SE507821C2

SE507821C2 - Valve construction with ink jet printers

Info

Publication number: SE507821C2
Application number: SE9601403A
Authority: SE
Inventors: Ulf Mielke
Original assignee: Jetline Ab
Priority date: 1996-04-15
Filing date: 1996-04-15
Publication date: 1998-07-20
Also published as: WO1998056585A1; SE9601403L; AU3468197A; SE9601403D0

Abstract

In an ink jet printer, a valve assembly (1) having a reciprocating (A) valve member (5) formed with a front end face (10) which is arranged to be moved to and away from a position of abutment against the valve seat (11) around an outlet (12, 14) for drop-by-drop discharge of the ink (2) on a recording medium (4) in order to create characters thereon. The valve member (5) has a rear armature part (17) of a soft-magnetic material forming the movable armature (9) of the electromagnet (7) in co-operation with the fixed coil (8) of the electromagnet. In addition, the valve member (5) is formed with a front plunger part (18) of light metal, plastics or other light-weight material, which plunger part is formed with said front end face (10) and which is connected to the rear armature part (17) by means of a joint (23).

Description

507 821 W 2 gjorda ankardelen så liten som möjligt och den av lättare material gjorda kolvdelen så stor som möjligt, så att den totala massan i ventilkroppen blir så liten som möjligt. 507 821 W 2 made the anchor part as small as possible and that of lighter material made the piston part as large as possible, so that it the total mass in the valve body becomes as small as possible.

Uppfinningen beskrivs närmare i det följande med hänvisning till den bifogade ritningen, som i längdsek- tion och schematiskt visar ett parti av en ventilkon- struktion med en däri ingående, för närvarande speciellt föredragen utföringsform av ventilkropp.The invention is described in more detail in the following with reference to the accompanying drawing, which in the and schematically shows a portion of a valve con- construction with an included therein, currently special preferred embodiment of valve body.

Den på ritningen schematiskt och delvis visade ven- tilkonstruktionen är generellt betecknad med 1 och ingår som en bland flera i en inte närmare visad bläckstråle- skrivare av i övrigt konventionell modell. Varje ventil- konstruktion 1 i bläckstråleskrivaren har till uppgift att applicera ett bläck 2 i droppform 3 på ett registre- kartong, plast, tyg el- ringsmedium 4, exempelvis papper, ler liknande, för att därigenom skapa tecken och/eller grafik på detta medium.The vein schematically and partially shown in the drawing the til construction is generally denoted by 1 and is included as one of several in an ink jet not shown in more detail. printers of otherwise conventional model. Each valve construction 1 in the ink jet printer has the task to apply an ink 2 in drop form 3 to a register cardboard, plastic, fabric or ring medium 4, for example paper, smiles similarly, thereby creating characters and / or graphics on this medium.

Vid den föredragna utföringsformen omfattar ventil- konstruktionen 1 en ventilkropp 5, vilken är långsträckt och är axiellt rörlig fram och åter i riktningen för dubbelpilen A i en rörformig kammare 6. Ventilkroppen 5 är rörlig fram och åter i kammaren 6 med hjälp av en elektromagnet 7, vars fasta spole 8 utgör del av ventil- konstruktionens 1 hus 16 och vars rörliga ankare 9 utgör del av ventilkroppen 5, såsom kommer att beskrivas närma- re nedan.In the preferred embodiment, the valve comprises the construction 1 a valve body 5, which is elongate and is axially movable back and forth in the direction of double arrow A in a tubular chamber 6. Valve body 5 is movable back and forth in the chamber 6 by means of a electromagnet 7, the fixed coil 8 of which forms part of the valve the housing 16 of the structure 1 and whose movable anchors 9 constitute part of the valve body 5, as will be described in more detail re below.

