DE3313133A1 - Fluid jet printer - Google Patents
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Abstract
Description
FlüssigkeitsstrahlschreiberLiquid jet recorder
Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsstrahlschreiber mit einem Elektromagneten, einem Kapillarrohr, das an einem Ende starr mit einer Flüssigkeitszufuhr verbunden ist und am anderen Ende abgewinkelt ist und eine Düse bildet, welche einen Schreibstrahl auf einen Aufzeichnungsträger richtet, und bei dem das Sapillarrohr vor seinem abgewinkelten Teil einen quermagnetisierten Permanentmagneten trägt, der in einem Luft..The invention relates to a liquid jet pen with a Electromagnet, a capillary tube that is rigidly attached to a liquid supply at one end is connected and is angled at the other end and forms a nozzle, which a Directs the write beam onto a recording medium, and in which the sapillary tube carries a transversely magnetized permanent magnet in front of its angled part, who in an air ..
spalt des Elektromagneten angeordnet ist, sowie mit einem den Permanentmagneten einschliessenden Lagersystem mit mindestens zwei Lagern - einem auf jeder Seite des Permanentmagneten - und einem diese umschliessenden ersten Gehäuse, das mit einer Dämpfungsflüssigkeit gefüllt ist.gap of the electromagnet is arranged, as well as with one of the permanent magnets including storage system with at least two bearings - one on each side of the permanent magnet - and a first housing enclosing this, which with is filled with a damping fluid.
Ein derartiger Flüssigkeitsstrahlschreiber ist beispielsweise aus der DE-PS 26 19 369 bekannt. Das Kapillarrohr mit dem Permanentmagneten bildet dabei das schwingungsfähige System, wobei die Rückstellkraft durch die Torsionssteifigkeit des Kapillarrohres gegeben ist. Durch Wahl der Viskosität der Dämpfungsflüssigkeit kann eine optimale Dämpfung eingestellt werden.Such a liquid jet writer is, for example, off the DE-PS 26 19 369 known. The capillary tube with the permanent magnet forms it the vibratory system, the restoring force being due to the torsional stiffness of the capillary tube is given. By choosing the viscosity of the damping fluid optimal damping can be set.
Insbesondere die Forderung nach höheren Schreibfrequenzen und grösseren Amplituden haben gezeigt, dass die bekannte Lagerung nicht vollständig befriedigt. So führt ein kleiner Abstand zwischen den Lagern durch unvermeidliches Lagerspiel zu unvertretbar grossen 'Vin- kelabweichungen des Kapillarrohres.Ist der Lagerabstand hingegen sehr gross, kann das System zu transversalen Schwingungen angeregt werden, die sich bis zur Düse fortpflanzen und zu Schreibdefekten führen können.In particular, the demand for higher and higher write frequencies Amplitudes have shown that the known storage is not completely satisfactory. A small distance between the bearings results in unavoidable bearing play too unacceptably large 'Vin- deviations of the capillary tube If the distance between the bearings is very large, the system can cause transverse vibrations stimulated, which propagate to the nozzle and lead to writing defects can.
Bei hohen Frequenzen und grosser Aussteuerung des Systems kommt noch hinzu, dass die Schergeschwindigkeit in der Dämpfungsflüssigkeit hoch ist. Durch Unsymmetrien in der Befestigung des Permanentmagneten, Vibrationen und ähnliches kommt es zu kräftiger Wirbelbildung in der Dämpfungsflüssigkeit, so dass diese auf Grund viskoelastischer Kräfte aus dem oberen Lager herausgedrückt werden und an dem Kapillarrohr emporkriechen kann. Durch die zentrifugalen Beschleunigungskräfte an der Düse wird diese Dämpfungsflüssigkeit abgeschleudert. Im Laufe der Zeit kann somit Dämpfungsflüssigkeit verloren gehen und die Dämpfungseigenschaften des Systems können verschiechtert werden.At high frequencies and high levels of the system there is still added that the shear rate in the damping fluid is high. By Asymmetries in the attachment of the permanent magnet, vibrations and the like there is strong vortex formation in the damping fluid, causing it to Due to viscoelastic forces are pushed out of the upper bearing and on can crawl up the capillary tube. Due to the centrifugal acceleration forces this damping fluid is thrown off at the nozzle. Over time can thus damping fluid and the damping properties of the system are lost can be ruined.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Flüssigkeitsstrahlschreiber der eingangs genannten Art bei Vermeidung der erwähnten Nachteile die Lagerung auf einfache Weise so zu verbessern,dass auch bei hohen Frequenzen und grossen Amplituden auch über lange Zeiten stets eine konstant hohe Schreibqualität sichergestellt ist.The present invention is based on the object of a liquid jet recorder of the type mentioned, while avoiding the disadvantages mentioned, the storage easy way to improve so that even at high frequencies and large amplitudes consistently high writing quality is always ensured even over long periods of time.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Lagersystem oberhalb der zwei Lager ein weiteres Lager aufweist und dass der Raum zwischen diesem weiteren und dem nächstliegenden Lager ebenfalls von einem mit DämpfungsflüssigReit gefüllten Gehäuse umschlossen ist, wobei der Innendurchmesser dieses Gehäuses kleiner ist als der des ersten Gehäuses.This object is achieved according to the invention in that the storage system has a further bearing above the two bearings and that the space between this further and the closest camp also from one with damping fluid filled housing is enclosed, the inner diameter of this housing being smaller is than that of the first housing.
