt das Ventil in seine normale geschlossene Stellung zurück. Wenn die Halbkugel 94 von der Dichtung 82 20 abgehoben wird, kann Tinte aus der Öffnung 100 in die Kammer 68 unter der Membran 84 fliessen. Der Arm 96 besteht aus rostfreiem Stahl und ist an seinen Enden direkt mit der Grundplatte 58 verbunden. Der Arm 96 hat an seinem vom Ventil entfernten Ende einen gebogenen elastischen Teil 97, 25 der eine federnde Verbindung mit der Grundplatte 58 bildet. Durch den Arm ist eine Ventileinstellschraube 101 geschraubt, die auf der Deckplatte 60 aufliegt und die Einstellung der vertikalen Lage des anderen Endes des Armes 96 in bezug auf die Ventildichtung 82 ermöglicht. Dadurch kann die Kraft, welche 30 das Ventil geschlossen hält, eingestellt werden. Der Abstand der Einstellschraube 101 vom Drehpunkt des Rahmens ist wesentlich grösser als der Abstand der Ventildichtung von diesem Drehpunkt, so dass eine Feineinstellung ermöglicht ist. Die Einstellschraube kann 80 Gewindegänge pro Zoll aufwei- 35 sen und kann dreimal so weit vom Drehpunkt angeordnet sein als die Ventildichtung, so dass eine volle Drehung der Schraube eine Bewegung von etwa 0,01 cm am Ventil erzeugt. Der gebogene federnde Teil 97 am Ende des Rahmens gewährleistet den Kontakt zwischen der Einstellschraube und dem 40 Druckkopfkörper und verhindert eine unerwünschte Bewegung des Rahmens. Der Rahmen kann aus 0,12 mm dickem Stahlblech bestehen und der piezoelektrische Kristall kann die gleiche Dicke besitzen. Wenn der Arm 0,8 cm lang ist kann eine Auslenkung des Endes des Armes von 0,02 cm erhalten 45 werden. Da die erforderliche Bewegung nur 0,002 cm beträgt kann die Einstellschraube so angezogen werden, dass der Arm in seiner normalen geschlossenen Stellung um 0,018 cm ausgelenkt ist, wodurch eine Schliesskraft von mehreren Gramm erhalten wird. Der Ventilarm kann kompakter gemacht werden, 50 wenn das feste Ende dieses Armes mit Rippen versehen wird, welches Ende von der Ventilöffnung aus gesehen auf der anderen Seite des Drehpunktes liegt, wie in der Fig. 2 dargestellt.

Zum Regeln des Druckes in der Druckimpulsabsorptions-kammer 68 ist ein Ventilregelkreis vorgesehen, welcher be- 55 wirkt, dass die Tinte mit konstantem Druck an die Druckkammern unter den Treiberkristallen geliefert wird, unabhängig von der Druckgeschwindigkeit, der Temperatur, der Viskosität der Tinte und anderen Betriebsparametern des Druckers.

Wenn während des Druckens Tinte aus den Düsen ausgestos- eo sen wird, ziehen die Kapillarkräfte in den Düsen Tinte aus der Kammer 68 um die ausgestossene Tinte zu ersetzen. Dadurch wird das Tintenvolumen und damit der Druck in der Kammer 68 verringert, so dass sich die Zunge 88 nach abwärts bewegt, wobei die Dehnung des Dehnungsfühlers 90 und damit dessen es Widerstand zunimmt. Diese Druckabfühlanordnung ist sehr empfindlich und genau, so dass noch Druckänderungen von 0,025 cm H20 oder 2 X 10-5 Atmosphären festgestellt werden können. Die Anordnung ist gegen Beschädigung durch übermässige Drücke durch einen Überdruck-Schutzarm geschützt, der die Bewegung der Zunge 88 auf einen Weg begrenzt, der einem Druck von qp 10 cm H20 oder 0,01 Atmosphären entspricht. Dadurch kann kurzzeitig ein Druck bis zu 1 Atmosphäre auftreten ohne dass die Anordnung beschädigt wird.

