DE2361781A1 - Schreibwerk zum schreiben mit fluessiger farbe - Google Patents

Description

Philips Patentverwaltung GmbH., 2 Hamburg 1, Steindamm 94 Schreibwerk zum Schreiben mit flüssiger Farbe

Die Erfindung bezieht sich auf: ein Schreibwerk zum Schreiben mit flüssiger Farbe, bei dem die Übertragung der Schreibflüssigkeit zum Aufzeichnungsträger elektrisch gesteuert wird.

Es sind verschiedene Einrichtungen bekannt, bei denen abgelenkte Tröpfchenstrahlen zur Aufzeichnung benutzt werden. Die Erzeugung der Tintentröpfchen geschieht durch feine Düsen durch Anwendung von Druck oder elektrischer Hochspannung. Da auf diese Weise nur kontinuierliche Tropfenfolgen entstehen, müssen die Tropfen einzeln durch spezielle Elektroden aufgeladen und in vertikalen elektrischen Feldern selektiert und abgelenkt werden. Die Vorteile dieser fast energielosen und trägheitslosen Steuerung der Aufzeichnung sind offensichtlich.. Leider sind jedoch der Ablenkbarkeit einzelner Tropfen durch die ärodynamischen und elektrostatischen Wechselwirkungen zwischen aufeinanderfolgenden Tropfen enge

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Grenzen gesetzt, so daß auch, bei erheblichem Aufwand an Steuermitteln die Qualität derartiger Aufzeichnungen nicht zu befriedigen vermag. Zusätzliche Probleme ergeben sich naturgemäß aus der Verstopfungsgefahr bei feinen Düsen, sowie der Anwendung hohen Drucks bzw. elektrischer Hochspannung.

Um die Schwierigkeiten bei der Ablenkung zu vermeiden, sind schon mehrere Systeme mit parallel angeordneten Düsen vorgeschlagen worden. Der Hauptnachteil derartiger Anordnungen besteht im hohen !Dint enver br auch, weil bei kontinuierlicher Tropfenerzeugung in der Regel nur ein Bruchteil wirklich zur Aufzeichnung genutzt werden kann. Besondere Aufmerksamkeit verdienen deshalb Einrichtungen mit diskontinuierlicher Tropfenerzeugung - vgl. z.B. die Offenlegungsschriften 2 161 614, 2 161 529, 2 161 515. Sie bestehen im wesentlichen aus Flüssigkeitskammern, auf die durch piezokeramische Platten Druck ausgeübt werden kann, sowie entsprechende Zu- und Ablaufkanäle, die bei geeigneter Gestaltung eine Pumpwirkung an mehreren Düsen bewirken sollen. Abgesehen von den Schwierigkeiten beim Aufbau der komplizierten Strömungskanäle und bei der richtigen Ankopplung der piezokeramischen Biegeschwinger an die Flüssigkeit, ist eine solche Einrichtung besonders anfällig gegen Verstopfung der Düsen und Kanäle, aber auch gegen Luftbläschen in der Schreibflüssigkeit.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Transport und die Übertragung der Schreibflüssigkeit zu vereinfachen.

j Gelöst wird diese Aufgabe durch einen piezokeramisehen Balken mit auf seiner Oberfläche aufgebrachten Elektroden und zur

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Aufnahme von Elektroden und/oder Tinte dienenden Längslöchern, sowie mit einem an der Stirnseite des Balkens befestigten Schreibstift. .

Im Gegensatz zu bekannten mechanischen Druck-und Schreibwerken braucht hierbei keine wesentliche Kraft übertragen zu werden, es kann sogar gänzlich auf die Bildung von Tropfen verzichtet und die Biegeschwingung unmittelbar ausgenutzt werden. .

Die Zeichnung stellt Ausfuhrungsbeispiele dar. Es zeigt: .

