DE2708924A1

DE2708924A1 - Tintenstrahlschreiber

Info

Publication number: DE2708924A1
Application number: DE19772708924
Authority: DE
Inventors: James D Beasley; Shou L Hou; Donald J Koneval
Original assignee: Gould Inc
Current assignee: Gould Inc
Priority date: 1976-04-19
Filing date: 1977-03-02
Publication date: 1977-11-03
Also published as: FR2349130A1; DE2708924C2; JPS52128166A; US4025928A; JPS5619887B2; CA1082287A; GB1562151A; FR2349130B1

Description

GOULD INCORPORATED

1. März 1977 Gzg/goe

Tintenstrahlschreiber

Die Erfindung betrifft allgemein Tintenstrahl-Schreibgeräte und insbesondere ein Tintenstrahl-Schreibgerät, das zur Verwendung bei X-Y- und Streifenschreibern oder ähnlichen graphischen Tischinstrumenten geeignet ist.

Nicht-berührende Schreibvorrichtungen, die Schreibspuren erzeugen, indem Tintentröpfchen gegen das zu beschreibende Medium geschleudert werden, sind als sogenannte Tintenstrahlgeräte bekannt. Eine Klasse derartiger Vorrichtungen sind die Impuls-Tintenstrahler, bei denen Tintentröpfchen infolge einet* elektrischen Signals oder mit einer Geschwindigkeit, die von einer Signalfrequenz bestimmt wird, abgeschleudert werden. Vorrichtungen dieser Art sind in dem US-Patent Nr. 3,683,212 vom 8. Aug. 1972 und den zugehörigen Ausscheidungs-Patenten Nr. 3,8Mo,758; 3,857,o49 und 3,9o2,o83 offenbart und beansprucht.

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Die Anpassung eines Tintenstrahl-Schreibgerätes an den sich bewegenden Schreibkopf eines X-Y-Schreibers bringt einige besondere Probleme mit sich, die sich daraus ergeben, daß die Zufuhr der i'inte zum Tintenstrahl erfolgen muß, ohne daß das Schreibpapier visuell verdeckt wird und ohne den Antriebsmechanismus, zum Antrieb der Vorrichtung entlang der zwei gesteuerten Achsen zu stören. Darüber hinaus sprechen moderne X-Y-Schreiber auf hohe Geschwindigkeiten an, so daß die Schreibvorrichtung bei hohen Beschleunigungs- und Verzögerungskräften einwandfrei arbeiten muß. Bei Impuls-Tintenstrahlschreibgeräten sollen derartige Beschleunigungen nicht dazu führen, daß die Tinte abgeworfen wird, wenn kein Steuersignal vorhanden ist.

Impuls-Tintenstrahlschreibgeräte weisen noch ein anderes Problem auf, dessen Lösung weitere Schwierigkeiten mit sich bringt, wenn das Gerät an einen X-Y-Schreiber angepaßt werden soll. Um zu vermeiden, daß eine Druckimpuls-Rückstrahlung die nachfolgende Tintentröpfchenformation stört, und dadurch zu gewährleisten, daß von Jedem im Prüfsignal über den gesamten Ansprechbereich ein einzelnes, einheitliches Tröpfchen erzeugt wird, kann zur Energie-Absorption eine viscoelastische Rohrleitung mit der Tropfenformröhre verbunden werden, wie dies in dem US-Patent Nr« 3,832,579 vom 27. Aug.1974 offenbart ist.

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Obwohl die Rohrleitung und das Tropfenform-Röhrchen einen Durchmesser aufweisen, bei dem eine Kapillarwirkung auftritt, wird eine relativ große Rohrlänge, in der Größenordnung von 15 cm (6 inches) benutzt, um Druckimpulsrückstrahlungen zu vermeiden. Indem so unabhängig von der Frequenz einheitliche Tröpfchen erzeugt werden, wird das Erzeugen einer einheitlichen Schreibspur über eine genaue Frequenzmodulation erleichtert. Eine deartige Frequenzmodulation ist in der US-Patentanmeldung Ser.Nr. 639,6M der Anmelderin vom 11. Dez. 1975 offenbart und beansprucht. Die Anordnung dieses Aufbaues in der räumlichen Begrenzung und bei den Betriebskräften eines X-Y-Schreibers bringt ein weiteres Problem bei der Anpassung eines Impuls-Tintenstrahlschreibgerätes an diese Anmeldung mit sich.

Es ist ein wesentliches Ziel der Erfindung, die obengenannten Probleme zu lösen und ein Impuls-Tintenstrahlschreibgerät zu schaffen, das zur Verwendung bei X-Y-Schreibern geeignet ist.