In der Fig. 5 ist das Blockschaltbild der Ventilregeleinrichtung dargestellt. An den Dehnungsfühlern 90 und 92, welche die eine Seite einer Brückenschaltung 106 bilden, liegt eine Bezugsspannung von etwa 5 V. Die andere Seite der Brückenschaltung 106 wird durch zwei in Serie geschaltete Bezugswi-derstände 108 und 110 sowie ein zwischen diesen Widerständen liegendes Potentiometer 112 gebildet, welches derart eingestellt ist, dass wenn in der Druckimpulsabsorptionskammer 68 kein Nettodruck vorhanden ist und dadurch keine Auslenkung der Zunge 88 bewirkt wird, die Brückenschaltung abgeglichen ist. Eine infolge Druckänderungen auftretende Verstimmung der Brückenschaltung erzeugt eine Differenzspannung zwischen dem Schleifer des Potentiometers 112 und dem Verbindungspunkt zwischen den Dehnungsfühlern 90 und 92, welches Messsignal durch einen Verstärker 114 verstärkt und durch ein Tiefpassfilter 116 zum Eliminieren hochfrequenter Störsignale gefiltert wird.

Das gefilterte und verstärkte Messsignal wird einem Spannungsvergleicher 118 zugeführt und in diesem mit einer einstellbaren Schwellenspannung einer Spannungsquelle 120 verglichen. Wenn der Druckkopf Tropfen ausstösst, nimmt der Druck in der Kammer 68 und damit auch das Messsignal stetig ab. Wenn das Messsignal kleiner wird als die Schwellenspannung minus einer Hysteresespannung von einer Spannungsquelle 112, liefert der Vergleicher ein Signal an einen Ventiltreiber 124 zum Öffnen des Ventils der Kammer 68 durch Anlegen einer entsprechenden Spannung an den Ventilkristall 104.

Wenn das Ventil geöffnet ist, fliesst Tinte von der Tintenpatrone 12 schneller in die Kammer 68 als Tinte durch die Düsen 66 ausgestossen wird, wodurch der Druck in der Kammer 68 und damit das Messsignal grösser wird. Wenn das Messsignal grösser wird als die Schwellenspannung plus der Hysteresespannung, liefert der Vergleicher 118 ein Signal zum Schlies-sen des Ventils an den Ventiltreiber 124. Dadurch erhalten die Druckkammern 62 unter den Treiberkristallen 71 bis 77 immer gerade so viel Tinte, dass die ausgestossene Tinte ersetzt wird. Die Schwellenspannung der Spannungsquelle 120 kann auf einen beliebigen Spannungswert eingestellt werden, so dass der Druck in der Kammer 68 innerhalb der Betriebsgrenzen des Druckers beliebig gewählt werden kann. Auch die Hysteresespannung der Spannungsquelle 122 kann auf einen beliebigen Spannungswert eingestellt werden, wobei die untere Grenze durch die Stabilität der Regeleinrichtung bestimmt wird. Geeignete Werte für den Schwellendruck und den Hysteresedruck sind -5 cm H20 bzw. 0,1 cm H20.

Da die durch das Ventil fliessende Tintenmenge sehr klein ist und das Ventil schnell arbeiten muss, ist die Ventilöffnung 100 klein (etwa 0,002 cm). Der Flüssigkeitsfluss durch eine solche kleine Öffnung wird durch die Viskosität begrenzt, d.h. die Strömungsgeschwindigkeit erreicht im Ventil schnell einen Grenzwert, bei dem Gleichgewicht zwischen der Viskositätskraft und der durch die Tintenpatrone 12 erzeugten Druckkraft herrscht. Die Durchflussgeschwindigkeit durch das Ventil ist dann dem Druck in der Tintenpatrone 12 proportional.

Mit abnehmendem Druck in der Patrone 12 nimmt auch die Durchflussgeschwindigkeit durch das Ventil ab und die Zeit, die zum Füllen der Kammer 68 benötigt wird, nimmt zu. Im Grenzfall einer leeren Tintenpatrone würde dann das Ventil dauernd offen sein. Wenn der Druckkopf unter diesen Bedingungen arbeiten würde, würde der Druck in der Kammer 68 weiter fallen bis er einen Wert erreicht, der gleich dem ma-

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ximalen negativen Kapillardruck in den Düsen ist. Bei diesen Druckverhältnissen können die Düsen jedoch nicht mehr von der Kammer 68 aus nachgefüllt werden, so dass Luft in die Düsen eintritt und das weitere Ausstossen von Tropfen verhindert wird. Ein solcher Fehlbetrieb ist schwer zu korrigieren und kann nur verhindert werden, wenn die Tintenpatrone ersetzt wird bevor der Tintenlieferdruck zu klein wird.