Fig. 1a ein schematisches Biegelement, Fig. 1b einen schematischen Längsschnitt, Fig. ic einen schematischen Querschnitt, Fig. 1d ein Schreibstift,

Fig. 2 dient zur Erläuterung des Farbübertragungsvorganges, Fig. 3a eine Mehrfachvorrichtung in Draufsicht, Fig. 3b einen Längsschnitt und

Fig. 3c einen Querschnitt davon,

Fig. 4a eine Halterung für die Mehrfachvorrichtung in Draufsicht Fig. 4b einen schematischen Längsschnitt dieser Halterung.

Fig. 1 zeigt ein piezokeramisch.es Biegeelement, wie es z.B. auch zur Schallplattenabtastung verwendet wird. Es besteht aus entgegengesetzt polarisierten Materialbereichen, die durch Mittellöcher 3 zur Aufnahme wirksamer Elektroden voneinander weitgehend getrennt sind, und äußeren Elektroden 2, die bereits als dünne Metallbeschichtung aufgetragen sind. Die Ausdehnung

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Die Ausdehnung quer zur Biegerichtung 4 wird um ein mehrfaches größer als in der Biegerichtung 4 gewählt, um unerwünschte Querschwingungen zu vermeiden.

Fig. 1b zeigt im Längsschnitt ein piezokeramisches Biegeelement 1, das an einem Ende mit den elektrischen Anschlußfäden 7 zwischen zwei isolierten Halterungen 8 eingespannt ist. Die beiden inneren der vier Mittelelektrodenkanäle 3 sind über den Schlauch 9 mit einem nich näher dargestellten Tintenreservoir verbunden. Am freien Ende des Piezoschwingers ist ein Schreibstift 5 mittels eines Metalldrahtes 6 befestigt. Dieser Draht 6 kann durch die beiden äußeren Mittelelektrodenkanäle 3¹ bis zum eingespannten Ende des Schwingers geführt und dort als elektrischer Anschluß benutzt werden. Mit einem Biegeelement von beispielsweise 0,7 mm Dicke und 15 mm freier Länge können transversale Schwingungsamplituden in Richtung des Pfeiles 4 von 0,2 mm und Frequenzen bis 1 kHz erreicht werden. Da die schwingende Masse im wesentlichen aus dem aktiven Keramikmaterial besteht, ist die Dämpfung auch ohne zusätzliche Maßnahmen hinreichend, daß jede beliebige elektrische Signalfolge in eine entsprechende mechanische Bewegung umgesetzt wird, so lange die mechanische Resonanzfrequenz noch unterschritten bleibt. Durch die Zuführung der Tinte bzw. Schreibflüssigkeit in der angegebenen Weise werden Komplikationen im Schwingungsverlauf vermieden; durch die üblicherweise gute elektrische Leitfähigkeit der Tinte steht zudem eine wirksame Mittelelektrode zur Verfügung. Befestigung und Querschnitt des Schreibstiftes 5 gehen aus der Draufsicht gemäß Fig. 1c hervor. Die durch die Mittellöcher 3 zugeführte Tinte wird durch Kapillarspalte 11 zum unteren Ende des Schreibstif-

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tes 5» "wo die Übertragung auf den Aufzeichnungsträger erfolgen soll, weitergeleitet. Selbstverständlich können auch Kapillarröhrchen oder schreibfederförmige Anordnungen 16 z.B. gemäß Pig. 1d als Schreibstifte 5 Verwendung finden.

I¹Ig. 2 soll den Vorgang der Farbübertragung erläutern: Ein mit Tinte 15 gefülltes Kapillarröhrchen 13 befindet sich in Ruhestellung ca 0,2 mm über dem Aufzeichnungsträger 12 (z.B. 0,1 mm starkes, normales Papier). Durch nivellierung des Tintenreservoirs bzw. durch entsprechende Belüftung in der Tintenzuführung bildet sich ein konvexer Plüssigkeitsmeniskus 14 aus, wobei die Oberflächenspannung nicht überwunden werden darf. Mittels des Biegeelementes wirdj&as Röhrchen 13 in Richtung des Pfeiles 4- nur soweit bewegt, daß der Aufzeichnungsträger vom Meniskus 14 berührt wird. Bei einem benetzbaren und saugfähigem Aufzeichnungsmaterial genügt dies, um eine ausreichende Farbmenge zu übertragen. Beim Zurückschwingen des Röhrchens in Pfeilrichtung reißt der Flüssigkeitsmeniskus ab.