Ventilkroppen 5 har en främre, företrädesvis plan, ändyta 10, är förbar till växelvis stängande och öppnande samverkan med ett, ventilplatta 13. Detta säte 11 omger en utloppskanal 12 i som vid ventilkroppens 5 rörelser fram och åter företrädesvis något välvt, ventilsäte 11 i en den med ventilhuset 16 på lämpligt, konventionellt sätt förbundna ventilplattan 13, och utloppskanalen 12 står i förbindelse med ett utloppsmunstycke 14 i en munstycks- platta 15, sätt ansluten till ventilplattan 13. Genom samverkan ovan som är på lämpligt, likaledes konventionellt mellan ventilkroppens 5 ändyta 10 och ventilplattans 13 507 821 ventilsäte 11 åstadkoms den eftersträvade, droppvisa ut- matningen av bläcket 2 via utloppskanalen 12 och utlopps- munstycket 14 på registreringsmediet 4.The valve body 5 has a front, preferably flat, end surface 10, is mobile for alternating closing and opening collaboration with a, valve plate 13. This seat 11 surrounds an outlet duct 12 in as in the reciprocating movements of the valve body 5 preferably slightly arched, valve seat 11 in a the one with the valve housing 16 in a suitable, conventional manner connected valve plate 13, and the outlet duct 12 is in connection to an outlet nozzle 14 in a nozzle plate 15, way connected to the valve plate 13. By cooperation above which is appropriate, likewise conventional between the end surface 10 of the valve body 5 and the valve plate 13 507 821 valve seat 11 provides the desired droplet discharge the supply of the ink 2 via the outlet channel 12 and the outlet nozzle 14 on the recording medium 4.

För att åstadkomma den inledningsvis angivna, efter- strävade ökningen av ventilkroppens 5 arbetsfrekvens och därigenom bläckstråleskrivarens prestanda genom minskning av ventilkroppens massa och därmed dess tröghet, omfattar ventilkroppen 5 vid den föredragna utföringsformen närma- re bestämt dels en bakre, av magnetiskt eller magnetiser- bart material, företrädesvis en mjukmagnetisk metall, gjord ankardel 17, vilken på så sätt utgör elektromagnet- ens 7 rörliga ankare 9 i samverkan med den fasta spolen 8 av elektromagneten, dels en främre, med den främre ändytan i samverkan med ventilsätet 11 försedd kolvdel 18, vil- ken är ansluten till den bakre ankardelen 17 och är gjord av ett väsentligt lättare material än detta. Vid val av materialet för den främre kolvdelen 18 kommer lättmetaller (armerade eller oarmerade) och legeringar därav, plaster av olika slag, kompositmaterial, kolfibrer etc i fråga.In order to achieve the initially stated, sought to increase the operating frequency of the valve body 5 and thereby reducing the performance of the inkjet printer of the mass of the valve body and thus its inertia, comprises the valve body 5 in the preferred embodiment is approached determined in particular a rear, of magnetic or magnetized material, preferably a soft magnetic metal, made anchor part 17, which thus constitutes the electromagnetic even 7 movable anchors 9 in cooperation with the fixed coil 8 of the electromagnet, partly a front one, with the front end surface in cooperation with the valve seat 11 provided piston part 18, which the ken is connected to the rear anchor part 17 and is made of a substantially lighter material than this. When choosing the material for the front piston part 18 comes light metals (reinforced or unreinforced) and alloys thereof, plastics of various kinds, composite materials, carbon fibers etc in question.

Proportionerna mellan den bakre ankardelen och den främre kolvdelen kan i och för sig variera, men det gäl- ler som nämnts tidigare att vid en given storlek på ven- tilkroppen göra den så lätt som möjligt till bibehållen funktion genom att göra den av tyngre material gjorda an- kardelen så liten som möjligt och den av lättare material gjorda kolvdelen så stor som möjligt. Praktiskt kan ven- tilkroppens 5 främre kolvdel 18 vara väsentligen åtmins- tone lika lång som men företrädesvis, t o m avsevärt, längre än dess bakre ankardel 17.The proportions between the rear anchor part and it the front piston part may vary per se, but the mentioned earlier that at a given size of valve body make it as easy as possible to maintain function by making the use of heavier materials the part of the cord as small as possible and that of lighter material made the piston part as large as possible. In practice, the front piston part 18 of the body 5 be substantially at least tone as long as but preferably, even considerably, longer than its rear anchor 17.

