DE1941680A1 - Method for forming a pattern by controlling the formation of a large number of small liquid droplets and apparatus for carrying out the method - Google Patents
Method for forming a pattern by controlling the formation of a large number of small liquid droplets and apparatus for carrying out the methodInfo
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Description
Patentanwalt «t . ,β 1341680 Patent attorney « t . , β 1341680
Dipl.-Ing. A. Spalthoff 15. Aug. 1S69 Dipl.-Ing. A. Spalthoff Aug 15, 1S69
Essen, Pelmanstr.31 Essen, Pelmanstr. 31
T»Wqo 772006 'T »Wqo 772006 '
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The Mead Corporation, ' Dayton (Ohio, USA) The Mead Corporation , 'Dayton (Ohio, USA)
Verfahren zur Bildung eines Musters durch eine Steuerung der Bildung einer grossen Anzahl von kleinen Flüssigkeit stropf en sowie Vorrichtung zur Ausführung des VerfahrensMethod of forming a pattern by a controller the formation of a large number of small liquids stropf en as well as device for the execution of the Procedure
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung eines Musters durch eine Steuerung der Bildung einer grossen Anzahl von kleinen Flüssigkeitstropfen sowie eine Vorrichtung zur Ausführung des.Verfahrens.The invention relates to a method of forming a pattern by controlling the formation of a large number of small drops of liquid as well as a device for Execution of the procedure.
Die Erfindung bezieht sich auf ein System, bei welchem einzelne gleich grosse Tropfen einer Flüssigkeit!ζtB. einer Farbe-in einer gesteuerten Weise gebildet-werden,, derart, dass ein bestimmtes zeitliches und räumliches Verhältnis erreicht wird. Eine typische Anwendungifer'TDrfindung besteht bei einem Druck mit hoher Geschwindigkeit, wobei die Tropfen in gesteuerter-Weise auf einer Papierbahn abgelagert werden, die mit einer hohenThe invention relates to a system in which individual equal-sized drops of a liquid! Ζ t as a color in a controlled manner be formed-,, such that a certain temporal and spatial relationship is achieved. A typical application of the invention consists in printing at high speed, where the drops are deposited in a controlled manner on a paper web which is produced at a high speed
Vys/hk ^Vys / hk ^
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Geschwindigkeit an einem Tropfenerzeuger vorbei bewegt wird, Bb sind verschiedene Vorschläge zur: synchronen Bildung von gleicfr grossen Tropfen gemacht worden. Ein dazu dienendes System ist z.B. aus dem US-Patent Nr, 3 375 437 bekannt. Es wurde dabei jedoch eine geringe Aufmerksamkeit der räumlichen und zeitlichen Anordnung der Tropfen gewidmet sowie der Anordnung einer grossen Anzahl von Oeffnungen derart nahe beeinander, dass durch eine parallele digitale Betätigung ein vollständig aufgefüllter Druckbereich erhalten wird. Wenn beim Druck z.B. die Tropfen genau gleichzeitig vertikal und horizontal angeordnet werden sollen, um ein gewünschtes Muster oder Bild herzustellen, so muss ein gewisses Verhältnis ζ v/i sehe η der Geschwindigkeit der Bildung der Tropfen und der Bewegung des Papieres bestehen. Dieses Verhältnis muss andererseits in einer Beziehung zum Abstand zwischen benachbarten Tröpfen stehen, die auf dem Papier abgelagert werden sollen.Speed is moved past a drop generator, Bb various proposals have been made for : synchronous formation of drops of the same size. A system serving this purpose is known, for example, from US Pat. No. 3,375,437. However, little attention was paid to the spatial and temporal arrangement of the drops and the arrangement of a large number of openings so close to one another that a completely filled pressure area is obtained through parallel digital actuation. If, for example, the drops are to be arranged vertically and horizontally at the same time during printing in order to produce a desired pattern or image, there must be a certain ratio ζ v / i see η of the speed of the formation of the drops and the movement of the paper. This ratio, on the other hand, must be related to the distance between adjacent droplets which are to be deposited on the paper.
. Die. Verhältnisse werden noch durch die räumlichen Anforderungen der Tropfenerzeuger kompliziert gemacht. Die Oeffnungen müssen um einen bestimmten minimalen Abstand voneinander entfernt sein, damit die Aufladelektroden und die AblenkeIektroden untergebracht werden können.. Gleichzeitig muss auch das Auffangsystem untergebracht werden, in welches die Tropfen abgelenkt werden. Daraus ergibt sich, dass der Abstand der Oeffnungen in einer Reihe unter dem Einfluss der Begrenzung durch die materielle Ausbildung und die Dimensionen wesentlich grosser ist als es zur-Ablagerung der verhältnismässig kleinen Tropfen, die sich im Grössenbereich von 0,075 mm bis 0,125 mm bewegen, nebeneinander erwünscht ist. Im Idealfall ist es zur Bildung eines vollen Bildes erforderlich, dass sich_die einzelnen durch die Tropfen gebildeten Punkte berühren oder leicht überläppen. Sie müssen mindestens so nahe Seite an Seite angeordnet sein, dass zwischen ihnan kein sichtbarer Untergrund hervortritt. Bs ist bereits möglich, Tropfen zu bilden, welche einen Punkt der erwähnten Grosse zur Folge haben und welche in Düsen gebildet werden, deren Durchmesser im Grossenbereich von 0,025 mm liegt. Es ist jedoch nicht möglieh, diese. The. Relationships are made even more by the spatial Droplet generator requirements made complicated. The openings must be a certain minimum distance apart so that the charging electrodes and the deflecting electrodes can be accommodated .. At the same time, the collecting system must also be accommodated, into which the droplets are deflected will. It follows that the distance between the openings in a number under the influence of limitation by the material Training and the dimensions is much larger than it is to-deposit the relatively small drops, which are in the size range move from 0.075 mm to 0.125 mm, side by side is desired. Ideally, it is used to form a full picture required that the individual formed through the drops Touching or slightly overlapping points. You have to at least like this close side by side so that there is no between them visible underground emerges. Bs is already possible, drops to form, which result in a point of the size mentioned and which are formed in nozzles the diameter of which is in the range of 0.025 mm. However, it is not possible to do this
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Düsen und die ihnen zugeordneten Teile in den erforderlichen Entfernungen von einigen wenigen Ilundersteln Millimeter anzuordnen, die ZUX- Erzielung des gewünschten Resultats erforderlich sind.Nozzles and their associated parts at the required distances to be arranged by a few millimeters, the ZUX-achievement of the desired result are necessary.