Durch den engen Kanal zwischen den beiden Lagern oberhalb des Permanentmagneten und die darin vorhandene zusätzliche Dämpfungsflüssigkeit werden gleich mehrere Vorteile erzielt. Die Turbulenzen in der Dämpfungsflüssigkeit, die nach oben aus dem ersten Gehäuse austritt, sind vor dem weiteren Lager praktisch vollstEndig abgeklungen. Eine Wirbelbildung in dem oberen Gehäuse auf Grund der Rotation des schmalen und glatten Kapillarrohres kann in diesem Zusammenhang vernachlässigt werden. Die Dämpfungsflüssigkeit drängt daher nicht aus dem weiteren Lager heraus. Ein Flüssigkeitsverlust ist damit eliminiert.Through the narrow channel between the two bearings above the permanent magnet and the additional damping fluid contained therein become several Benefits achieved. The turbulence in the damping fluid coming out from above the first housing, have practically completely subsided before the further bearing. Vortex formation in the upper case due to the rotation of the narrow and smooth capillary tube can be neglected in this context. The damping fluid therefore does not push out of the wider camp. A loss of fluid is with it eliminated.
Weiterhin bildet das obere Gehäuse einen gewissen Expansionspuffer für eine Volumenänderung der Dämpfungsflüssigkeit, beispielsweise durch Temperaturschwankungen. Die Dämpfungsflüssigkeit in dem oberen Gehäuse stellt gewissermassen ein Reservoir dar einmal für die Schmierung des weiteren Lagers und auch dafür, dass bei einem Verlust an Flüssigkeit, beispielsweise durch Eindringen der Flüssigkeit in Spalten oder gewisse Materialien, keine die Dämpfungseigenschaften störend beeinflussende Luft in das den Permanentmagneten einschliessende Gehäuse gelangt.Furthermore, the upper housing forms a certain expansion buffer for a change in volume of the damping fluid, for example due to temperature fluctuations. The damping fluid in the upper housing acts as a reservoir represent once for the lubrication of the other bearing and also for the fact that one Loss of fluid, for example through penetration of the fluid into crevices or certain materials that do not interfere with the damping properties Air enters the housing enclosing the permanent magnet.
Durch die drei koaxialen Lager, d.h. also einen zusätzlichen Stützpunkt, sind die eingangs beschriebenen Probleme mit zwei Lagern mit kleinem Abstand völlig beseitigt.Due to the three coaxial bearings, i.e. an additional support point, the problems described at the beginning with two bearings with a small distance are completely eliminated.
Zur Vereinfachung der Herstellung des Flüssigkeitsstrahlschreibers ist in einer Weiterbildung vorgesehen, dass zumindest die beiden Lager oberhalb des Permanentmagneten in einem Lagerrohr gehalten sind, des- sen Innendurchmesser nur geringfügig grösser als der des Kapillarrohres ist. Das Lagerrohr bildet direkt das Gehäuse für die beiden Lager. Ebenso kann das unterhalb des Permanentmagneten angeordnete Lager in einem entsprechenden Lagerrohr gehaltert sein. Beide Lagerrohre lassen sich auf einfache Weise in einer einzigen Hülse fixieren, die dann zwischen den Lagerrohren im Bereich des Permanentmagneten das erste Gehäuse bilden.To simplify the manufacture of the liquid jet recorder is provided in a development that at least the two bearings above of the permanent magnet are held in a bearing tube, sen Inner diameter is only slightly larger than that of the capillary tube. The storage tube directly forms the housing for the two bearings. This can also be done below the permanent magnet arranged bearings be supported in a corresponding bearing tube. Both storage tubes can be easily fixed in a single sleeve, which is then placed between the bearing tubes in the area of the permanent magnet form the first housing.