Ventilkroppens 5 bakre ankardel 17 har vid den visa- de och beskrivna utföringsformen en mot dess främre kolv- del 18 öppet urtag 19 för att ta emot en däremot vänd än- de 20 på den främre kolvdelen 18. Arrangemanget skulle naturligtvis lika gärna kunna vara det omvända, dvs med urtaget i den främre kolvdelen 18 och den däremot vända änden på den bakre ankardelen 17. 5o7 821 4 Oavsett vilket är urtaget 19 lämpligen väsentligen axiellt riktat, samtidigt som den däremot vända änden 20 lämpligen har formen av en väsentligen axiellt riktad tapp 21, som är införbar i urtaget 19. Ur tillverknings- synpunkt och även av andra skäl är det lämpligt att göra såväl urtaget 19 som tappen 21 cirkulärcylindriska, men det är inte uteslutet att ge urtaget och tappen exempel- vis oval eller flerhörnig form. Denna cirkulärcylindriska eller annan form kan även gälla ventilkroppen 5 som hel- het, kolvdelen 18 kan ha denna form och att de därvid lämpli- dvs att såväl den bakre ankardelen 17 som den främre gen är koaxiella med varandra.The rear anchor part 17 of the valve body 5 has at the and described embodiment one against its front piston. part 18 open recess 19 to receive a counter-facing end the 20 on the front piston part 18. The arrangement would of course just as easily be able to be the reverse, ie with the recess in the front piston part 18 and the opposite side the end of the rear anchor portion 17. 5o7 821 4 Regardless, the recess 19 is suitably substantially axially directed, while the opposite end 20 suitably has the shape of a substantially axially directed pin 21, which is insertable into the recess 19. From the point of view and also for other reasons it is appropriate to do both the recess 19 and the pin 21 are circular-cylindrical, but it is not excluded to give the recess and pin example- show oval or polygonal shape. This circular cylindrical or other form may also apply to the valve body 5 as a whole. hot, the piston part 18 may have this shape and that they are i.e. that both the rear anchor portion 17 and the front genes are coaxial with each other.

För att minska de rörelsen hos elektromagnetens 7 rörliga ankare 9/ventilkroppens 5 bakre ankardel 17 mot- verkande virvelströmmarna vid aktiveringen av elektromag- neten 7 har ventilkroppens 5 bakre ankardel 17 lämpligen en hålighet 22, hål eller urtag i ankardelen 17. Vid den visade utfö- vilken kan vara bildad av ett eller flera ringsformen är hàligheten 22 bildad av ett väsentligen axiellt riktat bottenhål i ankardelen, vilket bottenhål utgör en förlängning av urtaget 19 för tappen 21. Alter- nativt kan hàligheten 22 vara bildad av ett genomgående hål, som också utgör en förlängning av urtaget 19.To reduce the movement of the electromagnet 7 movable anchors 9 / the rear anchor part 17 of the valve body 5 acting eddy currents during the activation of the electromagnetic The net 7 suitably has the rear anchor part 17 of the valve body 5 a cavity 22, holes or recesses in the anchor part 17. In the embodiment shown which may be formed by one or more In the ring form, the cavity 22 is formed by a substantially axially directed bottom hole in the anchor part, which bottom hole constitutes an extension of the recess 19 for the pin 21. Alter- natively, the cavity 22 may be formed by a continuous holes, which also constitute an extension of the recess 19.

Som nämnts tidigare i denna beskrivning är den bakre ankardelen 17 och den främre kolvdelen 18 av ventilkrop- pen 5 anslutna till varandra, närmare bestämt medelst ett förband 23 av för ändamålet lämpligt utförande.As mentioned earlier in this description, it is rear the anchor part 17 and the front piston part 18 of the valve body pin 5 connected to each other, more precisely by means of a bandage 23 of suitable design for the purpose.

Vid den föredragna utföringsformen av uppfinningen är förbandet 23 lämpligen ett fast förband, som är bildat av ett lim-, krymp- eller annat förband mellan urtaget 19 i den bakre ankardelen 17 och tappen 21 på den främre kolvdelen 18. eller svetsförband, ankardelen 17 och kolvdelen 18.In the preferred embodiment of the invention the dressing 23 is suitably a solid dressing formed of an adhesive, shrink or other joint between the recess 19 in the rear anchor portion 17 and the pin 21 on the front piston part 18. or welded joints, the anchor part 17 and the piston part 18.

