DE2428331A1

DE2428331A1 - Tintenstrahl-registriergeraet

Info

Publication number: DE2428331A1
Application number: DE19742428331
Authority: DE
Inventors: Carl Hellmuth Hertz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-07-02
Filing date: 1974-06-12
Publication date: 1975-01-30
Also published as: DE2428331C2; GB1477034A; FR2236166A1; SE378212B; US3916421A; IT1016259B; FR2236166B1; JPS5050824A; JPS5739946B2; CA1002578A; SE7309262L

Description

•ι '; ι.. · y\~)l. SW-PA 7 309 262-9 '

AT; 2. Juli 1973 9234-74 ür.v.Ii/E

Carl-Hellmuth HERTZ Skolbäriksvägen 8, 223 67 Lund/Schweden

■ Tintenstrahl-Registriergerät

Die Verwendung von Tintenstrahl-Registrierverfahren für die verschiedensten Aufzeichnungszwecke hat in der letzten Dekade zunehmend an Interesse gewonnen, da die Registrierung durch Farbauftrag mittels Tintenstrahlen gegenüber anderen Aufzeichnungsverfahren eine Reihe von Vortielen hat. Ein Überblick über die bisher bekannten Tintenstrahl-Tegistrierverfahren findet sich in der Arbeit von Kampfhöfner "Ink Jet Printing", IEEE Transactions on Electron Devices ED-19,April 1972, Seite 584. Wie diese Veröffentlichung zeigt, gibt es anscheinend nur zwei grundsätzlich verschiedene Registrierverfahren, die mit einem unter hohem Druck aus einer Düse ausgestoßenen Strahl einer Registrierflüssigkeit ("Tinte") arbeiten. Das eine dieser Verfahren wurde erstmalig von Sweet (siehe z.B. die US-PSen 3 596 275 und 3 373 437) und das andere von Hertz und Simonsson (siehe z.B. US-PS 3 416 153, DT-PS 1 271 754 sowie die SW-PSen 311 537 und 331 37O)angegeben. Bei dem Sweet-Verfahren wird dem aus der Düse ausgestoßenen Strahl der Registrierflüssigkeit ("Tintenstrahl") mittels einer Steuerelektrode eine signalabhängige elektrisehe Ladung erteilt, so daß er durch ein anschließend auf ihn einwirkendes elektrisches Querfeld (Ablenkfeld"), ähnlich wie ein Elektronenstrahl .in einer Braunschen Röhre abgelenkt werden kann. Bei dem Verfahren nach Hertz und Simonsson wird

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im Prinzip zwischen die Düse und eine vor dieser angeordnete Steuerelektrode eine Steuerspannung gelegt, die so höhe Werte annehmen kann, daß der aus der Düse austretende Tintenstrahl in feinste Tröpfchen zerstäubt, die durch ein elektrisches Querfeld ("Absaugfeld") am Auftreffen auf das Registrierpapier gehindert werden können, während der Tintenstrahl bei verschwindender Steuerspannung -geradlinig und ungehindert auf das Registrierpapier auftrifft. Beide Verfahren sind in der verschiedensten Hinsicht weiterentwickelt worden.

Ein unter hohem Druck aus einer Düse austretender Flüssigkeitsstrahl teilt sich kurz nach der Austrittsstelle am sogenannten Tropfenbildungspurfc spontan in getrennte Tröpfchen auf, die sich in Abwesenheit von auf sie einwirkenden Kräften längs eines geradlinigen Weges bewegen. Sowohl beim Sweet-Verfahren als auch beim Hertz/Simonsson-Verfahren werden diese Tröpfchen durch elektrische Influenz von der Steuerelektrode, aufgeladen, die den Tropfenbildungspunkt umgibt und mit der Signalspannung gespeist ist. Bei beiden Verfahren wandern die Tröpfchen dann durch ein elektrisches Gleichfeld, das durch zwei Elektroden erzeugt wird und im wesentlichen senkrecht'zur Strahlrichtung verläuft. Hier beginnen nun jedoch die Unterschiede der beiden Verfahren: Beim Sweet-Verfahren werden Tröpfchen genau gleichen Volumens erzeugt und jedem einzelnen Tröpfchen wird eine solche Ladung erteilt, daß es durch das konstante elektrische Feld zu dem

Ort auf dem Registrierpapier, wo es auftreffen soll, abgelenkt wird. Wesentlich für dieses Verfahren ist also eine ganz gleichförmige Tröpfchenbildung. Beim Hertz/Simonsson-Verfahren dient das elektrische Querfeld dagegen nur dazu, den durch das Zerstäuben der geladenen Tröpfchen entstandenen, elektrisch geladenen Nebel abzusaugen und am Erreichen des Registrierpapieres zu hindern, so daß nur die ungeladenen Tröpfchen das Registrierpapier erreichen können. Es gibt zwar auch eine Variante des Hertz/Simonsson-Verfahrens

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das ohne Ablenkfeld arbeitet und Halbtonbilder zu erzeugen gestattet. Diese Variante ist jedoch für die vorliegende Erfindung ohne Interesse.