Besonders vorteilhaft sollten die den Permanentmagneten einschliessenden Lager möglichst dicht an diesem angeordnet sein, damit in diesem Bereich transversale Schwingungen sicher vermieden werden. Die Gefahr einer Winkelabweichung ist durch das weitere Lager ausgeschlossen, das dazu mit möglichst grossem Abstand zu den anderen Lagern und am besten in der Nähe des abgewinkelten Teiles des Kapillarrohres angeordnet sein sollte.It should be particularly advantageous to include the permanent magnets Bearings should be arranged as close as possible to this, so that transversal in this area Vibrations can be safely avoided. The risk of an angle deviation is through the other camp excluded, this with the greatest possible distance to the other bearings and preferably near the angled part of the capillary tube should be arranged.
Durch das erfindungsgemässe Lagersystem kann das obere Lagerrohr so lang gemacht werden, dass die Düse einen grossen Abstand vom Permanentmagneten hat. Dadurch gewinnt man die Freiheit, die Polschuhe und Wicklungen des Elektromagneten optimal zu gestalten, ohne Rücksicht auf andere Funktionen und Teile des Flüssigkeitsstrahlschreibers nehmen zu müssen. So kann z.B. die Form eines üblicherweise vorhandenen Tropfensteines und dessen Anordnung verbessert werden.Through the storage system according to the invention, the upper bearing tube can so be made long so that the nozzle has a large distance from the permanent magnet. This gives you the freedom, the pole pieces and windings of the electromagnet optimally designed, regardless of other functions and parts of the liquid jet recorder to have to take. For example, the shape of a drop stone that is usually present and its arrangement can be improved.
Wenn, wie in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass obere Lagerrohr ein Stück aus der gemeinsamen Hülse herausragt, ergibt sich in diesem Bereich ein vorteilhaft kleiner Durchmesser im Gegensatz zu bekannten Schreibern, bei denen das Lager oberhalb des Permanent- magneten direkt in dem diesen einschliessenden Gehäuse angebracht ist. Durch die Durchmesserreduzierung kann der Tropfenstein noch näher an der Achse des Kapillarrohres plaziert werden. Das macht es u.a. möglich, die Länge des abgewinkelten Teiles des Kapillarrohres zu verkürzen und dadurch den Frequenzgang des Flüssigkeitsstrahlschreibers zu verbessern.If, as provided in a further development of the invention, that upper bearing tube a piece protrudes from the common sleeve, there is a in this area advantageously small diameter in contrast to known pens, where the camp above the permanent magnets directly in this one enclosing housing is attached. By reducing the diameter of the Drop stone can be placed even closer to the axis of the capillary tube. That makes it is possible, among other things, to shorten the length of the angled part of the capillary tube and thereby to improve the frequency response of the liquid jet recorder.
Anhand von 4 Figuren wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Flüssigkeitsstrahlschreibers und zum Vergleich ein bekannter Flüssigkeitsstrahlschreiber näher beschrieben und erläutert.On the basis of 4 figures, an exemplary embodiment of a liquid jet recorder according to the invention and, for comparison, a known one Liquid jet recorder described and explained in more detail.
Dabei zeigt bzw. zeigen: Fig.1 teilweise geschnitten, eine Seitenansicht durch den erfindungsgemässen Flüssigkeitsstrahlschreiber, Fig.2 . eine Draufsicht auf diesen Schreiber und Fig.3 und 4 die entsprechenden Ansichten für einen bekannten Flüssigkeitsstrahlschreiber.It shows or show: FIG. 1 partially sectioned, a side view by the liquid jet recorder according to the invention, FIG. a top view on this scribe and Fig. 3 and 4 the corresponding views for a known one Liquid jet recorder.
Gleiche Teile sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.The same parts are provided with the same reference symbols in all figures.