Alternativt skulle förbandet 23 mellan ankardelens Det skulle även kunna röra sig om ett nit- allt i beroende av materialvalet för 17 urtag 19 och kolvdelens 18 tapp 21 kunna vara ett lös- 507 821 görbart förband, vilket kan vara bildat av ett gäng-, snäpp- eller liknande förband.Alternatively, the joint 23 between the anchor portion would It could also be a matter of all depending on the choice of material for 17 recesses 19 and the pin 21 of the piston part 18 can be a loose 507 821 feasible dressing, which may be formed by a threaded, snap or similar dressings.

Beträffande ventilkroppens 5 främre kolvdel 18 är den som nämnts ovan gjord av ett väsentligt lättare mate- rial än ventilkroppens 5 bakre ankardel 17, Material som hittills har provats och befunnits uppfylla baskraven är lättmetall, speciellt aluminium, eller legeringar därav, men lätta plastmaterial är av speciellt intresse i sam- manhanget. Dessa plastmaterial kan vara armerade eller oarmerade alltefter kraven. Kompositmaterial, som i sig också kan innehålla plast, är möjliga liksom i och för sig dyrbara, kolfiberbaserade material.Regarding the front piston part 18 of the valve body 5 is the one mentioned above made of a significantly lighter material than the rear anchor part 17 of the valve body 5, Material as so far have been tried and found to meet the basic requirements are light metal, in particular aluminum, or alloys thereof, but lightweight plastic materials are of particular interest in manhanget. These plastic materials can be reinforced or armored according to requirements. Composite material, as in itself can also contain plastic, are possible as well as in and for expensive, carbon fiber-based materials.

Själva konstruktionen av den främre kolvdelen 18 är, av vikt- och/eller utrymmesskäl och liknande, vid den fö- redragna utföringsformen av uppfinningen lämpligen sådan, att den omfattar en anslutningsdel 24, som är försedd med tappen 21 och har ett runtomgående upplag 25 för den ytt- re fria änden av den bakre ankardelens 17 urtaget 19 och, om den finns, hålighetens 22 begränsande mantelvägg 26.The very construction of the front piston part 18 is, for reasons of weight and / or space and the like, at the The embodiment of the invention is suitably such, that it comprises a connecting part 24, which is provided with pin 21 and has a circumferential bearing 25 for the outer the free end of the recess 19 of the rear anchor part 17 and, if present, the cavity wall 22 defining the cavity 22.

Framtill har den främre kolvdelen 18 ett kolvhuvud 27, vilket är försett med den främre ändyta 10, som samverkar med ventilsätet 11 på ventilplattan 13. Mellan anslut- ningsdelen 24 och kolvhuvudet 27 sträcker sig ett kolv- skaft 28, motsvarande dimension hos anslutningsdelen 24 och kolvhu- som är ”klenare”, dvs har mindre diameter, än vudet 27. Hur mycket klenare är i mångt och mycket en hållfasthetsfràga.At the front, the front piston part 18 has a piston head 27, which is provided with the front end surface 10, which cooperates with the valve seat 11 on the valve plate 13. Between the the piston head 24 and the piston head 27 extend a piston shaft 28, corresponding dimension of the connecting part 24 and the piston housing which is "leaner", ie has a smaller diameter, than head 27. How much leaner is in many ways one strength issue.

För att den bakre ankardelen 17 och därmed hela ven- tilkroppen 5 vid aktiveringen av elektromagneten 7 effek- tivt skall dras uppåt enligt ritningen finns det ett mot- ankare 29 i elektromagnetens fasta spole 8 på ett visst förutbestämt avstånd från den bakersta änden 30 av ankar- delen 17. Detta motankare 29 skapar således ett dragande magnetfält och bildar dessutom ett mothåll eller stopp för att hindra ventilkroppen 15 från att röra sig för långt uppåt. 507 821 lO l5 För att omvänt ventilkroppen 5 vid avaktiveringen av elektromagneten 7 skall med den främre ändytan 10 på den främre kolvdelens 18 kolvhuvud 27 komma till stängande anliggning mot ventilsätet ll i ventilplattan 13 och sam- tidigt pressa ut droppar 3 av bläck 2 ur utloppsmunstyck- et 14, tryckfjäder eller motsvarande, finns det en fjäder 34, lämpligen en konisk skruv- som är inspänd mellan en ringformig upplagsyta 31 på kolvhuvudets 27 baksida och en motsatt upplagsyta 32 i en förstorad del 33 av den ringformiga kammaren 6.In order that the rear anchor part 17 and thus the entire the body 5 when activating the electromagnet 7 effectively should be pulled upwards according to the drawing, there is a anchor 29 in the fixed coil 8 of the electromagnet on a certain predetermined distance from the rearmost end 30 of the anchorage the part 17. This counter-anchor 29 thus creates a pull magnetic field and also forms an abutment or stop to prevent the valve body 15 from moving far up. 507 821 lO l5 To reverse the valve body 5 when deactivating the electromagnet 7 should have the front end surface 10 on it the piston head 27 of the front piston part 18 comes to closing abutment against the valve seat 11 in the valve plate 13 and squeeze 3 drops of ink 2 out of the outlet nozzle early and 14, compression spring or equivalent, there is a spring 34, preferably a conical screw which is clamped between a annular bearing surface 31 on the rear side of the piston head 27 and an opposite bearing surface 32 in an enlarged portion 33 thereof annular chamber 6.