Insbesondere ist es ein Ziel der Erfindung, ein Schreibgerät der obengenannten Art zu schaffen, das sauber arbeitet, wobei ein klares Ansprechen auf die !frequenz aufrechterhalten wird, wenn es bei hoher Geschwindigkeit betrieben wird und wenn es starken Beschleunigungs- und Verzögerungsstoßen unterworfen ist.

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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Gerät der obengenannten Art zu schaffen, das zum Schreiben in einer Ebene, die sich von der Horizontalen zur Vertikalen ändert, angeordnet werden kann.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Gerät der obengenannten Art zu schaffen, das einfach im Aufbau und trotzdem wirtschaftlich in der Herstellung und im Betrieb ist.

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht eines X-Y-Schreibinstruments, das das erfindungsgemäße Schreibgerät verkörpert;

Fig. 2 eine vergrößerte Teil-Schnittansicht des Tintenstrahlschreibgerätes der Pig. Ij

Fig. 3 einen stark vergrößerten vertikalen Schnitt des Gerätes der Fig. Ij

Fig. 4 einen weiteren vergrößerten Teilschnitt des Düsenabschnit- - tes des Tintenstrahlschreibgerätes der Fig. 3j und

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Fig. 5 einen teilweisen Schnitt, der eine andere Ausgestaltung

der in Fig. 2 dargestellten Deckel-Entlüftungsöffnung zeigt.

Die Erfindung ist in Verbindung mit bestimmten bevorzugten Ausgestaltungen beschrieben, wobei es verständlich ist, daß die Erfindung durch diese Ausgestaltungen nicht eingeschränkt werden soll. Im Gegenteil, es sollen alle Alternativen, Modifikationen und Äquivalente der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen bestimmt ist, umfaßt werden.

Bezugnehmend auf die Zeichnung ist in Fig. 1 der Schreibtisch eines X-Y-Schreibers 10 dargestellt, auf dem ein Blatt Schreibpapier 11 befestigt ist. Eine Schreibvorrichtung 12, die die Erfindung verkörpert, ist auf einem Kopf 13 befestigt, der entlang einer Achsenstange 14 bewegt werden kann. Die Achsenstange 1Ί ihrerseits ist zur Bewegung senkrecht zu ihrer Längsausrichtung über den Tisch und damit das Schreibpapier 11 angeordnet. Die Schreibvorrichtung 12 ist so angeordnet, daß sie eine Linie auf das Papier schreibt, wenn die Stange I¹I und der Kopf 13 auf der Stange bewegt werden. Der Fachmann erkennt, daß ein Signal mit zwei X-Y-Komponenten von dem Schreiber Io aufgezeichnet wird, wobei eine Komponente die Stange I¹I und die andere Komponente den Kopf 13 auf der Stange antreibt.

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Die Schreibvorrichtung ist von der Art, wie sie in dem obengenannten US-Patent Nr. 3,683,212 offenbart ist, und weist ein eine öffnung bildendes Glied 21 in Form einer Glasröhre auf, mit einem eingeschnürten unteren Ende 22, das von einem piezoelektrischen Umformer 23 umgeben ist, der, wenn er durch einen von Leitungen 24 Übermittelten elektrischen Impuls erregt wird, einen Tropfen Tinte aus der öffnung des unteren Röhrenendes 22 ausstößt. Indem Tintentröpfchen mit einer Geschwindigkeit, die der Geschwindigkeit der Vorrichtung 12 über das Schreibpapier proportional ist, ausgestoßen wird, wird eine fortlaufende einheitliche Linie gezogen. Systeme zur Modulation der Ausstoßgeschwindigkeit der Tintentröpfchen sind in der genannten US-Patentanmeldung Nr. 639,644 offenbart. Die Röhre 21 und der Umformer 23 sind in einer zylindrischen Umhüllung 25 befestigt, in dem .Material, wie ein Silikonpolymer 26 eingebracht wird, und die Röhre 21 wird senkrecht zur Bewegungsebene der Vorrichtung durch die Umhüllung 25, die in einem Gehäuse 27 befestigt ist, gehaltert, wobei letzteres in dem Kopf 13 befestigt ist. Das Gehäuse 27 dient als Tintenreservoir für die Schreibvorrichtung

Um ein Kriechen der Tinte aus der Ausstoßöffnung am unteren Röhrenende 22 zu vermeiden, wenn überdruck im Gehäuse 27 entwickelt wird, ist das Ende 22 mit einem Anti-Feuchtigkeitsmaterial 28 (s. Fig. 4) wie Tetrafluoräthylen beschichtet.