Bei dem Drucker nach der Erfindung wird ein solcher Fehlbetrieb durch eine elektronische Schaltungsanordnung verhindert, die den Druckkopf stillsetzt, wenn der Tintenlieferdruck zu klein wird. Zu diesem Zweck wird die maximal zulässige Ventilimpulslänge, d.h. die maximal zulässige Öffnungszeit des Ventils ermittelt und diese Impulslänge mit der tatsächlichen Ventilimpulslänge verglichen sooft das Ventil öffnet. Bei der Schaltungsanordnung nach der Fig. 5 wird zu Beginn eines vom Spannungsvergleicher 110 erzeugten Ventilimpulses ein monostabiler Multivibrator 128 getriggert und das Ventilsignal dem D-Eingang eines D-Flipflops 130 zugeführt. Der Multivibrator 128 ist auf eine Verzögerungszeit eingestellt, die gleich der maximal zulässigen Impulslänge ist. Am Ende dieser Verzögerungszeit wird der Zustand des Flipflops 130 durch Anlegen des Ausgangssignals des Multivibrators 128 an den CP-(Taktimpuls)-Eingang des Flipflops 130 geprüft, wobei, wenn das Ventilsignal noch immer am Eingang D liegt, das Flipflop den logischen Zustand 1 annimmt und ein Fehlersignal an einen Tintenmangelmelder 132 liefert. Das Fehlersignal kann mehrere verschiedene Massnahmen veranlassen. Die wichtigste Massnahme ist die Verringerung der maximalen Druckgeschwindigkeit. Wenn beispielsweise die Druckgeschwindigkeit und damit der Tintenfluss durch das Ventil auf 'A des normalen Wertes verringert wird, fällt die Länge des Ventilimpulses unter die maximal zulässige Impulslänge, so dass das Drucken mit dieser kleinen Geschwindigkeit einige Zeit fortgesetzt werden kann, wodurch die Bedienungsperson genügend Zeit zum Ersetzen der Tintenpatrone hat. Wenn das Drucken sofort beendet wird, muss die zu druckende Information bis zum Auswechseln der Tintenpatrone gespeichert werden.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung hatten die obengenannten Betriebsparameter die folgenden Werte:

Volumen des Tintenbehälters 100 cm3

Tintenanfangsdruck 0,4 at

Tintenenddruck 0,1 at

Ventilimpulslänge 10 ms

Ventilöffnungszeit 1 ms

Endimpulslänge des Ventils 50 ms maximale Öffnung 0,002 cm

Druck in der Druckimpulsabsorptionskammer —5 cm H20

Hysteresedruck 0,1 cm H20

Hysteresevolumen 0,0002 cm3

Viskosität der Tinte 6 centipoise

Oberflächenspannung der Tinte 50 dyn/cm

Düsenkapillardruck 15 cm H20

Die beschriebene Tintenliefereinrichtung, bestehend aus der Tintenpatrone, dem Regelventil und der Druckfühleranordnung mit Überdruckschutz, eliminiert auch Luftblasen, die infolge von Stössen, Vibrationen oder einer anderen Fehlfunktion in den Druckkopf gelangen. Die mittlere Betätigungsdauer des Ventils ist auch bei niederem Tintenenddruck sehr klein, so dass, wenn das Ventil ganz geöffnet ist, die durch die Düsen fliessende Tintenmenge wesentlich grösser ist als während des Ausstossens der Tropfen, wobei die Tinte immer nur in Richtung von der Druckimpulsabsorptionskammer zu den Düsen fliesst. Zum Entfernen von Luftblasen wird das Ventil zu Betriebsbeginn während relativ langer Zeit (mehrere Sekunden) geöffnet, so dass eine relativ grosse Menge Tinte durch den Druckkopf strömt und die Luftblasen fortspült. Die durch die Düse fliessende Tinte wird gesammelt und entfernt und der Druckkopf nach der Entfernung der Luftblasen in den zum Drucken bereiten Zustand gebracht.