Bei beiden Verfahren benötigte man bisher für die Erzeugung des elektrischen Uuerfeldes verhältnismäßig hohe Spannungen und zwar beim Sweet-Verfahren um ausreichende Ablenkwinkel zu erzielen und beim Hertz/Simonsson-Verfahren, um die mit hoher Geschwindigkeit aus der Düse austretenden erheblichen Tintenmengen elektrisch absaugen zu können. Die hohen Spannungen bringen jedoch in der Praxis erhebliche Probleme mit sich, da es nie ganz vermieden werden kan.n, daß sich Tröpfchen der Registrierflüssigkeit auf den d,ie felderzeugenden Elektroden halternden Isolatoren niederschlagen. Durch solche Flüssigkeitsniederschläge entstehen dann Kriechströme und Überschläge, die die Zuverlässigkeit 4es Registriergerätes

erheblich beeinträchtigen. Man kann zwar diese Probleme dadurch vermeiden, daß man auf das Absaugfeld verzichtet und, wie es aus der DT-OS 1 950 430 und der SW-PS 347 375 bekannt ist, lediglich eine rohrförmige, poröse Steuerelektrode verwendet, an deren Innenwand der durch die Zerstäubung entstehende Flüssigkeitsnebel niedergeschlagen und ftogesaugt wird, während die ungeladenen Tröpfchen die rohrförmige Steuerelektrode längs ihrer Achse ungehindert durchlaufen können.Ein Elektrodensystem dieser Art ist zwar sehr jmverlässig, es hat jedoch insbesondere bei Tinrenstrahl-Regiefpriergeräten mit mehreren Strahlerzeugungssystemen, den In yielen fällen prohibitiven Nachteil, daß unvermeidlich auch ein Teil der zerstäubten Tröpfchen zum Aufzeichnungsträger gelangt und dort einen störenden Untergrund erzeugt.

Der vorliegenden Erfindung liegt_f ausgehend von dem oben geschilderten Stand der Technik, die Aufgabe zugrunde, ein mit einem elektrischen Querfeld arbeitendes Flüssigstrahl-Registriergerät zu schaffen, das eine untergrundfreie Auf-

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zeichnung liefert, einfach im Aufbau ist und auch über lange' Zeiten zuverlässig arbeitet.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst.

Pa das vorliegende Registriergerät anstelle der bisher für die Steuerung und die Erzeugung des Ablenkfeldes erforderlichen drei Elektroden mit nur zwei Elektroden auskommt/ ist es wesentlich einfacher und kann viel gedrängter aufgebaut werden, als die bekannten Elektrodensysteme. Durch den gedrängten Aufbau kommt man mit kleineren Spannungen zur Erzeugung eines Ablenk- oder Absaugfeldes, vorgegebener Feldstärke aus, außerdem wird der Tintenstrahl vollkommener eingeschlossen, so daß die Gefahr einer Verschmutzung der Isolatoren erheblich herabgesetzt wird.

Die Erfindung kann sowohl bei Tintej^strahl-Registriergeräten, die nach dem Sweet-Verfahren arbeiten, als auch bei Tintenstrahl-Registriergeräten, die nach dem Hertz/Siiuonsson-Verfahren arbeiten, Anwendung finden.

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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine stark vereinfachte Ansicht der für die Erfindung interessierenden Teile eines Tintenstrahl-Registriergerätes gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit im Schnitt dargestelltem Elektrodensystem?

Fig. 2 a eine Fig. 1 entsprechende Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispieles der Erfindung;

Fig. 2b ein Querschnitt in einer Ebene H-II der Fig. 2a;

Fig. 2c eine perspektivische Darstellung des Elektrodensystems des Ausführungsbeispiels gemäß Fig, 2a;

Fig. 3a eine Fig. 1 entsprechende Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispieles der Erfindung;

Fig. 3b ein Querschnitt in einer pbene HI-III der Fig. 3a;

Fig. 3p eine perspektivische Ans^phfc des Elektrodensystems des Ausführungsbeispiels gemäß Fig»

Fig. 3d eine perspektivische Anrieh, $ eines abgewandelten Elektrodensystems für das Ausführujygs^eispiel gemäß Fig. 3a;

Fig. 4aeine Fig. 1 entsprechend? Ansicht eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

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Fig. 4b eine perspektivische Ansicht des Elektrodensystems des Ausführungsbeispieles gemäß pig_# 4_a;

Fig. 4c eine perspektivische Ansicht eines abgev/andelten Elektrodensystems für das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4a;

Fig. 5a eine perspektivische Ansicht eines Elektrodensystems für ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 5b eine Querschnittsansicht des Elektrodensystems gemäß Fig. 5a;

Fig. 6a eine vereinfachte Teilansicht eines sechsten Ausführungsbeispieles der Erfindung;

Fig. 6b ein Querschnitt des Elektrodensystems gemäß Fig. 6a und

Fig. 7 eine Draufsicht auf das Elektrodensystem gemäß Fig. 6a bei der Verwendung zum Drucken für alphanumerische Zeichen und dgl.