Die Erfindung hat die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum-Ziel,-durch welche eine Mehrzahl von Tropfen einer Flüssigkeit wie z.B. einer zum liarkieren dienenden Farbe wahlweise in einem engen räumlichen und zeitlichen Verhältnis gebildet werden kann. Dabei kann die Bewegung eines Blattes oder einer Bahn- mit der Bildung von Tropfen in mehreren Reihen abgestimmt sein, so dass eine volle Bedeckung wesentlicher Bereiche des Blattes oder der Bahn dadurch erzielt werden kann, dass die auf der Oberfläche des Blattes oder der Bahn abgelagerten Tropfen sich gegenseitig berühren oder leicht überlappen»The invention has to provide a method and a device to the target, by which a plurality of Drops of a liquid such as one used for liarking Color optionally in a close spatial and temporal relationship can be formed. It can be the movement of a leaf or a web with the formation of drops in several rows be matched so that a full coverage of essential areas of the sheet or web can be achieved by having those deposited on the surface of the sheet or web Drops touch each other or slightly overlap »
Das erfindungsgemässe Verfahren, durch welchesThe inventive method by which
dieses Ziel erreicht wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Reihen"von Flüssigkeitsstrahlen gebildet wird, die sich im Raum entlang paralleler Bahnen bewegen, dass jeder .der-Strahlen "mit- einer gemeinsamen Schwingungsfrequenz angerep-t wird, wodurch jeder »Strahl in einzelne Tropfen unterbrochen wird, welche eine bestimmte gegenseitige'Stellung im Raum haben, dass bestimmte Tropfen aus ihrer Bahn abgelenkt und aus de ja System entfernt werderf, wodurch die übrigen kröpfen ein I4uuter mit einer gewählten Form bilden und dass sehliesslich das Muster sichtbar gemacht t.ird. .this goal is achieved is characterized in that a A plurality of rows "of liquid jets is formed, the move in space along parallel paths that each .der rays "is stimulated with a common oscillation frequency, whereby each "ray is interrupted into individual drops, which have a certain mutual position in space, that certain Drops deflected from their path and removed from the system werderf, whereby the rest of the cranks off an I4uuter with a Form the chosen shape and that finally the pattern becomes visible made t. is. .
Die erfindungsgeraäase Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens is t gekennzeichnet durch eine Kehrzahl vor. »-Leihen von Oeffnungen für die Bildung einer Mehrzahl von Reihen von Flüssigkei-tsstrahlen, von: .denen, jedTer eine Bahn aufweist, die parallel zu den Bahnender übrigen Strahlen verlauft, je-ein Zufuhrorgan für die Zufuhr von Flüssigkeit unter Druck zu allen Oeffnungen, ein JUiregungsorganzur Bildung von Tropfen in allen Striihien mittels einer gemeinsamen Frequenz, ein AcIerJccrgan zurThe device according to the invention for carrying out the method is characterized by an inverted number. - Borrowing of openings for the formation of a plurality of rows of liquid jets, each of which has a path which runs parallel to the paths of the other jets, one feed member for the supply of liquid under pressure to all openings , a regulating organ for the formation of drops in all streaks by means of a common frequency, an acler organ for
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wahlweisen Entfernung von Tropfen aus den Bahnen der Strahlen und ein Steuerorgan zur Bildung einer Signalmatrize in Abhängig-keit von einem Eingangssignal, welches der-sichtbaren Anzeige der Matrize durch eine Beeinflussung der Ablenkorgane dient.optional removal of drops from the paths of the rays and a control element for the formation of a signal matrix in dependence from an input signal which the -visible display the die is used by influencing the deflection organs.
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Erfindungsgemäss wird' eine Mehrzahl von Reihen von Tropfenerzeugern vorgesehen, von denen sich jede quer zur Bewegungsrichtung "eines Blattes oder einer Bahn bewegt, wobei jede Reihe die erforderlichen Oeffnungen zur Bildung von Tropfen aufweist, zusammen mit der zugeordneten Steuerung zur Bildung der einzelnen Tropfen aus jeder Oeffnung. Die.einzelnen Tropfener— zeuger sind dabei in gegebenen Abständen voneinander angeordnet. ^ Die einzelnen Reihen sind gegenseitig versetzt, so dass die Ablagerung der Tropfen, die aus den Reihen austreten entlang bestimmter verhältnismässig dünner, in seitlichen Abstände;, angeordneter Bänder oder Streifen erfolgt. Bs ist dadurch möglich, die gesamte Breite des Blattes oder.Bahnzuüberspannen. Dadurch, dass die Bildung der Tropfen zusammen mit der Grosse der Tröpfen mit der "Vorschubgeschwindigkeit des Papieres abgestimmt wird, ist es möglich, die Tropfen in jedem der erwähnten Streifen in nahe aneinander befindlichen Stellungen, abzulagern, dass jedes Band oder jeder Streifen in kontinuierlicher Weise mit einer Ablagerung der Flüssigkeit versehen werden kann. According to the invention, a plurality of rows of Drop generators are provided, each of which is transverse to the direction of movement "of a sheet or a web is moved, each row having the necessary openings for the formation of drops, together with the associated control for the formation of the individual drops from each opening. The individual drops Generators are arranged at given distances from each other. ^ The individual rows are mutually offset, so that the deposition of the drops that emerge from the rows along certain lines relatively thinner, spaced laterally; arranged Ribbons or strips are made. It is possible to to span the entire width of the sheet or web. Through this, that the formation of the droplets coincides with the size of the droplets is matched with the "advance speed of the paper" it possible to close the drops in each of the mentioned strips adjoining positions, deposit that each band or each strip can be continuously deposited with the liquid.
Durch eine zeitliche Steuerung der Signale zurBy timing the signals to
". Bildung von Tropfen in Abhängigkeit von der Vörsehubgeechwindigkeit des Papiers und vom Abstand der Reihen der Tropfenerzeuger in der Längsrichtung; ist es möglich, ein gewünschtes Muster durch die Tropfen auszubiluen^Jjur Erzielung einer hohen Unterscheidungskraft bei der Ablagerung der "Tropfen ist es möglich, die Tropfen ■ mit ihrer Ablagerung derart in derPhase zu synchronisieren, dass ,jeder Tropfen innerhalb einer Matrize an einer genau zentrierten Stellung abgelagert wird,". Formation of drops as a function of the pre-stroke speed of the paper and the spacing of the rows of drop generators in the longitudinal direction; it is possible to create a desired pattern to train the drops ^ Jjur Achieving a high degree of distinction in the deposition of the "drops it is possible to make the drops Synchronize with their deposition in such a way that, each drop within a die is centered on one Position is deposited,
. Eine Zufuhr von Steuersignalen zu den Elektroden. A supply of control signals to the electrodes
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der einzelnen Tropfenerzexiger in jeder der Reihen ermöglicht es, die Ablagerung eines bestimmten Tropfens im ganzen Bereich der Bahn zu steuern. Wenn eine Abbildung oder ein Muster auf der Bahn oder einem Blatt dargestellt werden soll, so ist jeder durch jede Reihe gebildeter Tropfen für eine bestimmte Koordinatenstellung in einem x-y-Koordinatensystem der Abbildung oder des Musters bestimmt. Ob der entsprechende Tropfen seine Stellung im Koordinatensystem bzw, der durch das System gebildeten Matrize erreicht, hängt vom Steuersignal ab, welches den entsprechenden Steuerelektroden zugeführt wird. Mit anderen Worten bestimmt das Steuersignal ob ein Tropfen an einer bestimmten Koordinate im Koordinatensystem x-y gewünscht wiiö, ob der Tropfen abgelenkt werden soll oder ob seine Ablagerung am Blatt oder der Bahn zugelassen werden soll, bo dass er einen TeUl des herzustellenden Bildes oder Musters dar- ■< stellt. ■-.__ ' ·the individual gob dispensers in each of the rows make it possible to control the deposition of a particular gob in the entire area of the web. If an image or a pattern is to be represented on the web or a sheet, each drop formed by each row is determined for a specific coordinate position in an xy coordinate system of the image or the pattern. Whether the corresponding drop reaches its position in the coordinate system or the matrix formed by the system depends on the control signal which is fed to the corresponding control electrodes. In other words, the control signal determines whether a drop is desired at a certain coordinate in the xy coordinate system, whether the drop should be deflected or whether its deposition on the sheet or the web should be allowed so that it represents part of the image or pattern to be produced. ■ < represents. ■ -.__ '·
Bei einer Ausführung der Erfindung kann ein auf dem Blatt oder der Bahn auszubildendes Mus'tBr nach einem Original nachgebildet werden, welches in einer optischen Abtastvorrichtung angeordnet ist. Das elektrooptische Aufnahmesystem des Abtastorgans enthält für jede Koordinate des Koordinatensystems des Bildes einen einzelnen Fühler. Jeder Fühler ist seinerseits an eine zugeordnete Steuerelektrode in einer der Reihen angeschlossen. Durch eine genaue Zuordnung bildet das Abtastorgan die Steuersignale, welche eine Ablenkung oder eine fehlende Ablenkung steuern, wo- ■· '! durch auf der unterhalb der Reihen bewegten Bahn eine Abbildung oder ein Muster hergestellt wird. Bs versteht sich, dass das Abtastorgan seine Fühler in Abständen und seitlo.cJ^^*Setzt angeordnet haben muss, entsprechend" der AngBdsiaüng der Reihen utfd·. der einzelnen Oeffnungen. Bs konnejar"jedoch aui£h elektrische Ver^ögerungsorgane vorgesehen sein, welche die gleiche Wirkung hervorrufen. In one embodiment of the invention, a Mus'tBr to be formed on the sheet or web can be reproduced from an original which is arranged in an optical scanning device. The electro-optical recording system of the scanning element contains a single sensor for each coordinate of the coordinate system of the image. Each sensor is in turn connected to an associated control electrode in one of the rows. By means of a precise assignment, the scanning element forms the control signals which control a deflection or a lack of deflection, where- ■ · ' ! by producing an image or a pattern on the path moving below the rows. It goes without saying that the sensing element must have its feelers spaced apart and positioned sideways, in accordance with "the specification of the rows of the individual openings. which produce the same effect.