In den Fig. 2, 7 und 8 ist der Druckkopf 56 im einzelnen dargestellt. Ein Impulsgenerator (nicht dargestellt) liefert über eine elektrische Steckverbindung 134 und ein Bandkabel 136 Impulse an den Druckkopf. Bei Empfang eines Impulses vom Impulsgenerator stösst der Druckkopf einen einzelnen Tintentropfen aus einer Öffnung aus, wie es genauer in der US-Pa-tentanmeldung Nr. 489 985 des gleichen Anmelders beschrieben ist. Jeder elektrische Impuls erzeugt einen einzelnen Tropfen unabhängig von einem früheren Signal. Der Druckkopf enthält mehrere Tropfenausstossmittel, vorzugsweise sieben Tropfenausstossdüsen, die vertikal untereinander angeordnet sind, welche Düsen unabhängig voneinander betätigt werden können. Der Impulsgenerator arbeitet nicht bei einer Resonanzfrequenz, sondern veranlasst die Erzeugung der Tropfen entsprechend einem bestimmten, zu druckenden Muster.

Zum genauen Drucken der Information auf ein Medium 138 ist eine im wesentlichen gerade Flugbahn der Tintentropfen von der Düsenöffnung im Druckkopf zum zu bedruckenden Medium erforderlich. Durch genaues Anordnen des zu bedruckenden Mediums relativ zum Drucker treffen dann die Tropfen in einem vorbestimmten Muster auf dem Medium auf, entsprechend den Signalen des Impulsgenerators, welche Signale in Abhängigkeit von der zu druckenden Information erzeugt werden. Zur Erzielung eines guten Druckes müssen die Tropfen eine genaue und reproduzierbare Form und Grösse besitzen. Das heisst, die Tröpfen müssen genau auf die Signale des Impulsgenerators folgen, so dass in gleichen Zeitabständen auftretende gleiche Signale in gleichen Zeitabständen auftretende Tropfen erzeugen.

Jeder Tropfen wird durch eine plötzliche Verringerung des Volumens einer Kammer 62 aus dem Kopf 56 ausgestossen. Die plötzliche Volumenverringerung wird durch Ablenken einer Platte (nicht dargestellt) in die Kammer ezeugt, wodurch eine zur Bildung eines Tropfens genügende Menge Tinte ausgestossen wird. Die Ablenkung der Platte wird durch die Betätigung von einem der Kristalle 71 bis 77 erzeugt, wie es genauer in der obengenannten US-Patentanmeldung beschrieben ist. Die Ablenkung muss so plötzlich erfolgen, dass der Tinte in der Düse eine zur Erzeugung der Fluchtgeschwindigkeit genügende kinetische Ernergie erteilt wird. Diese Fluchtgeschwindigkeit ist die minimale Geschwindigkeit bei der die in einer Düse 66 enthaltene Tintenmenge aus der Düse ausgestossen wird und einen freifliegenden Tropfen bildet.

Diese Tropfenbildung erfolgt nur dann ungestört, wenn der Druckkopf voll mit Tinte gefüllt ist und keine Luftblasen im Kopf vorhanden sind. Es dürfen auch keine Luftblasen durch den Tinteneinlass oder durch die Düsen in den Druckkopf gelangen. Die beschriebene Tintenliefereinrichtung ist, wie bereits früher erwähnt, so ausgebildet, dass ein maximaler Schutz gegen das Eindringen von Luft vorhanden ist.

Wie bereits früher erwähnt, enthält die Tintenanschlussfassung 78 ein Filter 99 aus feinem Drahtgewebe und eine Trennwand 44' aus einem Elastomer. Wenn der Druckkopf auf dem Schlitten montiert wird, durchsticht die Tintenzufuhrnadel 18' die Trennwand und liefert Tinte an die Fassung 78. Kleine Gasblasen, welche während der Montage des Druckkopfes

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eindringen, werden durch das Filter 99 am Eindringen in den Druckkopf 56 verhindert. Eine geeignete Porengrösse für das Filter ist 5 pu Zur weiteren Sicherheit, dass keine Luftblasen in die Tintenliefereinrichtung eintreten, wird die Einrichtung zuerst mit C02 zum Entfernen von Luft gespült und dann zum 5 Absorbieren des C02 mit Natriumhydroxid gereinigt. Dann wird die Einrichtung mit Tinte (ohne Farbstoff) zum Entfernen des Natriumhydroxids gespült.