Anhand der Fig.3 sei zunächst ein bekannter Flüssigkeitsstrahlschreiber 1 beschrieben. Dieser besteht aus einem Kapillarrohr 2, z.B. aus Glas, das an seinem unteren Ende an eine hier nicht dargestellte Flüssigkeitspumpe angeschlossen ist. Am oberen Ende ist das Kapillarrohr 2 um 90 Grad umgebogen und bildet eine Düse 3. Auf dem Kapillarrohr 2 sitzt ein quer zu dessen Achse magnetisierter Permanentmagnet 4. Zusammen mit diesem Magneten bildet das Kapillarrohr das schwin- gungsfähige System. Ein Zylinder 5 mit zwei Lagern 6,7 bildet das Lagersystem,das den Magneten 4 einschliesst und mit einer Dämpfungsflüssigkeit 8 gefüllt ist.With reference to FIG. 3, let us first consider a known liquid jet recorder 1 described. This consists of a capillary tube 2, e.g. made of glass, which is attached to its the lower end is connected to a liquid pump, not shown here. At the upper end, the capillary tube 2 is bent by 90 degrees and forms a nozzle 3. A permanent magnet, magnetized transversely to its axis, sits on the capillary tube 2 4. Together with this magnet, the capillary tube forms the oscillating capable System. A cylinder 5 with two bearings 6,7 forms the bearing system that holds the magnet 4 and is filled with a damping liquid 8.
Die auslenkende Kraft für die Düse 3 wird durch einen Elektromagneten 9 mit Wicklung 10, Kern 11 und Polschuhen 12 erzeugt.The deflecting force for the nozzle 3 is generated by an electromagnet 9 generated with winding 10, core 11 and pole pieces 12.
Um unerwünschte Systemschwingungen zu vermeiden, liegt die Düse 3 in unmittelbarer Nähe des oberen Lagers 7.To avoid unwanted system vibrations, nozzle 3 is located in the immediate vicinity of the upper camp 7.
Da ausserdem ein Tropfenstein 13 sehr dicht unterhalb der Austrittsöffnung der Düse 3 angeordnet ist, ergeben sich bei diesem bekannten Flüssigkeitsstrahlschreiber Dimensionierungsprobleme für den Elektromagneten 9, so dass keine optimalen magnetischen Eigenschaften erzielt werden können. Hinzu kommen Toleranzprobleme bei der Montage.There is also a drop stone 13 very close below the outlet opening the nozzle 3 is arranged, result in this known liquid jet recorder Dimensioning problems for the electromagnet 9, so that no optimal magnetic Properties can be achieved. There are also tolerance problems during assembly.
Fig.4 zeigt den Flüssigkeitsstrahlschreiber nach Fig.3 in Draufsicht.Wie aus dieser Figur zu ersehen ist,muss die Düse 3 eine über den Aussendurchmesser des Zylinders 5 hinausgehende Länge aufweisen, damit die Düsenspitze über dem Tropfenstein 13 zu liegen kommt. Die lange Düse hat ein relativ hohes Trägheitsmoment und erschwert daher das Erreichen einer hohen Grenzfrequenz.Fig. 4 shows the liquid jet recorder according to Fig. 3 in a top view As can be seen from this figure, the nozzle 3 must be one over the outside diameter of the cylinder 5 have extending length so that the nozzle tip over the drop stone 13 comes to rest. The long nozzle has a relatively high moment of inertia and makes it difficult hence the achievement of a high cut-off frequency.
Die Fig.1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Flüssigkeitsstrahlschreibers. Dieser enthält im Gegensatz zu den bekannten Schreibern ein sehr viel längeres Kapillarrohr 20, auf das wiederum ein quermagnetisierter Permanentmagnet 4 aufgesetzt ist. Das Kapillarrohr 20 kann beispielsweise einen Durchmesser von annähernd 120 um haben. Der Durchmesser des Permanentmagneten 4 kann beispielsweise 0,4 mm betragen,sei- ne Länge etwa 2 1/2 mm.FIG. 1 shows an exemplary embodiment of the liquid jet recorder according to the invention. In contrast to the known recorders, this contains a much longer capillary tube 20, on which in turn a transversely magnetized permanent magnet 4 is placed. That For example, capillary tube 20 can be approximately 120 µm in diameter. The diameter of the permanent magnet 4 can be 0.4 mm, for example, no Length about 2 1/2 mm.
Das Lagersystem enthält drei Lager 6,7,21, wobei die beiden Lager 6 und 7 denen bei den bekannten Flüssigke i tsstrahlschreibern entsprechen können. Sämtliche Lager können beispielsweise Lagersteine aus Rubin enthalten. Die beiden Lager 7 und 21 oberhalb des Permanentmagneten 4 sind in einem Lagerrohr 22 angeordnet.The storage system contains three bearings 6,7,21, with the two bearings 6 and 7 can correspond to those in the known liquid jet recorders. For example, all bearings can contain ruby jewels. The two Bearings 7 and 21 above the permanent magnet 4 are arranged in a bearing tube 22.