Für das Aufnahmeelement ist es möglich, entweder einzelne Blätter von Papier oder einem anderen geeigneten Material'For the receiving element it is possible either individual sheets of paper or other suitable material '
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oder eine lange zusammenhängende .bahn zu verwenden. Die Erfindung ist besonders für eine Markierung oder ein Bedrucken von unregelmässigen Flächen geeignet. Eine Unregelmässigkeit der Fläche, wenn sich nicht gegenüber der Bewegungsrichtung der Tropfen zu gross ist, hat einen geringen Einfluss auf da» horizontale Muster der Ablagerung der Tropfen. So kann z.B. ein "Aufdruck" auf ünregelmässigen Flächen wie z.B. auf Glaspapier, verschiedenen Textilien oder gewellten Flächen, wie z.B. Wellpappe~mit weniger Schwierigkeit und grösserer Genauigkeit gebildet werden als es mit den bekannten Druckverfahren möglich ist. Die Druckverfahren erfordern nämlich eine Berührung mit einer Druckfarbe versehenen Platte oder eines ähnlichen Druckorganes mit dem zu bedruckenden Material. Die Form der einzelnen Reihen der Tropfenerzeuger braucht auch nicht linear zu sein, sondern kann gekrümmt oder in anderer Weise an die Form des Aufnahmeelementes angepasst sein. So wurden z.B. erfolgreiche Resultate beim Drucken auf Glaspapier oder auf gewellten Unterlagen erzielt,. Andere typische Anwendungen sind z.B. Aufdrucke oder Markierungen auf Flaschen, Büchsen und anderen Behältern. -.-.or to use a long continuous. track. The invention is particularly suitable for marking or printing irregular surfaces. An irregularity of the surface, if not too large in relation to the direction of movement of the drops has little influence on the horizontal pattern of the Deposition of the drops. For example, a "print" on irregular Surfaces such as on glass paper, various textiles or corrugated surfaces, such as corrugated cardboard, can be formed with less difficulty and greater accuracy than is possible with the known printing processes. The printing process require namely a contact with a printing ink provided plate or a similar printing element with the material to be printed. The shape of the individual rows of drop generators does not have to be linear either, but can be curved or in some other way be adapted to the shape of the receiving element. E.g. successful results when printing on glass paper or on corrugated paper Documents obtained ,. Other typical applications are e.g. Imprints or markings on bottles, cans and other containers. -.-.
"-. . Die vorliegende Erfindung umfasst auch einen"-.. The present invention also includes a
Druckausgang für eine Anlage zur elektronischen Datenverarbeitung.» Es ist möglich, bedrucktes Material, wie z.B. Textilien mit der nohen Geschwindigkeit, die durch die Erfindung vorgesehen wird, herzustellen, z.B. im Bereich von 600 m in der Minute. Wennz^ä. Zeichen der Grosse von Schreibmaschinen-Typen der "pica"-Art wiedergeben werden, so ist es möglich, mit einer Geschwindigkeit von dre!hunderttausend DruckzeiÄe^ iß; der Sekunde zu: drucken;, wenn eine Geschwindigkeit der Bahn in der örösaenordnung von 600 m in der Minute verwendet "wird und Druckzeichen des "pica"-Typs in Zeilen von bis 56 cm Länge verwendet werden*, wobei ungefähr ein-* hundertzweiunddreissig Zeichen in einer Zeile Platz haben.Print output for a system for electronic data processing. » It is possible to produce printed material such as textiles at the high speed provided by the invention, for example in the range of 600 m per minute. If z ^ ä. Characters the size of typewriters of the "pica" type are reproduced, it is possible to print at a speed of three hundred thousand characters; of the second to : print; if a speed of the web in the order of 600 m per minute is used "and printing characters of the" pica "type are used in lines up to 56 cm in length *, with approximately one * one hundred and thirty-two characters have space in one line.