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Um ein besseres Verständnis der dargestellten Ausgestaltung und der dadurch bedingten Probleme zu geben, ist festzustellen, daß ein moderner X-Y-Schreiber in der Lage ist, seinen Schreibkopf mit Geschwindigkeiten bis zu 5o inches (127 cn) pro Sekunde anzutreiben, wobei Beschleunigungskräfte bis zu einer Größe von 10 G¹S erzeugt werden. Bei einer praktischen Ausführungsform weist die öffnung der Schreibröhre 21 etwa 2 bis 3 mils (5-8ooo-stel Zentimenter) auf, und der Durchmesser des Gehäuses 27 ist nur annähernd 1/2 inch (1,3 cm). Ein mögliches Problem wird dadurch vermieden, daß die Röhre. 21 senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung gehalten wird, so daß die hohen Beschleunigungskraft·? nicht so wirken, daß die Tinte in der Röhre durch die die Tröpfchen bil-,. dende öffnung geschleudert werden.

ErfindungsgemSß bildet das Gehäuse 27 eine zylindrische Kammer 31, die die Tinte enthält, und eine viskoelastische Rohrleitung 32 ist so angeschlossen, daß sie nach der Röhre 21 hin offen ist, wobei sie durch die Umhüllung 25 geführt und innerhalb und gegen die Wände der Kammer 31 gewunden ist. Vorzugsweise ist die Rohrleitung in der Größenordnung von 6 inches (15 cm) lang, gemäß der Lehre des oben erwähnten US-Patents Nr. 3,832,579. Die Kammer wird durch einen dichtenden Deckel 33 verschlossen, der einen ringförmige Dichtung 3¹· umfaßt, um ein Herausfließen der Tinte zu vermeiden, und eine Entlüftungsöffnung 37, um eine Unter-

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brechung des Tintenflusses durch die Schreibvorrichtung 12 infolge Vacuumwirkung zu verhindern. Die Entlüftungsöffnung 37

besteht aus einem Stöpsel aus luftporösem, keine Feuchtigkeit aufplastischem
nehmenden/Material,wie Tetrafluoräthylen. Die Rohrleitung 32 weist einen kapillaren Durchmesser auf und ist schraublinienförmig von nahe der Oberseite der Kammer 31 hinunter zum Kammerboden gewunden, so daß das offene Ende 38 der Rohrleitung nahe dem untersten Punkt der Tintenquelle angeordnet ist und dadurch im wesentlichen alle Tinte in der Kammer durch die Röhre 21 geliefert wird.

'Um die'Rohrleitung 32 zu hemmen und ihre-Schraublinien gegen Beschleunigungskräfte aufrechtzuerhalten, ist ein Paar nachgiebiger Bänder in Form von U-förmigen Federn 35 und 36 innerhalb der Rohrleitungswicklungen zusammengedrückt, so daß die Wicklungen gegen die zalindrische Wand der Kammer 31 nach außen gedrückt

werden,so daß die schraublinienförmige Form der Rohrleitung 32 auch unter Beschleunigungskräften aufrechterhalten wird. Die Federn 35 und 36 sind rechtwinklig zueinander angeordnet.

Obwohl eine relativ große Länge der Rohrleitung 32 benutzt wird, - groß bezüglich der Größe der damit verbundenen Teile - weil die Rohrleitung in einem einheitlichen Durchmesser gewunden ist, werden Beschleunigungskräfte auf die Tinte in der Rohrleitung,unab-

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hängig davon in welcher Richtung sie wirken, im wesentlichen ausgeglichen, mit Ausnahme eines kurzen Stückes 32a der Leitung, das sich beinahe radial von der Umhüllung 25 zur Wand der Kammer 31 erstreckt. Bei der dargestellten Ausgestaltung ist die Länge dieses Rohrleitungsabschnittes 32a nur etwa IM inch (ο,6 cm). Man kann errechnen, daß bei einer öffnung der Röhre 21 von 2 mils (5ooo-stel Zentimenter) der Meniskus der Tinte an der öffnung eine Tintensfiule in der Röhre 21 und der damit verbundenen Rohrleitung 32 in der Größenordnung von etwa 15 inches (33 cm) tragen kann. Das bedeutet, daß die Schreibvorrichtung 12 bei einer Länge der Rohrleitung in der die Tinte nicht ausbalanciert ist,·von etwa 1/4 inch (ο,6 cm) theoretisch einer Beschleunigungskraft von 60 G wiederstehen kann, ohne daß Tinte abgeschleudert wird, das ist weit mehr, als die wirklichen Kräfte bei einem typischen X-Y-Schreiber betragen.