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Das in Figur 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält eine Tintenleitung IO, die mit einer nicht dargestellten Quelle für eine unter Druck stehende Registrierflüssigkeit (Tinte) üblicher Bauart verbunden ist und in eine feine Düse 12 ausläuft, aus der im Betrieb ein Tintenstrahl mit einem Durchmesser von beispielsweise 10 bis 5O pm austritt. Der Tintenstrahl 14 teilt sich in bekannter Weise an einem Tropfenbildungspunkt 16 spontan in eine Folge von Tröpfchen auf. Die Tropfenbildung kann durch relativ hochfrequente mechanische Schwingungen beeinflußt v/erden. Zur Erzeugung dieser Schwingungen kann ein mit der Düse 12 gekoppelter elektromechanischer Wandler 18 dienen. Diese Maßnahme ist jectoh für die Funktion des Tintenstrahl-Uegistriergerätes nicht wesentlich, sie bewirkt nur eine Verringerung der Größe und eine Erhöhung der Anzahl der im Tropfenbildungspunkt pro Zeiteinheit entstehenden Tröpfchen. Der aus der Folge von Tröpfchen bestehende Tintenstrahl bewegt sich dann mit einer Geschwindigkeit von etwa 30 m/s zu einem Aufzeichnungsträger 20, z.B. einem auf eine rotierende Trommel 22 aufgespannten Papierblatt. Der Abstand zwischen der Düse 12 und dem Aufzeichnungsträger 20 beträgt bei einem Strahldurchmesser von 20 μίΠ typischerweise etwa 25mm. bei kleinerem Strahldurchmesser läßt sich der Abstand zwischen Düse und Äufzeichnungsträger verringern, z.3. auf etwa 15 i<vn, bei größerem Strahldurchmesser ist im allgemeinen ein etv/as größerer Abstand zweckmäßig. Auf dem Weg von der Düse 12 zum Aufzeichnungsträger 2O durchläuft der Tintenstrahl 14 eine rohrförmige Steuerelektrode 24 aus porösem und elektrisch leitfähigem Material. Die Steuerelektrode hat vorzugsweise ein etv/as verengtes Eintrittsende und beginnt in.Strahlrichtung etv/as vor dem 'rröpfchenbildungspunkt 16, so daß dieser gegen Störfelder abgeschirmt v/ird. Die Steuerelektrode 24 dient zum elektrisehen Aufladen und Zerstäuben der sich bildenden Tröpfchen, wie es z.B. in der DT-PS 271 754 oder der entsprechenden US-PS 3 416 151 erläutert ist. Zu diesem Zweck ist die Steuerelektrode mit einer Ausgangsklemme eines Endverstärkers 26 verbunden, der durch eine Signalquelle 28 gesteuert wird.. Die .andere Ausgangsklemme des Endverstärkers 26 ist mit einer Elektrode 30 verbunden, die in der Tintenleitung 10 angeordnet ist und mit der elektrisch ausreichend leitfähigen Tinte in Verbindung steht. Vorzugsweise ist ein feinporiges Filter (nicht dargestellt) im Flüssigkeitsweg zwischen der Elektrode 30 und der Auslaßöffnung der Düse 12 angeordnet.

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Uine der beiden Ausgangsklemmen des Endverstärkers ist normalerweise geerdet und zwischen die Elektrode 30 und die Düse 12 ist ein nicht dargestelltes Filter geschaltet» wie es an anderer Stelle beschrieben ist.

Die Steuerelektrode 24 ist mit einem Gehäuse 32 umgeben, dessen Inneres mit einer Absaugpumpe 34 verbunden ist, so daß die auf die poröse Steuerelektrode 24 auf treffenden Flüssig-* keitströpfchen abgesaugt und einem Sammelbehälter 35 zugeführt werden.

Abweichend von den Elektrodensystemen der bisher bekannten Tintenstrahl-Registriergeräte, die mit einem Absaugfeld arbeiten, enthält das Elektrodensystem des Ausführungsbeispieles gemäß Fig. 1 eine stabförmige Feldelektrode 36, die in nahem Abstand unterhalb der Achse der rohrförmigen Steuerelektrode angeordnet ist und daher auch in nahem Abstand unterhalb des Weges des unbeeinflußten Tintenstrahles verläuft, pie Feldelektrode 36 kann einfach aus einem Metalldraht bestehen, der an einem zum Sammelbehälter 35 führenden Ableitröhrchen befestigt ist. An dem der Trommel 22 zugewandten Ende trägt die Feldelektrode eine schräge Abfangplatte 40.

Die Feldelektrode 36 ist mit einer pur schematisch dargestellten Spannungsquelle 42 verbunden, die eine Gleichspannung von etwa 1000 Volt bezüglich der beim dargestellten Ausführungsbeispiel geerdeten Steuerelektrode 24 liefert. Durch das auf diese Weise erzeugte elektrische Feld zwischen den Elektroden 24 und 36 werden die geladenen Flüssigkeitströpfchen abgesaugt und am Auftreffen auf den Aufzeichnungsträger gehindert. Wegen der zylindrischen Geometrie des Feldes ist die Feldstärke in der Nähe der Feldelektrode 36 am größten und die Polarität der Spannung ist vorzugsweise so gewählt, daß die zerstäubten Tröpfchen von der Feldelektrode 36 angezogen werden.

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fcenn die Signalspannung zwischen den Elektroden 24 und 30 null ist, wird der Tintenstrahl 14 nicht aufgeladen und er durchläuft das elektrische Feld zwischen den Elektroden 24 und 36 unbeeinflußt. Wenn jedoch die Signalspannung vom llndvorstärkcr auf beispielsweise etwa 2OO Volt ansteigt, tritt nine Aufladung und Zerstäubung der Tröpfchen ein, wie es in der DT-PS 1 271 754 und der entsprechenden US-PS 3 416 153 buschrieben ist. Wenn die zerstäubten Tröpfchen dann in das elektrische Feld zwischen den Elektroden 24 und 36 gelangen, werden sie von der einen Elektrode angezogen, vorzugsweise, wie gesagt, von der Feldelektrode 36, deren Spannung dann natürlich die entgegengesetzte Polarität haben mußjwie die Ladung der Teilchen.