Zur matrixartigen punktweisen Darstellung von Schriftzeichen ist es sinnvoll, eine der Spaltenzahl entsprechende Anzahl von Schreibelementen gemäß Fig. 1b radial oder parallel anzuordnen. Da die Querausdehnung der Biegelemente jedoch in der Regel größer als der gewünschte Punktabstand sein dürfte, empfiehlt sich eine verschachtelte Anordnung, die in der Fig. 3a (Draufsicht), sowie in den Fig. 3b und 3c (Schnitte), näher dargestellt ist. Zur Farbübertragung dienen hier stirnseitig an den Biegeelementen 1 befestigte flache schreibfederförmige

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Streifen 16 entsprechend Fig. 1d, deren Gestaltung im einzelnen aus Fig. 3c ersichtlich, ist. Die Zuführung der Tinte könnte zwar ähnlich vie in Pig. 1b durch die Biegeelemente hindurch erfolgen, da aber die Streifen 16 im unteren. Bereich paarweise feine Kapillarstalte bilden, kann durch eine äußere nicht näher dargestellte Zuführung der Tinte im Bereich der Bohrungen 17 erreicht werden, daß alle Zwischenräume 18(Fig. 3b) mit Tinte gefüllt sind. Auf diese Weise werden Qu er schwingungen der Streifen 16 verhindert und die Schwingungsdämpfung wirkungsvoll erhöht. Ferner ist die Gefahr der Zulauf Verstopfung praktisch nicht mehr gegeben.

Die Befestigung der BiegesLemente 1 in einer Halterung 20 geschieht nach Fig. 4 ab unter Verwendung der Klemmvorrichtung 21, der Kontaktstreifen 24, sowie der Ab stands stücke 22, 23. Um die einzelnen Biegeelemente 1 getrennt erregen zu können, bestehen die Kontakstreifen 24 aus Stücken einer flexiblen, zweiseitig gedruckten Schaltung. Als Abstandsstücke 22, 23 lassen sich elastische Kunststoffschläuche oder Perlonfäden verwenden, Da nach der* Montage der Biegeelemente 1 in der Regel noch eine Justage der Federspitzen 16 auf gleichen Abstand zum Aufzeichnungsträger notwendig sein wird, sind Stellschrauben 25 vorgesehen. Diese sind so versetzt, daß die freien Längen der Biegeschwinger annähernd gleich werden. Zur Feinjustage der Schreibspitzen können auch noch elektrische Mittel vorgesehen werden, die die Biegeelemente einzeln.mit entsprechenden Gleichspannungskomponenten versehen.

Patentansprüche:

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Claims (6)

Patentansprüche:

1. Schreibwerk zum Schreiben mit flüssiger Farbe, bei dem die Übertragung der Schreibflüssigkeit zum Aufzeichnungsträger elektrisch gesteuert wird, gekennzeichnet durch einen piezokeramischen Balken mit auf seiner Oberfläche aufgebrachten Elektroden und zur Aufnahme von Elektroden und/oder Tinte dienenden Längslöchern, sowie mit einem an der Stirnseite des Balkens befestigten Schreibstift.

2. Schreibwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,-daß der an der Stirnseite des Biegebalkens angebrachte Schreibstift Kapillarspalte zur Aufnahme und Abgabe der durch die' Mittellöcher zugeführten Tinte besitzt.

3. Schreibwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schreibstift' schreibfederartig ausgebildet ist.

4. Schreibwerk nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Biegebalken unterschiedlicher Länge nebeneinander angeordnet sind und jeder Biegebalken mehrere radial gerichtete flache Schreibstife trägt.

5. Schreibwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die flachen Schreibstifte der einzelnen Biegebalken ineinander verschachtelt sind.

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6..Schreibwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegebalken in einer Halterung für sich und gegeneinander justierbar sind.

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