. " Es ist somit ersichtlich, dass eine erfindungsgemäss ausgebildete Vorrichtung fähig ist,. Druckzeichen mit einer. "It can thus be seen that a trained device is capable. Print marks with a
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äusserst hohen Geschwindigkeit zu bilden, welche mit dem Ausgang einer elektronischen Maschine zur Datenverarbeitung vergleichbar ist. So ist z.B. die erwähnte Geschwindigkeit der Bildung von Druckze'ichen dazu geeignet, den Ausgang eines "Computers direkt über einen Trennverstärker aufzunehmen, welcher direkt die einzelnen Ablenkelektroden in den Reihen des Systems betätigt. Der Ausgang des Computers kann auch magnetisch oder auf eine andere Weise gespeichert werden und darauf als Eingangssignal für das System verwendet werden. extremely high speed to form which with the exit is comparable to an electronic machine for data processing. This is e.g. the mentioned speed of the formation of print marks suitable for taking up the output of a "computer" directly via an isolating amplifier, which directly connects the individual deflection electrodes operated in the ranks of the system. The output of the computer can also be stored magnetically or in some other way and then used as an input to the system.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf den Druck oder die Bildung von Mustern beschränkt. Eine gesteuerte Anordnung von Tropfen einer Flüssigkeit auf einer Aufnahmefläche ist auch bei Arbeitsg-ängen, wie z.B. einem Aetzen, der Herstellung von Ueberzügen insbesondere an begrenzten Stellen der Aufnahmefläche geeignet sowie zur optischen Aufzeichnung wie auch zur Herstellung von verschiedenen Produkten. Es ist auch möglich, dass eine Mehrzahl von Reihen von Oeffnungen in-einer Id.nie oder seitlich versetzt verwendet wird und dass eine Steuerung der einzelnen Tropfen derart erfolgt, dass sie in einer bestimmten Anordnung entsteht, worauf nie Tropfen zu einem gegebenen Zeitpunkt beleuchtet werden, z.B.- durch kurze Blizze, welche in Abhängigkeit νοαι Beginn der Tropfenbildung zeitlich gesteuert sind. Die Steuerung der Bildung von Tropfen und ihrer Beleuchtung gestattet eine Veränderung der erhaltenen dreidimensionalen Anzeige, bezüglich ihrer Form uhd Grosse innerhalb der Grenzen des Systems.However, the invention is not related to printing or the formation of patterns is limited. A controlled arrangement of drops of a liquid on a receiving surface is also possible in work aisles, such as etching, the production of coatings, especially in limited areas of the receiving area, as well for optical recording as well as for the production of various Products. It is also possible that a plurality of rows of openings in one ID. is never used or offset to the side and that the individual drops are controlled in such a way that it arises in a certain arrangement, whereupon drops are never illuminated at a given point in time, e.g. by short flashes, which in dependence on νοαι the beginning of the drop formation in terms of time are controlled. Controlling the formation of droplets and their lighting allows the three-dimensional display obtained to be changed in terms of its shape and size within the limits of the system.
Di,e Erfindung wird anhand in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausfüiirungsbeispiele erläutert. Bs^zeift:The invention is illustrated schematically in the drawing illustrated Ausfüiirungsbeispiele explained. Bs ^ shows:
Fig. 1 eine schematische.Darstellung eines erfinäungsgemassen Drucksystems, bei welchem die verschiedenen Reihen der Tropfenerzeuger durch Verstärker von einer elektrooptischen Abtastvorrichtung betätigt werden, mit welcher eine Schablone der herzustellenden Abbildung oder des Musters abgetastet wird, wobei dieFig. 1 is a schematic representation of an inventive Printing system in which the various rows of drop generators are amplified by one electro-optical scanning device with which a template of the image to be produced or of the pattern is scanned, the
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. Abbildung oder das Muster wiederholt auf einer beweg. Figure or pattern repeated on a moving
ten Papierbahn gebildet wird, .th paper web is formed,.
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Weise, in welcher Teile verschiedener Buchctatien gleichzeitig mittels einer Steuerung des Tropfenerzeug'ers in einer ein- ~ zigen Reihe gebildet werden,Figure 2 is a schematic representation of the manner in which Parts of different Buchctatien simultaneously by means of a control of the drop generator in a one-way ~ umpteen rows are formed,
Fig. 3 ein Detail in grös serein Masstab mit der Darstellung der Oeffnung und der Ablenkvorrichtung, die in einem Tropfenerzeuger angeordnet sind, .3 shows a detail on a larger scale with the representation the opening and the deflector, which in one Drop generators are arranged,.
Fig. 4 ein elektrisches Schaltsehema zur Darstellung derFig. 4 is an electrical circuit diagram to illustrate the
Arbeitsweise eines Tropfenerzeugers sowie seiner ™ ■'".'■ Steuerung,How a drop generator works as well as its ™ ■ '".' ■ control,
Eig. 5 ein Blockschema,einer typischen Druckvorrichtung,Prop. 5 is a block diagram of a typical printing device;
welche nach dem erfindungsgemässen Prinzip arbeitet,which works according to the inventive principle,
Fig.-6 ein Schema zur Darstellung der gegenseitigen Beziehung der Ablagerung von Tropfen aus aufeinanderfolgenden Reihen undFig. 6 is a diagram showing the mutual relationship the deposition of drops from successive rows and
Fig. 7 ein dreidimensionales Anzeigesystem.7 shows a three-dimensional display system.
jäei der Ausführung nach den Figuren 1 bis 4, welche eine bevorzugte Ausführung der Erfindung darstellt, wird eine : Papierbahn 10 einer Vorratsrolle 12 entnommen, über einen Tisch k 13, geführt, über eine Antriebswalze 15 und wird auf einer Aufnahmerolle 16 aufgewickelt. Ueber dem Tisch 13 befindet sich eine ."lehrzahl von Reihen von Tr opfener zeugern, wobei jede Reihe eine Mehrzahl von Oeffnungen aufweist, durch welche die Flüssigkeit in der Form eines Strahles auftritt, welcher in einzelne Tropfen un- - . terteilt wird. Für die Zwecke der Erläuterung ist die erste Reihe " 20 als die oberste dargestellt, so dass die Bahn 10 zuerst unterhalb der Reihe 20 geführt wird. Darauf gelangt die Bahn 10 zu einer zweiten Reihe 22, die in der gleichen Weise ausgebildet ist, "■•"worauf sie an Reihen 24 und 26 vorbeiführen wird. Die Bahn IQ undjäei the embodiment according to Figures 1 to 4 illustrating a preferred embodiment of the invention, a,: taken from the paper web 10 a supply roll 12, k has a table 13 out, wound about a drive roller 15, and is on a take-up roll sixteenth Above the table 13 there is an "empty number of rows of Tr opfener zeugern, each row having a plurality of openings through which the liquid occurs, which in individual drops un- in the form of a jet -... Is tert approaches for the For purposes of illustration, the first row 20 is shown as the top so that the web 10 is guided below the row 20 first. The web 10 then arrives at a second row 22, which is designed in the same way, whereupon it will lead past rows 24 and 26. The IQ and
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der Tisch 13 sind zwischen den Reihen 22 und 24 unterbrochen, wodurch dargestellt werden soll, dass die Anzahl der Reihen verschieden sein kann, je nach dem gewünschten Resultat.the table 13 are interrupted between the rows 22 and 24, whereby it should be shown that the number of rows is different can be, depending on the desired result.
Die Flüssigkeit, die genau auf der Bahn 10 abgelagert werden soll, wird von einem Behälter 30 durch eine Ausgangsleitung 32 sowie einen Filter 33 einer Rohrleitung 35 zugeführt, welche entsprechend der Darstellung die einzelnen Reihen mit der Flüssigkeit unter Druck versorgt. Bin Vibrator wie z.B. der dargestellte Ueberschall-Vibrator 37 ist an die Rohrleitung angeschlossen, wodurch die im System befindliche Flüssigkeit hochfrequenten Schwingungen unterworfen ist.The liquid that is precisely deposited on the web 10 is to be, is from a container 30 through an output conduit 32 and a filter 33 are fed to a pipeline 35, which according to the illustration, the individual rows with the Fluid supplied under pressure. Am a vibrator like the one shown Supersonic vibrator 37 is connected to the pipeline, whereby the liquid in the system is subjected to high-frequency vibrations.