Durch die Wirkung des Absaugfeldes werden die Tröpfchen abgelenkt und treffen auf die Abfangplatte 40 auf. Von dort fließen sie durch das Ableitröhrchen 38 in den Sammelbehälter 35. Der Tintenstrahl 14 trifft auf den Aufzeichnungsträger 20 also nur während der Zeitspannen auf, in denen die. Signalspannung zwischen der Tinte in der Tintenleitung 10 und der Steuerelektrode 24 Null oder annähernd Null ist. Auf diese Weise ist eine Ein/Aus-Modulation des Tintenstrahls, d.h. eine Intensitätssteuerung der Spur auf dem Aufzeichnungsträger zwischen einem vorgegebenen Schwärzungs- oder Farbwert und dem Wert Null möglich. Vorbedingung für eine einwandfreie Modulation ist, daß der Tropfenbildungspunkt 16 des Tintenstrahles gegen das Absaugfeld zwischen den Elektroden 24 und 36 im wesentlichen abgeschirmt ist. Dies kann z.B. durch eine Verengung 44 am Eintrittsende der Steuerelektrode 24 geschehen, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Diese Verengung wird so geformt, daß sich zwischen dem Tropfenbildungspunkt 16 und der Feldelektrode 36 ein praktisch feldfreier Bereich ergibt.

Das Elektrodensystem 24 - 36 des Tintenstrahl-Registriergerätes gemäß Fig. 1 enthält also für die Aufladung und Absaugung nur zwei Elektroden anstelle der bei den bekannten

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Geräten erforderlichen drei Elektroden. Das einfache Elektrodensystem gemäß der Erfindung läßt sich auf die verschiedenste Weise realisieren, wie die in den folgenden Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen, bei denen flächige Feldelektroden verwendet werden, die gewöhnlich aus porösem und elektrisch leitfähigem Material bestehen.

Das Elektrodensystem gem/iß Fig. 2a enthält eine Steuerelektrode 24a, die einen rohrförmigen, den Tropfenbildungnpunkfc 1b umgebenden Teil 24aa und einen sich in Richtung zum Aufzeichnungsträger erstreckenden plattenförmigen Teil 24ab enthalten kann, dem unten eine vom rohrförmigen Teil 24aa beabstandete plattenförmige Feldelektrode 36a gegenüberliegt, an deren Ende wieder eine Abfangplatte 40 angebracht ist. Vorzugsweise hat das Elektrodensystem jedoch die in den Fig. 2b und 2c dargestellte Form mit einem blockförmigen Teil 24ba, der eine verhältnismäßig enge Bohrung 48 hat, die den Tintenstrahl 14 im Bereich des Tropfenbildungspunktes umgibt und dort einen feldfreien abgeschirmten Bereich 46 erzeugt. Vom blockförmigen Teil 24ba springt"dann ein im Querschnitt ü-förmiger Teil 24bb vor, der die Feldelektrode 36 a seitlich einschließt. Vorzugsweise sind die Elektroden 24a, 24b und 36a ähnlich wie die Elektrode 24 in Fig. 1 mit Absaugvorrichtungen für die Tinte versehen (in Fig. 2 nicht dargestellt) und aus porösem Material, z.B. Sintermetall, hergestellt. Die Feldelektrode 36a ist ein plattenartiger Körper, der an allen Seiten genügend Abstand vom blockförmigen Teil 24ba und vom U-förmigen Teil 24bb hat. Das der Bohrung 48 abgewandte Ende der Feldelektrode 36 liegt in einer Ebene mit der Stirnseite des .U-förmigen Teiles 24bb und ist dort mit einer Abfangplatte 40 versehen, wie aus Fig. 2c ersichtlich ist.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist ähnlich der gemäß Fig. 2. Bei Fig. 3 ist jedoch die Feldelektrode 36 U-förmig, wie aus Fig. 3b und 3c ersichtlich ist vsnä die trode 24c hat einen rohrförmigen Teil 24ea

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scm vorspringenden, plattenartigen Teil 24cb, an dessen vorderem Ende wieder eine Abfangplatte 40 angeordnet ist. Die Feldelektrode 36c hat im wesentlichen die Form eines kopfstehenden "U", wie aus Fig. 3b und 3c ersichtlich ist.

13ei den Elektrodensystemen gemäß Fig. 2 und 3 werden die Tintentröpfchen, ähnlich wie bei dem System gemäß Fig. 1, aufgeladen, wenn die Signalspannung an der Steuerelektrode 24b bzw. 24c wesentlich von Null verschieden ist. Die Tröpfchen werden dann durch das im wesentlichen senkrecht zur Tintenstrahlachse verlaufende elektrische Feld zwischen der Steuerelektrode 24 und der Feldelektrode 26 abgelenkt und treffen dann-auf die Abfangplatte 40 auf, die zweckmäßigerweise aus einer in der dargestellten Weise schräg gestellten Rasierklinge besteht. Die zum Tintenstrahl hinweisende Kante der Abfangplstte 40 soll so scharf wie möglich sein und aus einem solchen Material bestehen, daß sich an der Kante keine Tröpfchen bilden bzw. halten können.