Ebenso ist das Lager 6 unterhalb des Permanentmagneten 4 in einem Lagerrohr 23 angeordnet. Die beiden Lagerrohre 22 und 23 haben in diesem Ausführungsbeispiel gleiche Innen- und Aussendurchmesser. Beide Lagerrohre sind in einer gemeinsamen Hülse 24 fixiert, die im Bereich des Permanentmagneten 4 das Gehäuse für das Lagersystem darstellt. Das gesamte Lagersystem ist wiederum mit Dämpfungsflüssigkeit 8 gefüllt. Die Länge des Lagerrohres 22 kann beispielsweise 3 1/2 mm, der Innendurchmesser der Lagerrohre 0,3 mm betragen. Um Tranversalschwingungen des Systems zu vermeiden, sind die Lager 6 und 7 möglichst dicht am Permanentmagneten 4 angeordnet. Im vorliegenden Beispiel beträgt der Abstand von diesem jeweils 0,5 mm. Das dritte Lager 21 ist dagegen mit grossem Abstand zum Permanentmagneten 4 und praktisch unmittelbar unterhalb des abgewinkelten Teiles des Kapillarrohres 20, d.h. der Düse 30 angeordnet. Das obere Lagerrohr 22 ragt aus der gemeinsamen Hülse 24 heraus. Das führt zu der bereits erwähnten Durchmesserreduzierung im Bereich der Düse, die dadurch vorteilhaft verkürzt werden kann. Ebenso kann der Tropfenstein 13 dichter an die Achse des Kapillarrohres herangeführt werden.Likewise, the bearing 6 is below the permanent magnet 4 in one Storage tube 23 arranged. The two bearing tubes 22 and 23 have in this embodiment same inside and outside diameter. Both storage tubes are in a common Sleeve 24 is fixed, the housing for the storage system in the area of the permanent magnet 4 represents. The entire storage system is in turn filled with damping fluid 8. The length of the bearing tube 22 can, for example, be 3 1/2 mm, the inner diameter of the bearing tubes are 0.3 mm. To avoid transverse vibrations of the system, the bearings 6 and 7 are arranged as close as possible to the permanent magnet 4. In the present For example, the distance from this is 0.5 mm in each case. The third bearing 21 is on the other hand, at a great distance from the permanent magnet 4 and practically immediately below of the angled part of the capillary tube 20, i.e. the nozzle 30. That upper bearing tube 22 protrudes from the common sleeve 24. That leads to that already mentioned reduction in diameter in the area of the nozzle, which is thereby advantageously shortened can be. Likewise, the drop stone 13 can be closer to the axis of the capillary tube be introduced.
Auf die Darstellung des Anschlusses des Flüssigkeitsstrahlschreibers an eine Flilssigkeitszufuhr ist hier wiederum verzichtet worden. Um die beiden Schreiber besser miteinander vergleichen zu können, sind die beiden gezeigten Flüssigkeitsstrahlschreiber mit dem gleichen Elektromagnet 9 dargestellt.On the representation of the connection of the liquid jet recorder a supply of liquid has again been dispensed with here. About the two clerks better The two liquid jet recorders shown can be compared with one another shown with the same electromagnet 9.
Wie man insbesondere der Draufsicht gemäss der Fig.2 im Vergleich zu Fig.4 entnehmen kann, sind bei dem erfindungsgemässen Flüssigkeitsstrahlschreiber überhaupt erst die Möglichkeiten gegeben, die Düse wesentlich zu verkürzen und gleichzeitig den. Tropfenstein weiter di.cht unterhalb der Düsenöffnung anzuordnen. Der Elektromagnet 9 ist so angeordnet, dass sich der Permanentmagnet 4 symetrisch im Luftspalt des Polschuhsystemes befindet.How to compare in particular the top view according to FIG 4 can be seen in the inventive liquid jet recorder It was only possible to shorten the nozzle significantly and at the same time the. To arrange the drop stone just below the nozzle opening. The electromagnet 9 is arranged so that the permanent magnet 4 is symmetrical in the air gap of the Pole shoe system is located.
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Claims (7)
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Patent Citations (1)
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Legal Events
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