Die Flüssigkeit wird aus der Rohrleitung einer gemeinsamen Anschlussleitung der einzelnen Reihe von Tropfenerzeu— gern, wie z.B. der Anschlussleitung 38 der Reihe 20 zugeführt. Die Anschlussleitungen haben ihrerseits eine grosse.Anzahl von kleinen Oeffnungen 40 (Fig. 3)f aus welchen jeweils ein feiner Strahl der Flüssigkeif ausströmt. Durch die hochfrequenten Schwingungen wird der Strahl rasch in einzelne Tropfen unterteilt, welche sich in einem entsprechenden Abstand befinden. Bei einem typischen Ausführungsbeispiel haben die Oeffnungen 40 jede einen Durchmesser von 0,04 mm, wobei die erhaltenen Tropfen eine Grosse im Bereich, von0,08 mm haben. Die Tropfen dieser Gfösse bilden in der Regel kreisförmige Punkte mit einem Durchmesser von ,ungefähr 0,12 mm.The liquid is fed from the pipeline to a common connection line of the individual row of droplet generators, such as, for example, the connection line 38 of row 20. The connection lines for their part have a large number of small openings 40 (Fig. 3) f from each of which a fine jet of liquid flows out. Due to the high-frequency vibrations, the jet is quickly divided into individual drops, which are located at a corresponding distance. In a typical embodiment, the openings 40 each have a diameter of 0.04 mm, the resulting drops having a size in the range of 0.08 mm. The drops of this size usually form circular spots with a diameter of about 0.12 mm.
Die Tropfen werden in der Form eines Strahles gegen ' die bewegte Bahn 10 gerichtet. Zur Erzielung einer praktisch vollen Bedeckung eines längsstreifens einer Breite von 0,12 mm müssen die aufeinander folgenden Tropfen einer den Streifen bilden·^ den Oeffnung mit einem Abstand von Mitte zu Mitte des Punktes von' Ό,09 mm oder weniger abgelagert werden. Da die Zeit zwischen aufeinander folgenden Tropfen gleich ist wie der reziproke Wert der ' anregenden Frequenz, so kann diese Bedingung in eine Konstruktionsvorschrift für das imregungsorgan umgewandelt werden. Die ent- The drops are in the form of a jet against ' the moving web 10 directed. To achieve practically full coverage of a longitudinal strip with a width of 0.12 mm the successive drops of one must form the strip · ^ the opening with a distance from center to center of the point of ' Ό .09 mm or less can be deposited. Because the time between each other following drop is the same as the reciprocal value of the ' stimulating frequency, this condition can be converted into a design specification for the stimulating organ. The
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sprechende Gleichung hat die Formtalking equation has the form
f = w f = w
wobei V die Geschwindigkeit der "bewegten Bahn ist, d der gewünschte Abstand von Mitte au Mitte der Punkte und f die erforderliche Anregungsfrequenz. Wenn eine Geschwindigkeit-der Bahn 10 von ungefähr 10 m in der Sekunde'angenommen "wird, so erhält man für die erforderliche Anregungsfrequenz einen Wert von ungefähr 120 kHz.where V is the speed of the "moving web, d the desired Distance from center to center of the points and f the required Excitation frequency. If a speed of the track 10 of approximately 10 m per second is 'assumed', one obtains for the required Excitation frequency has a value of approximately 120 kHz.
Wenn bei einem System dieses Typs ein 20 cm breiter Bereich'der Bahn bedeckt werden soll, so sind dazu 1600 Oeffnungen erforderlich, deren Mitten jeweils 0,12 mm voneinander entfernt sind* Die konstruktiven Anforderungen sind dabei derart, dass die Oeffnungen nicht in einer zusammenhängenden Reihe quer über'die . Bahn angeordnet werden können. Zur Berücksichtigung des erforderlichen Abstandes zwischen den Oeffnungen zufolge ihrer konstruktiven Ausbildung sowie der Ausbildung der zugeordneten Steuerteile, müssen die Oeffnungen in jeder Reihe mit einem viel grösseren Abstand angeordnet sein. Die Oeffnungen sind vorzugsweise gleichmassig voneinander entfernt, wobei die Anordnung in jeder Reihe gleich ist. Die einzelnen Reihen sind dabei derart gegeneinander versetzt, dass sich die Oeffnungen über verschiedenen Bändern oder Streifen.entlang der Bahn befinden. Die Anordnung ist. dabei derart getroffen, dass, wenn alle Oeffnungen zusammenhängend arbeiten würden und alle Tropfen zum Auftreffen auf der Oberfläche der Bahn zugelassen wurden, die Bahn in der vollen Breite von 20 cm vollständig bedeckt sein würde'. Die Anordnung ist in der Pig. 2 dargestellt, in welcher der Beginn, der Darstellung von Buchstaben M und E gezeigt ist. Die Buchstaben werden durch bestimmte Strah/-len von Tropfen aus bestimmten Oeffnungen gebildet, welche auf der Bahn während ihrer Bewegung unterhalb der ersten Reihe 20 abgelagert werden.. ■If with a system of this type a 20 cm wider Area of the web is to be covered, there are 1600 openings for this purpose required, the centers of which are 0.12 mm apart from each other * The design requirements are such that the Openings not in a contiguous row across them. Train can be arranged. To take into account the required Distance between the openings due to their constructive Training as well as the training of the assigned control parts, the openings in each row must be spaced much larger apart be arranged. The openings are preferably uniform apart, with the arrangement in each row is equal to. The individual rows are offset from one another in such a way that the openings are above different bands or Stripes. Are located along the web. The arrangement is. at the same time struck that if all the openings would work together and all the drops to hit the surface of the Bahn were approved, the full width of the 20 cm would be completely covered '. The arrangement is in the pig. 2 shown in which the beginning, the representation of letters M and E is shown. The letters are created by certain rays formed by drops from certain openings, which on the Web deposited beneath the first row 20 as it moves be .. ■
Zur Steuerung der Ablagerung oder NichtablagerungTo control deposition or non-deposition
- 10 -- 10 -
009818/11S 7009818 / 11S 7
1941Q80 ί Ή 1941Q80 ί Ή
der Tropfen wird jeder Tropfen, welohe reicht abgelagert werden soll, elektrostatisch durch eine elektrische Ladung aufgeladen, welchem einem Aufladering 42 zugeführt wird, welcher sich in einer Steuervorrichtung unterhalb der Oeffnung 40 .befindet. Stromabwärts der Aufladeelektrode 42 befindet sich ein Satz von Ablenkelektroden 44, welche ein kontinuierliches. Ablenkungsfeld bilden, das dem Ablenken aufgeladener Tropfen aus dein Strahl in eine Auffangeinheit 45 dient, we'lehe eine Schneide 46 enthält, die sich nach vorne in der Hahe des Strahles der ungeladenen Tropfen erstreckt, nicht jeaoch in den Strahl selbst hinein. Die Tropfen, welche in die Auffangeinheit 45 abgelenkt werden, werden gesammelt und durch eine Rückführleitung 48 in den Behälter zurück geführt. Ein Teil der Leitung 48 ist in der Fig. 2 dargestellt.the drop becomes every drop, which is enough to be deposited, electrostatically charged by an electrical charge, which a charging ring 42 is fed, which is located in a control device located below the opening 40. Downstream of the charging electrode 42 is a set of deflection electrodes 44 which are continuous. Form the distraction field, the distraction charged drops from your jet in a collecting unit 45 is used, we'lehe contains a cutting edge 46 which extends forward in the Hahe of the jet of uncharged drops extends, but not into the Beam into it yourself. The drops, which are in the collecting unit 45 are diverted, are collected and passed through a return line 48 led back into the container. Part of the line 48 is shown in FIG.