Uppfinningen får naturligtvis inte anses begränsad till den ovan beskrivna och på den bifogade ritningen vi- sade utföringsformen utan kan modifieras på flera sätt inom ramen för det begärda patentskyddet.The invention must of course not be considered limited to the one described above and in the accompanying drawing said embodiment but can be modified in several ways within the framework of the requested patent protection.

Claims

10 15 20 25 30 35 507 821 PATENT REQUIREMENTS

Valve structure in ink jet printers for applying an ink (2) in droplet form (3) to a recording medium (4) and thereby creating signs thereof, stretched, which valve structure (1) comprises a long tube in a tubular chamber (6) by means of an electromagnet (7) axially reciprocating valve body (5) (10), closing and opening engagement with a valve seat which is movable alternately (11) with a front end surface around an outlet (12, 14) for dropwise discharge of the ink (2) for application to the recording medium (4), characterized in that the valve body (5) has on the one hand a rear anchor part (17) made of magnetic or magnetizable material, which constitutes the movable anchor (9) of the electromagnet (7). in conjunction with the fixed coil (8) of the electromagnet, partly a front piston part (18), (23) provided with the front end surface (10) (ll) fixedly connected to the rear anchor part (17) and is made of a substantially in cooperation with the valve seat which is by means of a connection lighter m aterial than this, the front piston part (18) being long as but preferably longer than the rear anchor part (17) of the valve body (5) is substantially at least equal thereto. k ä n n e t e c k - (17) is made of a soft magnetic metal and has a cavity

Construction according to claim 1, wherein the rear anchor part (22) of the valve body (5), which reduces the eddy currents and the mass and which is formed by a substantially axially directed bottom hole or through hole.

Construction according to claim 1 or 2, characterized in that the rear anchor part (17) (19) faces the end of the valve body (5) (18) for receiving the front piston part thereon (20)

Construction according to any one of the preceding claims, has a recess open towards its front piston part or vice versa. 507 821 10 15 20 25 30 The feature (19) is substantially axially directed and in that the opposite side (20) has the shape of a substantially axially directed (21), (19).

Construction according to any one of the preceding claims, that the connection (23) between (17, 18) of shrink or that the recessed end pin which is insertable into the recess is characterized by the rear and front anchor and piston parts (5) being formed by an adhesive, (19) valve body similar to a fixed connection between the recess (21).

Construction according to one of Claims 1 to 4, in that the connection (23) between the rear and front anchor and piston parts and the pin is characterized by the connection of the valve body (5) (17, 18) between the recess and is formed by a threaded, snap or similar (19) (21).

Construction according to any one of the preceding claims, and the pin is characterized in that the front piston part (18) of the valve body (5) is made of such a material as light metal, plastic, carbon fiber etc.

Construction according to one of the preceding claims, composite material, in that the front piston part (21) is characterized by a connecting part provided (18) with a piston head (27) provided with the front end surface (10) (11) and one between the connecting part (24) and the piston head (28) the connecting part and / or the piston head. of the valve body (5) comprises a piston shaft extending with the pin (24), in cooperation with the valve seat (27), with a smaller diameter

Construction according to any one of the preceding claims, characterized in that the rear anchor part (17) (18) is substantially circular-cylindrical and coaxial. aV and the front piston part of the valve body (5)