Im Prinzip besteht der einzige wesentlichere Unterschied zwischen den Ausführungsformen gemäß Fig.2 und 3 in der Anordnung der Abfangplatte 40, die einmal an der Feldelektrode 36a und das andere Mal an der Steuerelektrode 24c angeordnet ist. Wo die Abfangplatte 40 angebracht ist, spielt prinzipiell keine Rolle, wenn es auch die Polarität der Spannungsquelle 42 beeinflußt (die Tröpfchen sollen zur Abfangplatte hin gezogen wirden), in der Praxis spielt die Anordnung der Abfangplatte jedoch eine gewisse Rolle, da der größere Teil der Aufzeichnungsflüssigkeit den Aufzeichnungsträger 20 nicht erreicht und an der Abfangplatte gesammelt wird. Die angesammelte Aufzeichnungsflüssigkeit kann, ähnlich wie es in Fig. 1 beschrieben ist, immer mittels einer Saugpumpe abgeführt werden, die die Aufzeichnungsflüssigkeit durch die porösen Elektroden absaugt. Andererseits können die Elektroden aber auch so geformt und angeordnet sein, daß die angesammelte Aufzeichnungsflüssig-

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keit unter der Wirkung der Schwerkraft abfließt.

Fig. 3d zeigt ein Elektrodensystem, das im Längsschnitt 4-^m wesentlichen so aussieht_f wie das Elektrodensystem gemäß Fig, 3a. Die Steuerelektrode 24d enthält einen block förmigen Teil 24da mit einer rechteckigen öffnung 48d und einem plattenförmigen Teil 24db, an dessen vorderem Ende wieder eine Abfangplatte 4O angebracht ist. Die Feldelektrode 36d hat die Form einer rechteckigen Platte, die über dem plattenförmigen Teil 24db liegt und hier etwas vor dem Ende des plattenförmigen Teiles 24db endet. Ein Elektrodensystem dieser Art eignet sich besonders für Tintenstrahlregistriergeräte, bei denen die den Tintenstrahl ausstoßende Düse 12 eine periodische oder signalgesteuerte Schwenkbewegung ausführt, wie durch einen Doppelpfeil in Fig. 3d angedeutet ist. Die der Abfangplatte 4O zugewandte Kante 50 kann, wie es in Fig. 2a bei 50a dargestellt ist, abgerundet sein, um das elektrische Feld gleichmäßiger zu machen. Im übrigen sind avieh hier die Elektroden wie bei allen anderen Ausführungsformen vorzugsweise porös und mit Mitteln zum Absaugen der abgefangenen Tinte versehen .

Die Ausführungsform gemäß Fig. 4a und 4b ähnelt der Ausführungsform gemäß Fig. 3a bis 3c mit der Ausnahme daß die Steuerelektrode 24e einen plattenförmigen Teil 24eb hat, der über die Feldelektrode 36e hinausragt und an dem der Düse abgewandten Ende/einem scheibenförmigen Teil 24ec versehen ist, der eine Durchbrechung 24ed für den Tintenstrahl 14 aufweist und dazu dient, die auf Hochspannung liegende Feldelektrode 36e gegen die Trommel 22 abzuschirmen. Die Abfangplatte 40 ist in der Durchbrechung 24ed angeordnet. Der scheibenförmige Teil 24ec verhindert, daß sich Staubteilchen od.er dgl. aus der Umgebung auf der Feldelektrode 36e absetzen und dort zur Bildung von sekundären Tintentröpfchen führen, die dann wiederum zur Trommel 22 und dem Aufzeichnungsträger gelangen und

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-13-dort Flecken verursachen könnten.

Der der Düse zugewandte/ rohrförmige Teil 24ea der Steuerelektrode 24e ist mit einer länglichen Bohrung 48e für den Tintenstrahl versehen, die einen feldfreien Raum bildet, in der sich der Tröpfchenbildungspunkt befindet. Dieser ist also auch hier wieder gegen äußere Störfeider abgeschirmt.

Fig. 4c zeigt ein Elektrodensystem^ das im Prinzip ähnlich aufgebaut ist wie das gemäß Fig. 3d, Abweichend von diesem ist die Steuerelektrode 24f jedoch an dem der Düse 12 abgewandten Ende ähnlich wie bei dem AusfUhrungsbeispiel gemäß Fig.4a und 4b mit einem scheiben- oder plattenförmigen Teil 24fc versehen, der eine langgestreckte öffnung 24fd für den Tintenstrahl aufweist, in der unten eine längliche Abfangplatte 4Of angeordnet ist. Die Feldelektrode 36f liegt oberhalb eines plattenförmigen Teiles 24fb der Steuerelektrode 24f.

Fig. 5a zeigt eine perspektivische Ansicht einer Abwandlung des Elektrodensystems gemäß Fig. 3d, bei dem die Feldelektrode 36g die Form eines kopfstehenden "U" hat, siehe auch d.e Schnittansicht Fig. 5b. Die Steuerelektrode 24f ist ähnlich wie die Steuerelektrode 24d in Fig, 3d ausgebildet. Das Elektrodensystem gemäß Fig. 5 hat gegenüber dem gemäß Fig. 3d den Vorteil, daß der Bereich praktisch völlig eingeschlossen und abgeschirmt ist, den die Tintentröpfchen im Elektrodensystem auf ihrem Weg zum Aufzeichnungsträger (nicht dargestellt) oder, falls sie geladen sind, zur A>fangplatte 40 durchlaufen. Hierdurch wird die Ansammlung vpn Flüssigkeitströpfchen auf den nicht dargestellten Isolatoren, die die Elektroden 24g und 36g in der Praxis haltern, tfeitestgehend vermieden.