Die Aufladeelektrode 42 wirkt somit als ein Organ zum wahlweisen Aufladen von Tropfen', welche nicht auf der Bahn abgelagert werden sollen. Zusammen mit den Ablenkelektroden 44 und der Auffangeinheit 45 bilden sie ein Organ zur Bewegung der betreffenden Tropfen welche nicht abgelagert werden sollen, aus der Bewegungsrichtung des Strahles, Das System ist somit binär, wobei eine Abwesenheit einer Aufladung dazu führt, dass ein Tropfen direkt auf der Bahn abgelagert wird und eine Anwesenheit einer Ladung zu einer Ablenkung anstatt zu einer Ablagerung führt.The charging electrode 42 thus acts as an organ for optional charging of drops which are not deposited on the web should be. Together with the deflection electrodes 44 and the collecting unit 45 they form an organ for moving the drops in question, which are not to be deposited, out of the direction of movement of the Ray, the system is thus binary, with an absence of one Charging causes a drop to be deposited directly on the web and a presence of charge causes a deflection instead leads to a deposit.
Entsprechend der Darstellung in der Fig. 25 schneiden sich vorzugsweise die Bahn und der Strahl der Tropfen unter einem schrägen Winkel. Der Winkel ist so gewählt, dass die parallel zur Bewegungsrichtung der Bahn verlaufende Geschwindigkeitskomponente der Tropfen im Augenblick des Auftreffens ungefähr gleich ist, wie die Geschwindigkeit dei- bewegten Bahn 10. Es hat sich nämlich erwiesen, dass eine derartige Anordnung zu einer minimalen Deformation des Tropfens bei seiner Ablagerung auf der Bahn führt. Es werden daher auf der Bahn--.10 Punkte erhalten, welche im wesentlichen kreisförmig sind.As shown in FIG. 25, the path and the jet of the drops preferably intersect at an oblique angle. The angle is chosen so that the speed component of the drops running parallel to the direction of movement of the web at the moment of impact is approximately the same as the speed of the moving web 10. It has been shown that such an arrangement results in minimal deformation of the drop when it is deposited on the track. There are therefore obtained on the path - 10 points which are essentially circular.
• - 11 '-. . • - 11 '-. .
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In der Fig. 1 ist eine mögliche Ausführung einea Einganges des Systems dargestellt, bei welcher ein Muster oder eine Abbildung zu wiederholten Malen auf der Bahn ausgebildet werden kann. Bei dieser Ausführung ist eine optische Speicherung in der Form einer Photographic oder eines ähnlichen Aufdruckes oder in der Form eines photographischen Filmes vorgesehen, bei welchem durchsichtige und undurchsichtige Bereiche ausgebildet sind. Der Film ist auf einer durchsichtigen Trommel 50 befestigt, wobei sich innerhalb der Trommel eine Lampe 52 befindet. Das Licht,, welches ■; durch die undurchsichtigen Bereiche des Filmes dringt, dient, der Betätigung eines Ableeeorganes in der Form einer Gruppe von Phot'ofühlern 55, deren Anzahl und Abstand den Oeffnungen 40 der ersten W Reihe 20 entspricht. Das diese Photofühler betätigende Licht wird somit in elektrische Signale umgewandelt, welche durch Verstärker 60 verstärkt werden. Ein Verstärker 60 ist im Detail in der Fig. dargestellt. Die Ausgangssignale des Verstärkers werden den einzelnen Aufladeelektroden 42 der Steuereinheiten, welche den einzelnen Oeffnungen in der Reihe zugeordnet sind, zugeführt. Eine Betätigung eines bestimmten Photofühlers hat die Bildung einer Ladung auf seiner zugeordneten Aufladeelektrode 42 zur Folge, wodurch ein bestimmter Tropfen in das Auffangssystem abgelenkt wird und seine Ablagerung auf der Bahn 10 verhindert wird.In Fig. 1 a possible embodiment of an input of the system is shown, in which a pattern or an image can be formed repeatedly on the web. In this embodiment, an optical storage in the form of a photographic or a similar print or in the form of a photographic film is provided, in which transparent and opaque areas are formed. The film is mounted on a clear drum 50 with a lamp 52 located within the drum. The light, which ■; penetrates through the opaque areas of the film, is used, the operation of a Ableeeorganes in the form of a group of Phot'ofühlern 55, the number and spacing of the openings 40 of the first row 20 W corresponds. The light actuating these photo sensors is thus converted into electrical signals which are amplified by amplifier 60. An amplifier 60 is shown in detail in the figure. The output signals of the amplifier are fed to the individual charging electrodes 42 of the control units, which are assigned to the individual openings in the row. Actuation of a particular photo sensor results in the formation of a charge on its associated charging electrode 42, as a result of which a particular drop is deflected into the collecting system and its deposition on the web 10 is prevented.
; Im aargestellten Beispiel ist eine Mehrzahl von Gruppen von Photofühlern vorgesehen, die mit Bezugszeichen 57, und. 59 bezeichnet sind. Die einzelnen Gruppen sind den Reihen 20 bis 26 der Tropfenerzeuger zugeordnet. Der Abstand der Gruppen der Photofühler am Umfang der Trommel 50 entspricht dem Abstand der Reihen 20 bis 26 entlang der bewegten Bahn 10. Zur gegenseitigen AbstiüHüurig des Ableseorganes mit der Ablagerung werden der Antriebsmotor 61 der Antriebswalze 15 sowie der Antriebsmotor 62 der Trommel 5P mit der Schablone durch Steuerkreise 65 betätigt und genau -gesteuert, so dass der Antrieb genau synchron erfolgt. Es ist jedoch möglich, die Antriebswalze 15 1JJrId die Troro:ael 5.0 durch eine gemeinsame Welle zu verbinden,; In the example shown, a plurality of groups of photo sensors are provided, denoted by reference numerals 57, and. 59 are designated. The individual groups are assigned to rows 20 to 26 of the drop generators. The distance between the groups of photo sensors on the circumference of the drum 50 corresponds to the distance between the rows 20 to 26 along the moving track 10. The drive motor 61 of the drive roller 15 as well as the drive motor 62 of the drum 5P with the template are used to keep the reading element apart from the deposit actuated and precisely controlled by control circuits 65, so that the drive takes place precisely synchronously. However, it is possible to connect the drive roller 15 1 JJrId the Troro: ael 5.0 by a common shaft,
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Bs ist auch möglich, das beschriebene System als eine mit hoher Geschwindigkeit arbeitende Druckvorrichtung für eine Maschine zur Datenverarbeitung zu verwenden. Die Druckvorrichtung kann aus einem Speicher gesteuert werden, wie z.B. einem Magnetband-Speicher oder einem Kernspeicher. In gewissen Fällen kann jedoch die Druckvorrichtung auch direkt durch die Ausgangssignale des Computers über Trennverstärker betätigt werden, welche die Aufgabe haben, die Ausgangssignale des Computers in die erforderlichen Signale zur Betätigung dieser besonderen Art der Druckvorrichtung umzuwandeln. .It is also possible to use the described system as a high-speed printing device for to use a data processing machine. The printing device can be controlled from a memory such as a magnetic tape memory or a core memory. In certain cases, however, the printing device can also act directly through the output signals of the computer via isolating amplifiers, which do the job have the computer output signals in the required To convert signals to actuate this particular type of printing device. .