Vorzugsweise ist die Entlüftungsöffnugn 37 zu einer Kante des Deckels hin angeordnet, in Fig. 2 rechts, so daß sie nahe beim obersten Teil der Anordnung liegt, wenn die Schreibvorrichtung 12, wie in Fig. 2 dargestellt, im Gegen-Uhrzeigersinn um einen Winkel bis zu 90° gedreht wird.

Die Vorrichtung kann daher so angeordnet werden, daß sie in Ebenen schreibt, die sich von der Horizontalen zur Vertikalen

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ändern. Eine alternative Form der Entlüftungsöffnung ist in Pig. 5 dargestellt, wobei die Teile, die den oben beschriebenen ähneln, dieselben Bezugszeichen aufweisen, mit dem Unterschied, daß ein a_ hinzugefügt ist. So ist ein Deckel 33a für das Gehäuse 27a vorgesehen, mit einer Entlüftungsöffnung 37a in Form eines kurzen Rohres, das sich durch den Deckel erstreckt und dessen unteres Ende durch Prallplatten abgeschirmt ist, die ein schalenförmiges Glied ¹Il und eine Platte k2 aufweisen. Die Entlüftungsöffnung 37a ist wie die Entlüftungsöffnung 37 gegen den Teil hin

angeordnet, der den obersten Teil der Anordnung bilden würde,

wenn die Vorrichtung 12 gedreht wird, um in einer vertikalen Ebene zu schreiben.

Es ist nun ersichtlich, daß die Schreibvorrichtung 12 einen X-Y-Schreiber schafft, bei dem ein äußersttompakter Schreibkopf vorliegt, wodurch der Schreiber alle Vorteile eines Tintenstrahlschreibgerätes aufweist. Obwohl ein Tintenreservoir, das einen Teil einer Schreibvorrichtung bildet, davon getragen wird, ist die Anordnung der Teile so, daß Beschleunigungskräfte die gesteuerte Erzeugung von Tintentröpfchen nicht davon berührt wird. Der Fachmann erkennt auch, daß der Aufbau sehr einfach und geradlinig ist, wodurch eine wirtschaftliche Herstellung und Wartung erreicht wird.

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Vorstehend wurde ein Tlntenstrahl-Geröt beschrieben, das in einen Tintenreservoir angeordnet ist, um eine selbstgehaltene Schreibvorrichtung für ein X-Y- und Streifen-Schreiber und graphische Tischschreiber zu schaffen, wobei der Tintenstrahl mit einem Stück einer Energie absorbierenden Leitung verbunden ist, die in dem Reservoir in Wicklungen angeordnet ist, um die Beschleunigungswirkungen der Tinte möglichst gering zu halten; die Leitung ermöglicht es, daß der Tintenstrahl über seinen gesamten Ansprechbereich auf die Antriebs-Impulsgeschwindigkeit sehr schnell anspricht.

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L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche

1. Tintenstrahl-SchreibgerSt, gekennzeichnet durch ein Gehäuse, das eine zylindrische Kammer bildet, die angepaßt ist für eine Bewegung senkrecht zur Achse der Kammer, eine röhrenförmige Umhüllung, die im wesentlichen auf der Mittellinie der Kammer befestigt ist und eine öffnung aus der Kammer bildet, eine Tintenstrahl-Anordnung, die in der öffnung befestigt ist und ein eine Mündungsöffnung bildendes Glied .aufweist und einen Umformer, um Tintentröpfchen von diesem Glied durch die Mündungsöffnung herauszuschleudern, eine viskoelastische Rohrleitungsöffnung in die Kammer, die durch die Umhüllung führt und die über einen bestimmten Abschnitt in der Kammer Windungen bildet, und Mittel, um die Kammer zur Versorgung mit Tinte zu öffnen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung im Boden der Kammer vorgesehen 1st und die Umhüllung sich von der öffnung zu einem Punkt nahe dem oberen Ende der Kammer erstreckt, und daß der Leitungsabschnitt sich vertikal durch die Umhüllung erstreckt und von nahe der Oberseite der Kammer hinunter bis nahe zum Boden der Kammer schraublinienförmig gewunden ist.

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ORIGINAL INSPECTED

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein nachgiebiges Band in den Windungen der Rohrleitungen zusammengedrückt ist und die Windungen nach außen gegen die Wände der Kammer drückt.

4. Vorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer an einem Punkt gegen eine Seitenkante hin belüftet ist, wobei ein Auslaufen der Tinte durch die Belüftungsöffnung vermieden v/ird und wodurch gewährleistet wird, daß die Vorrichtung in einer vertikalen Ebene schreiben kann, indem die Verrichtung so gedreht wird, daß die Entlüftungsöffnung sioh nahe dem obersten Teil der Anordnung befindet.

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