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Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. Sa und 5b ist insbesondere für ein Tintenstrahlgegistriergerät bestinet, bei dem die Düse 12 in Richtung der größeren Abmessung der länglichen Bohrung 48g der Steuerelektrode 24g hin- und herbeweglich, ist, um alphanumerische Zeichen und dgl. zu schreiben, wie es z.B. in der US-PS 3 737 914 beschrieben ist. Die oszillierende Schwenkbewegung des Tintenstrahls 14 parallel zu den einander gegenüberliegenden Oberflächen der Elektroden 24g und 36g kann durch Hin- und Herbewegen der. Düse 12 oder auch auf andere Heise, z.B. durch elektrische Ablenkung erfolgen. Dasselbe gilt auch für das AusfUhrungsbeispiel gemäß Fig. 4c.

Die beschriebenen Elektrodensysteme lassen sich selbstverständlich auch für Tintenstrahl-Registriergeräte oder -schreiber verwenden, die mehrere Düsen enthalten, welche bezogen auf die Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers rjelativ zum Elektrodensystem nebeneinander oder übereinander angeordnet sind. Die Düsen können, insbesondere wenn die Elektrodensysteme gemäß Fig. 4c oder 5a und 5b ausgebildet sind, mit einer Vorrichtung zum Hin- und Herbewegen versehen sein, wie es In der US-PS 3 737 914 beschrieben ist. Man kann für die

verschiedenen Düsen getrennte Steuerelektroden vorsehen,von denen jede mit einer entsprechenden Signalspannung gespeist ist. Alle diese Steuerelektroden können dann mit einer gemeinsamen Feldelektrode zusammenarbeiten, die also auf alle Tintenstrahlen wirkt.

Andererseits kann man die Signalspannungen von den Endverstärkern 7 auch, wie erwähnt, der Elektrode 30 in der Tintenleitung IO zuführen und eine allen Tintenstrahlen gemeinsame Steuerelektrode 24 vorsehen, die mit Hasse verbunden ist. Ein Mehrstrahlregistriergerät mit einem solchen Elektrodensystem ist * . beispielsweise in Fig. 6a und 6b dargestellt. Das Registriergerät enthält mehrere Tintenleitungen, von denen in Flg.6a vier Tintenleitungen 10h, 1Oi, 10k, und 10» dargestellt sind. Xn jeder Tintenleitung ist eine entsprechende Elektrode 30h bis 3Om angeordnet, die jeweils mit einer eigenen Signalquelle 28h bis 28m über einen einen

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Endverstärker 26h bis 26m verbunden sind. Die Tintenleitungcn laufen in entsprechende Düsen aus, die Tintenstrahlen 14h bis 14m liefern, die auf einen streifenförmigen Aufzeichnungsträger 20 gerichtet sind, der sich relativ zu dem Elektrodensystem bewegt, das eine auf Masse liegende Steuerelektrode 24n, die vorzugsweise auf Masse liegt, und eine Feldelektrode 36n, die auf einer hohen Spannung, z.B. 1000 V, bezüglich Masse gehalten wird, enthält. Die Steuerelektrode 24n hat die Form eines kopfstehenden "U" und trägt an den freien Enden ihrer Schenkel jeweils eine streifenförmige Abfangplatte 40. Der Quersteg 24na der Steuerelektrode hat für jeden Tintenstrahl 14 eine entsprechende Bohrung 48h bis 48m. Auch hier herrscht im Betrieb wieder ein elektrisches Feld zwischen den Elektroden 24n und 36n, das geladene Flüssigkeitströpfchen so ablenkt, daß sie auf eine der Abfangplatten 40 auftreffen. Die Ladung der Flässigkeitströpfchen wird, wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen, durch die von den Endverstärkern 26 erzeugten Ausgangsspannungen bestimmt, deren einer Anschluß mit einer individuellen Elektrode 30 und deren anderer Anschluß mit der Steuerelektrode 24n verbunden ist, die vorzugsweise auf Masse leigt. Auf diese Weise können die Tintenstrahlen unabhängig voneinander gesteuert werden, obwohl die Elektroden 24n und 36n allen Tintenstrahlen gemeinsam sind. Die Elektroden 30h bis 30m müssen selbstverständlich ausreichend gegeneinander isoliert sein. Dies kann man dadurch erreichen, daß man für jede Tintenleitung 10 ein eigenes Tintenversorgungssystem vorsieht oder lange, isolierende Tintenleitungen mit kleinem Querschnitt in Verbindung mit einer schlecht leitenden Tinte verwendet, so daß der Flüssigkeitsweg zwischen den verschiedenen Elektroden 30 e^nen ausreichend großen elektrischen Widerstand hat. Dies ist *.B. in der US-PS 3 737 914 näher erläutert.

Selbstverständlich kann man auch eine andere Anzahl 40988'S/0887

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und/oder Anordnung der Tintenstrahlen verwenden als sie in Fig. 6 dargestellt ist.