So ist z.B. möglich, wenn, wie bereits erwähnt, eine Geschwindigkeit der Bahn von 600 min der Minute oder 10 m in der Sekunde angenommen wird, sowie dass die Punkte durch Oeffnungen mit einem Durchmesser von 0,04 mm gebildet "werden, durch welche Punkte mit einem Durchmesser von 0,12 mm auf der Bahn gebildet werden, normale Schriftzeichen einer Schreimaschinengrös se auszubilden, die eine Breite von ungefähr 2 mm und eine Höhe von 2,5 mm aufweisen. Dazu sind 16 Strahlen für jedes Schriftzeichen erforderlich, d.h. 16 Oeffnungen mit den zugeordneten Steuerungen.For example, it is possible if, as already mentioned, a Speed of the web of 600 min of the minute or 10 m in the Second is assumed, as well as that the points through openings with a diameter of 0.04 mm "are formed through which points be formed with a diameter of 0.12 mm on the web to form normal characters of a Schreimaschinengrös se, the have a width of approximately 2 mm and a height of 2.5 mm. This requires 16 rays for each character, i.e. 16 openings with the assigned controls.
Wenn angenommen wird, dass eine Druckvorrichtung benötigt wird, die den heute zur Verfügung stehenden mechanischen Druckvorgängen für hohe Geschwindigkeiten entspricht, so können 132 Kolonnen gebildet werden, welche einer Zeile mit einer Aufnahmefähigkeit von 132 Druckzeichen entsprechen, unter Verwendung von Signalen, die jedes Druckzeichen bestimmen, dass in jeder der Kolonne gebil- " det werden soll. Eine normale Schreibmaschine hat einen Schriftsatz mit 88 verschiedenen Schriftzeichen, welche durch eine Kode mit sieben Bits bestimmt werden können. Bei einem normalen Zeilenabstand von 4,2 mm stehen bei der genannten Geschwindigkeit der Bahn unge- '; fähr 417 Mikrosekunden vom Beginn einer Zeile zum Beginn der nächsten Zeile zur Verfügung. In diesem Zeitraum muss-die Druckvorrichtung fähig sein, bis zu 132 mögliehe Schriftzeichen zu speichern und zu bilden. Wenn angenommen wird, dass zur Bestimmung der einzelnenAssuming a printing device is needed that the mechanical printing processes available today for high speeds, 132 columns can be formed, which one line with a capacity of 132 print characters using signals which determine each print character that is formed in each of the columns. should be det. A normal typewriter has typesetting with 88 different characters, which are identified by a code with seven bits can be determined. In the case of a normal line spacing of 4.2 mm, the speed of the web does not stand at the specified speed. runs approximately 417 microseconds from the beginning of one line to the beginning of the next Line available. During this period, the printing device must be able to save and create up to 132 possible characters. If it is believed to be used to determine the individual
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■ Schriftzeichen ein Kode mit sieben Bits verwendet wird, so bedeutet dies, dass ungefähr 1000 Bits in ungefähr 410 Mikrosekunden aufgenommen und bearbeitet werden müssen. Das liegt im Bereich der be- * stehenden Möglichkeiten der bekannten Schalt- und Speicheryorrich- '. tungen. " . / ■ characters a code with seven bits is used, this means that approximately 1000 bits must be recorded and processed in approximately 410 microseconds. This is within the range of the existing possibilities of the known switching and storage devices . services. ". /
Wie aus der Fig. 5 ersichtlich ist, können die 88As can be seen from FIG. 5, the 88
Schriftzeichen durch 88 Dioden-Matrizen gebildet werden, die schema— tisch dargestellt und mit den Bezugszeichen 70 bezeichnet sind- Jede Matrize hat 20 horizontale Reihen und 16 vertikale Unterkolonnen. Den 132 Kolonnen der .Schriftzeichen entsprechen 132 Druckköpfe 72, von denen jeder durch eine Schalteinheit 75 mit einer beliebigen Matrize 70 verbunden werden kann. Jeder Druckkopf enthält 16 Oeff— nungen, welche den 16 vertikalen Unter-Kolonnen der Matrize ent- . sprechen, an welche der betreffende Druckkopf angeschlossen werden kann. Alle Matrizen 70 werden gleichzeitig mit zeitlich abgestuften, in vertikaler Richtung fortschreitenden Schritten abgetastet. Bei jedem Abtastschritt liefert jede Matrize 70 16 binäre Bits der Schalteinheit 75. Als Folge davon wird jede Steuerelektrode 42 durch-20 aufeinanderfolgende binäre Signale betätigt, welche der gespeicherten Information in einer vertikalen Unterkoionne der betreffenden Matrize 70 entsprechen, an welche der Druckkopf 72 angeschlosäen ist. Dadurch entsteht eine gleichzeitige, in vertikaler Richtung fortschreitende Ausbildung von bis zu 132 Schriftzeichen. Am Ende der Folge von\20 Schritten verbindet die Schalteinheit 75 jeden Druckkopf 72 mit der Matrize 70, in welcher das Druckzeichen ge— : speichert ist, welches durch den betreffenden Druckkopf als nächstes abgebildet werden soll. Das erwähnte vertikale Abtasten der Matrizen erfolgt durch einen Umschalter 77 mit zwanzig Stufen, welcher seinerseits durch eine Zeiteinheit 80 betätigt wird. Die Zeiteinheit 80 ist ebenfalls an jeden der Druckköpfe 72 angeschlossen und dient einer Steuerung der konstanten Frequenz für d-ie Anregung für Tropfenbilduni* in allen Oe ff nungen. Auf diese Weise wird ein '■ Verhältnis von eins zu eins zwischen gebildeten Tropfen und den SchaltSignalen für die Tropfen erhalten. Im vorliegenden Falle be—Characters are formed by 88 diode matrices, which are shown schematically and denoted by the reference numerals 70. Each matrix has 20 horizontal rows and 16 vertical sub-columns. The 132 columns of characters correspond to 132 print heads 72, each of which can be connected to any die 70 by a switching unit 75. Each printhead contains 16 openings which correspond to the 16 vertical sub-columns of the die. speak to which the printhead in question can be connected. All matrices 70 are scanned at the same time with time-graded steps progressing in the vertical direction. At each scanning step, each matrix 70 supplies 16 binary bits to the switching unit 75. As a result, each control electrode 42 is actuated by 20 successive binary signals which correspond to the information stored in a vertical sub-unit of the relevant matrix 70 to which the print head 72 is connected . This results in a simultaneous formation of up to 132 characters that progresses in the vertical direction. At the end of the sequence of 20 steps, the switching unit 75 connects each print head 72 to the matrix 70 in which the print character is stored which is to be imaged next by the relevant print head. The aforementioned vertical scanning of the matrices is carried out by a changeover switch 77 with twenty steps, which in turn is actuated by a time unit 80. The time unit 80 is also connected to each of the print heads 72 and is used to control the constant frequency for the excitation for drop formation in all openings. In this way a '■ ratio of one to one between formed droplets and the switching signals obtained for the drops. In the present case,
- 14 -"- 14 - "
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trägt die erforderliche Anregungsirequenz ungefähr 120 kHz. Die dabei sich ergebende Geschwindigkeit der Bildung von Schriftzeichen ist 316 800 Schriftzeichen in der Sekunde, wenn angenommen wird, dass sich in jeder Kolonne ein Schriftzeichen befindet.carries the required excitation frequency approximately 120 kHz. The one with it resulting speed of character formation is 316 800 characters per second if it is assumed that there is one character in each column.