Der Druckkopf 56 ist lösbar auf einem Schlitten 140 mon-stand vom zu bedruckenden Medium 138 angeordnet sind. 10 Der Schlitten 140 wird längs der Schienen 142 durch einen Zahnriemen 144 bewegt. Zum Drucken von Zeichen auf das Medium 138 wird der Schlitten über die Oberfläche des Mediums bewegt während der Druckkopf Tintentropfen aus-stösst. 15

Am Schlitten 140 ist eine Fassung 146 zur Aufnahme des Tintenanschlusses 78 des Kopfes 56 montiert. Die Fassung 146 enthält die Hohlnadel 18' zum Durchstechen der Trennwand 44' des Anschlusses 78. Die Hohlnadel 18' sollte so klein als möglich sein um eine Beschädigung der Trennwand zu verhin- 20 dem, jedoch einen kleinen Widerstand für den Fluss der Tinte von der Tintenpatrone zum Druckkopf besitzen. Eine Nadel mit einem Aussendurchmesser von 1 mm erfüllt diese Forderungen. Nach dem Anbringen des Druckkopfes am Schlitten 140, wobei die Nadel 18' sich durch die Trennwand 44' erstreckt, wird der Kopf 56 um die Nadel 18' gedreht um den Abstand zwischen dem Druckkopf 56 und dem zu bedruckenden Medium 138 einzustellen. Nach dem Einstellen des richtigen Abstandes wird der Kopf 56 in seiner Stellung relativ zum Schlitten 140 durch eine Schraube 158 fixiert, die sich mit g,, Spiel durch ein Loch 160 im Schlitten 140 erstreckt und in ein Gewindeloch 162 des Kopfes 56 geschraubt ist. Dadurch wird weder die Nadel 18' noch die Trennwand 44' mechanisch belastet.

Wie bereits früher erwähnt, enthält die zur Anbringung am 35 Druckkopf bestimmte Anschlussfassung eine bewegliche Dichtung und eine Feder (nicht dargestellt), wobei die Dichtung die Hohlnadel abdichtet, wenn der Druckkopf entfernt ist. Dadurch wird eine Verschmutzung der Nadel, ein Lecken von Tinte und das Eindringen von Luft verhindert. Die Dich- w tung kann aus einem beliebigen elastomeren Material bestehen, ähnlich wie das der Trennwand. Besonders geeignet ist Urethangummi oder Butylgummi.

Die Nadel 18' ist mit der flexiblen Tintenzufuhrleitung 80 verbunden, welche Tinte von der Tintenpatrone 12 zum 45

Druckkopf 56 leitet. Die Leitung muss den vollen Tintenlieferdruck (etwa 0,5 at) während der ganzen Lebenszeit des Druckers übertragen. Die Leitung muss auch eine sehr kleine Dampfdurchlässigkeit besitzen, so dass Verdampfen und die Bildung von Luftblasen verhindert wird. Die Leitung muss 50 flexibel bleiben, da sie die ortsfeste Tintenpatrone 12 mit dem beweglichen Schlitten 140 verbindet. Geeignet ist beispielsweise eine Leitung aus «Tygon» (eine Handelsmarke der Norton Company of Akron, Chio für extrudierte, plastifizierte PVC-Schläuche) mit einem Innendurchmesser von 1 mm. 55

Zum elektrischen Anschluss des Druckkopfes besitzt dieser auf einer Seite einen vorstehenden Teil 148, auf den eine Mehrzahl Leiterbahnen 150 durch Siebdrucken aufgebracht ist, welche Leiterbahnen in Art einer gedruckten Schaltung mit den Treiberkristallen, welche die Tropfenausstosskam- ^ mern steuern, den Druckfühlern und dem Ventiltreiber verbunden sind. Der Vorsprung 148 bildet einen Stecker, der in eine Steckdose 134 des Schlittens 140 passt. Ein Flachkabel 136 verbindet die Steckdose 134 mit der elektronischen Schaltung (nicht dargestellt) zur Betätigung des Druckkopfes. Durch die leicht trennbaren mechanischen, hydraulischen und elektrischen Verbindungen kann der am Schlitten 140 montierte Druckkopf 56 schnell ausgewechselt werden.