Das Registriergerät gemäß Fig. 6 kann z.B. dazu verwendet werden, alphanumerische Zeichen mit guter Qualität und hoher Geschwindigkeit auf einem rasch am Elektrodensystem vorbeilaufenden Papierstreifen aufzuzeichnen, wie in Fig. 7 schematisch dargestellt ist. In Fig. 7 sind lediglich die Steuerelektrode 24n eines solchen Registriergerätes dargestellt, das mit acht Tintenstrahlen arbeitet, die zwei parallele Reihen zu je vier Tintenstrahlen bilden. Die Reihen bilden einen kleinen Winkel mit der Laufrichtung 52 des Papierstreifens, so daß sie auf dem Papier acht Spuren, die in im wesentlichen gleichen Abständen nebeneinander verlaufen, aufzuzeichnen vermögen. Die aufzuzeichnenden Zeichen werden durch Intensitätsmodulation der verschiedenen Tintenstrahlen erzeugt, wie in Fig. 7 anhand der Ziffer "3" beispielsweise dargestellt ist.

Die Steuerung der Tintenstrahlen bzw. der Signalquellen 28 kann mit Hilfe eines Codierers oder Festwertspeichers erfolgen, die die Form der Zeichen bestimmen. Es ist dabei zu berücksichtigen, daß die Tintenstrahlen in der Laufrichtung 52 des Aufzeichnungsträgers 20 gegeneinander versetzt sind. Diese Versetzung kann man durch eine entsprechende Signalverzögerung zwischen der Steuerlogik und den Endverstärkern 26 kompensieren. Die Verzögerung kann z.B. durch Schieberegister erfolgen, deren Verschiebungs- oder Taktfrequenz synchron zur Laufgeschwindigkeit 52 des Aufzeichnungsträgers regelbar ist, welch letztere durch einen den Aufzeichnungsträger 20 abtastenden Wandler bestimmt werden kann. Bei Verwendung eines Komputers zur Steuerung der Tintenstrahlen kann deren Versetzung auch durch eine entsprechende Programmierung des Komputers berücksichtigt wer-

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den. Die Steuersignale für die verschiedenen Tintenstrahlen können dem Registriergerät, also den Signalquellen oder Endverstärkern entweder direkt vom Komputer oder indirekt über einen Zwischenspeicher, wie ein Magnetband oder dgl., zugeführt werden. Auch in diesem Falle ist es zweckmäßig, die den Druck bewirkende Signalfolge durch einen Taktgeber zu regeln, der seinerseits durch die Geschwindigkeit des Registrierpapiers gesteuert wird.

Selbstverständlich können auch mehrere Registrier— systeme der in Fig. 7 dargestellten Art nebeneinander angeordnet werden. Man kann dann gleichzeitig mehrere Spalten oder Zeilen von Zeichen drucken. Man kann jedoch auch ein einziges Aufzeichnungssystem- gemäß Fig. 7 verwenden, das eine solche Länge hat, daß es mehrere parallele Spalten oder Zellen von Zeichen überdeckt.

Alle Ausführungsformen sind nur beispielsweise zu verstehen und lassen sich in der verschiedensten Heise abwandeln, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. Es können selbstverständlich auch andere Aufzeichnungsträger als Papier verwendet werden.

Bei der Anwendung der Erfindung auf Tintenstrahlregistriergeräte, die nach dem Sweet—Verfahren arbeiten, wird man im al !«meinen massive Elektroden ohne Tintenabsaugvorrichtung und Abfangplatte verwenden.Vorzugsweise wird ferner die Spannungsquelle 42, die zum Erzeugen des Querfeldes dient, zwischen die Feldelektrode und die Steuerelektrode geschal—" tet, damit: die Stärke des Querfeldes konstant ist und nicht von der Steuerspannung an der Steuerelektrode abhängt.

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Claims

Patentansprüche

Tintenstrahl-Registriergerät »it Mindestens einer feinen Düse, die nil: einer Quelle für eine unter Druck stehende SchreibfSssigkeit verbunden ist und im Betrieb einen feinen Flüssigkeitsstrahl längs eines auf einen Aufzeichnungsträger gerichteten Weges liefert, ferner mit einer den. Flüssigkeitsstrahl umgebenden Steuerelektrode» die sieb. von einer ersten Stelle, die etwa dem Punkt entspricht, an des der Flüssigkeitsstrahl spontan in einzelne Tröpfchen zerfällt« bis zu einer näher an Aufzeichnungsträger befindlichen zweiten Stelle erstreckt; weiterhin mit einer elektrischen Vorrichtung zum Anlegen eines elektrischen Steuersignals zwischen den Flüssigkeitsstrahl und die Steuerelektrode, welches den Tröpfchen eine elektrische Ladung zu erteilen ge— statte€, und mit einer Absaugelektrodenanordnung zum Erzengen eines im wesentlichen unipolaren und quer zum Strahlweg verlaufenden elektrischen Feldes (Querfeld} zum Ablenken aufgeladener Tröpfchen, dadurch gekennzei chn e t, daß die Absaugelektrodenanordnung aus einer Feld— elektrode (36), die sich auf der einen Seite des Weges des Flüssigkeitsstrahles von einer in Strahlrichtung M»for* der ersten Stelle liegenden dritten Stelle in Richtung auf die zweite Stelle erstreckt, und aus einem Teil (z.B.24 cb) der Steuerelektrode (24) der der Feldelektrode auf der deren Seite des Strahlweges gegenüberliegt, besteht.
2. Tintenstrahl-Registriergerät nach Anspruch 1, mit einer rohrförmigen Steuerelektrode 1241 _# dadurch gekennzeichnet, daft die Feldelektrode (36) die Form eines Stabes hat, der in der förmigen Steuerelektrode (24) im wesentlichen senkrecht

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unterhalb des Strahlweges angeordnet ist und parallel zu diesem verläuft (Fig. 1).
3. Tintenstrahl-Registriergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode (24) einen der Düse (12) zugewandten rohrartigen Teil (24ea, 24da) hat, von dem aus der mit der Feldelektrode (36) zusammenwirkende Teil (24eb, 24db) in Richtung auf den Aufzeichnungsträger vorspringt.
4. Tintenstrahl-Registriergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vorspringende Teil (24cb, 24db) streifenförmig ist (Fig. 3c, Fig. 3d).
5. Tintenstrahl-Registriergerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldelektrode (36c, 36g) einen U-förmigen Querschnitt hat und so angeordnet ist, daß sie zusammen mit dem streifenförmigen Teil den Strahlweg nach allen Seiten hin im wesentlichen einschließt.
6. Tintenstrahl-Registriergerät nach Anspruch 3, d adurch gekennzeichnet, daß der vorspringende Teil (24bb) der Steuerelektrode (24b) einen U-förmigen Querschnitt hat und daß die Feldelektrode (36a) zwischen den Schenkeln des ü-förmigen Teiles der Steuerelektrode angeordnet ist (Fig. 2c).
7. Tintenstrahl-Registriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet durch eine Anordnung zur Abschirmung des Tröpfchenbildungspunktes (16) gegen das elektrische Feld zwischen der Steuerelektrode (24) und der Feldelektrcde (36).

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8. Tintenstrahl-Registriergerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die A bschirmanordnung durqh eine verengte, den Tröpfchenbildungspunkt (16) umgebende Bohrung der Steuerelektrode gebildet wird.
9. Tintenstrahl-Registriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzei cnnet, daß an dem der Düse (12) abgewandten Ende einer der beiden Elektroden (24, 36) eine Abfangplatte (40) mit schneidenartiger Kante angeordnet ist, die in Richtung auf den Strahlweg vorspringt.
10. Tintenstrahl-Registriergerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfangplatte zur Düse (12) hin geneigt ist.
11. Tintenstrahl-Registriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das der Düse (12) abgewandte Ende der Steuerelektrode (24f) einen im wesentlichen senkrecht zum Tintenstrahl (14) verlaufenden, scheibenartigen Teil (24ec, 24fc) aufweist, der mit einer Durchbrechung (24ec, 24fd) für den Tintenstrahl versehen ist und den Aufzeichnungsträger gegen die Feldelektrode (36e, 36f) abschirmt (Fig. 4).
12. Tintenstrahl-Registriergerät nach Anspruch 9 oder 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfangplatte im unteren Teil der Durchbrechung des scheibenartigen Teiles angeordnet is%.
13. Tintenstrahl-Registriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode (24n) und die Feldelektrode (36n) mindestens zwei Tintenstrahlen gemeinsam

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14. Tintenstrahl-Registriergerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode (24n) einen U-förmigen Querschnitt hat und mindestens zwei Durchbrechungen für jweils einen Tintenstrahl aufweist und daß die Feldelektrpde (36n) die Form eines in der Steuerelektrode zwischen den öffnungen verlaufenden Streifens hat (Fig. 6b).
15. Tintenstrahl-Regiafcriergerät nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Tintenstrahl (14h big 14m) mit einer eigenen Sigbalquelle (28h bis 28m) gekoppelt ist und daß der elektrische Widerstand zwischen den verschiedenen Tirtenstrahlen so groß ist, daß sich die Signalquellen nipht beeinflussent
16. Tin^enstrahl-Registriergerät nach Anspruch 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die die Tintenstrahlen liefernden Düsen in Laufrichtung (52) des Aufzeichnungsträgers (20) gegeneinander versetzt sind und daß die Tintenstrahlen Über individuelle Verzögerungseinrichtungen mit einer Signalquelle gekoppelt sind.
17. Tin,tenstrahl-Registriergerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsdauer der Verzögerungseinrichtungen in Abhängigkeit von der. Relativgeschwindigkeit zwischen den Düsen und dem. Aufzeichnungsträger steuerbar ißt..
18. Tintenstrahl-Registriergerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungseinrichtungen Schieberegister sind, deren Taktfrequenz in Abhängigkeit von der Relativgeschwindigkeit zwischen den Düsen und dem Aufzeichnungsträger steuerbar ist.

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19. Tintenstrahl-Registriergerät nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, sowohl in der Laufrichtung des Aufzeichnungsträgers als auch quer dazu versetzte Düsen vorgesehen sind, die eine entsprechende Anzahl von parallelen Spuren mit im wesentlichen gleichen gegenseitigen Abständen auf dem Aufzeichnungsträger (20) aufzuzeichnen gestatten (Fig. 7).
20. Tintenstrahl-Registriergerät nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 13, dad.urch gekennzeichnet, daß jede Düse mit einer Vorrichtung für eine oszillierende Schwenkbewegung versehen ist.
21. Tintenstrahl-Registriergerät nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 13, g e k e η nzeichne t^³⁷ daß mehrere Düsen mit jeweils einer eigenen Steuerelektrode und durch eine einzige, mit allen diesen steuerelektroden zusammenwirkende Feldelektrode.

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