Der beschriebene Druckkopf hat ein Gewicht von angenähert 7 g, kann leicht montiert werden und arbeitet zuverlässig. Jedoch sind einige Komponenten des Druckkopfes sehr empfindlich und können leicht beschädigt werden. Die flache Form des Kopfes ist zwar für die elektrischen Anschlüsse sehr bequem, jedoch kann dadurch der Kopf als Verstärker für die Kristallschwingungen wirken und Geräusche erzeugen. Dieses Problem kann durch Anordnen des Kopfes in einem Gehäuse überwunden werden, welches die Schwingungen dämpft und den Kopf vor Beschädigungen schützt. Das Gehäuse für den Kopf ist in den Fig. 7, 8 und 9 dargestellt und besteht aus einem Grundteil 152 und einem Abdeckteil 156, welche Teile genau aufeinanderpassen. Vor dem Einbau des fertigen Kopfes 56 in das Gehäuse wird der Kopf mit einer dünnen Isolierlackschicht überzogen. Dann wird die Rückseite des Kopfes im Grund teil 152 durch eine extrem viskose, nicht flüchtige Verbindung, wie Vakuumfett, befestigt. Der Tinteneinlass 78 des Druckkopfes ist durch ein Loch 154 im Grundteil 152 gefuhrt. Der Teil des Druckkopfes mit den Treiberkristallen wird dann mit einer relativ dicken Schicht (etwa 0,05 cm dick) eines nicht dargestellten schalldämpfenden Materials bedeckt.

Anschliessend wird der Abdeckteil 156 auf das schalldämpfende Material gepresst und mit dem Grundteil durch ein Silikondichtungsmaterial verbunden. Das Gehäuse schützt die empfindlichen Komponenten des Kopfes vor Beschädigung und ermöglicht einen praktisch geräuschlosen Betrieb des Druckkopfes. Der Druckkopf 56 kann durch Lösen der Steckdose 134 vom Steckerteil 148 und Abziehen des Kopfes 56 vom Tintenanschluss 146 mit der Nadel 18' leicht vom Schlitten 140 abgenommen werden. Das Anbringen und Entfernen des Druckkopfes kann beliebig oft wiederholt werden ohne dass eine Justierung oder Prüfung notwendig ist.

Damit jeder Druckkopf durch einen beliebigen anderen Druckkopf ersetzt werden kann, müssen bestimmte elektrische Justierungen vorgenommen werden. In der US-Patentanmel-dung Nr. 489 985 ist beschrieben wie die Tropfenausstossge-sch windigkeit von jeder der sieben Ausstossdüsen durch richtige Wahl eines Seriewiderstandes für jeden der sieben Treiberkristalle gleich gemacht werden können.

Wie bereits erwähnt, machen die Schwankungen der Dehnungsfühlerwiderstände und die mechanischen Herstellungstoleranzen eine elektrische Justierung notwendig, damit das Ventil beim richtigen Druck öffnet. Diese Einstellung erfolgt durch das Potentiometer 112 in der Fig. 5. Die Herstellungstoleranzen machen es weiter erforderlich, dass die Länge der Treiberimpulse für die Treiberkristalle für jeden Druckkopf individuell gewählt werden müssen. Die Unterschiede zwischen den Kristallen eines Druckkopfes sind jedoch klein, so dass alle sieben Kristalle mit Impulsen der gleichen Länge betrieben werden können. Die Impulslänge für einen Kopf kann somit durch Wahl nur eines speziellen Widerstandswertes eingestellt werden.

Zum Einstellen der Eingangssignale eines Druckkopfes sind somit im ganzen neun einzelne Widerstände notwendig. Eine Druckkopfeinheit mit dem Druckkopf 56 und den neun Widerständen ist dann durch jede andere analog aufgebaute Druckkopfeinheit ersetzbar. Die neun Widerstände können in der Steckdose 134 angeordnet sein, die lösbar mit dem Druckkopf und elektrisch mit der Antriebselektronik über das Verbindungskabel verbunden ist.

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4 Blätter Zeichnungen