Auf Grund der bereits erwähnten konstruktiven Ueberlegungen ist es schwierig, wenn nicht unmöglich, die Druckköpfe 72 mit 16 Oeffnungen zur Tropfenbildung in einer Reihe auszubilden. Ea werden daher die Oeffnungen in einer Mehrzahl von Reihen abge— stuft angeordnet, wie dies in der Fig:. 5 dargestellt ist. Wie aus dieser Figur hervorgeht, ist der Abstand der Mitten der Oeffnungen ungefähr 0,5 mm. In der Praxis ist auch dieser Abstand schwierig zu erreichen. r Ss können daher Köpfe mit 16 Oeffnungen verwendet werden, die eine hinter der anderen abgestuft sind, wobei sich in einer Reihe jeweils eine Oeffnung befindet. Als Alternative ist es möglich, eine Anordnung zu verwenden, wie sie in der Fig. 1 dargestellt ist. Bei einer derartigen Anordnung werden 16 Reihen ;Due to the structural considerations already mentioned, it is difficult, if not impossible, to design the print heads 72 with 16 openings in a row for the formation of drops. Ea, therefore, the openings are arranged in a plurality of rows in a stepped manner, as shown in the figure. 5 is shown. As can be seen from this figure, the distance between the centers of the openings is approximately 0.5 mm. In practice, this distance is also difficult to achieve. r Ss can therefore be used with heads 16 openings which are staggered one behind the other, wherein in each case located in a row one opening. As an alternative, it is possible to use an arrangement as shown in FIG. In such an arrangement, 16 rows;
• mit 132 Oeffnungen-in einer Reihe verwendet. Die Reihen können der- Γ art elektrisch geschaltet sein, dass zu einem bestimmten Zeitpunkt entsprechende Oeffnungen aller 16 Reihen an die gleiche Matrize 70 angeschlossen sind. Auf diese Weise entsprechen die einander zugeordneten Oeffnungen einem Druckkopf 72, der in der Fig. 5 dargestellt ist. "..-■-■■ .• with 132 openings - used in a row. The rows can be electrically connected in such a way that corresponding openings of all 16 rows are connected to the same die 70 at a specific point in time. In this way, the mutually associated openings corresponding to a print head 72 which is shown in Fig. 5. "..- ■ - ■■.
Um die erwähnte räumliche Trennung der Oeffr.unfren zu berücksichtigen, ist es erforderlich, in der Steuerung eine erforder-To the mentioned spatial separation of the Oeffr.unfren take into account, it is necessary to set a required
• liehe Einstellung durchzuführen. Aus der-Fig.' 1 ist ersichtlich, dass eine quer verlaufende Linie der "Bahn 10 zuerst unter der Reihe 20 der Oeffnungen geführt wird und darauf unter allen anderen Reihen. Die Durchgangszeit von Reihe*zur Reihe ist von der Geschwindigkeit der Bahn und von der Entfernung· der Reihen abhängig. Bs ist daraus ersichtlich, dass, wenn diese Durchgangszeit berücksichtigt wird-, äie Anordnung mit einer Mehrzahl von abgestuft und seitlich versetzt angeordneten Reihen als ein funktionelles Aequivalent einer einzigen Reihe behandelt werden kann, bei welcher sich alle Oeffnungen Seite an Seite nahe nacheinander befinden.• Carry out borrowed setting. From the-Fig. ' 1 can be seen that a transverse line of "web 10" first under the row 20 of the openings and then under all other rows. The transit time from row * to row depends on the speed depending on the track and the distance between the rows. Bs is it can be seen from this that when this transit time is taken into account becomes-aie arrangement with a plurality of stepped and lateral staggered rows can be treated as a functional equivalent of a single row in which all Openings are side by side close to one another.
- - 15 0 0 981 8/1167 - - 15 0 0 981 8/1167
, In der Fig. 6 ist die Geometrie einer derartigen Anordnung dargestellt. Die Figur zeigt zwei Oeffnungen 91 und 92, welche stellvertretend für die Glieder von abgestuften Reihen dargestellt sind. Das heisst, dass die Reihen der Oeffnungen senkrecht zur Zeichnuhgsebene in der Fig. 6 angeordnet sind. Es ist aus der Figur ersichtlich,; dass ein Tropfen, welcher die Oeffnung 91 gleichzeitig mit einem anderen Tropfen aus der Öeffnung 92 verlässt nach dem Durchlaufen .einer Entfernung b, die Bahn IO in , einer Entfernung d hinter dem Tropfen aus der Öeffnung 92 erreicht. Um zwei Tropfen, wie z.B. Tropfen 93 und 94 genau nebeneinander auf der Bahn 10 anzuordnen, muss der Tropfen 94 später ausgelöst werden. Die elektronische Steuerung der Oeffnungen der' ^ vorderen Reihe, muss gegenüber der Steuerung der Oeffnungen der hinteren Reihe mit einem zeitlichen Verzug T arbeiten, welcher sich aus den Formeln ergibt:In Fig. 6 is the geometry of such an arrangement shown. The figure shows two openings 91 and 92, which are shown as representative of the members of graduated rows are. This means that the rows of openings are arranged perpendicular to the plane of the drawing in FIG. It's from the Figure can be seen; that a drop, which the opening 91 at the same time as another drop from the opening 92 leaves after passing through a distance b, the path IO in, a distance d behind the drop from the opening 92 is reached. By two drops, such as drops 93 and 94 exactly next to each other to be arranged on the web 10, the drop 94 must later to be triggered. The electronic control of the openings in the front row must be compared to the control of the openings in the work back row with a time delay T, which results from the formulas:
= d oder T == d or T =
; V 7w cos 0 ; V 7 w cos 0
wobei e der Abstand der Reihen und Q der winkel zwischen dem Flüssigkeitsstrahl und der Bahn ist.where e is the distance between the rows and Q is the angle between the liquid jet and the path.
"..--.- Es können somit durch die Verwendung eines geeigneten zeitlichen Verzuges in der elektronischen Steuerung der ersten Reihen beide Reihen derart programmiert und geschaltet werden, wie wenn sie eine einzige Reihe mit einer doppelten Anzahl von Oeff— nungeη bilden wurden. Das Prinzip kann dabei auf eine beliebige Anzahl von Reihen ausgedehnt werden. Bei einer typischen Druckvorrichtung, wie sie in der Fig. 1 dargestellt ie ^t., können bis . zwanzig derartiger Reihen verwendet; werden. Dadurch wird ein Ab*- stand in jeder Seihe von Öeffnung zu Öeffnung von ungefähr 2,5 mm gestattet, wobei die Ablagerung der Tropfen in versetzter Weise in . Abständen von 0,12 mm der" Querrichtung des Druckbereiches erfolgt. Die erforderlichen' Terzoge rungs organe für eine Γ-Ie-hrzahl von versetzten Reihen können in verschiedener v/eise erhalten werden. In dieser Beziehung ist die Speicherung in'Matrizen und die Entnahme".. - .- It can thus through the use of a suitable With a time delay in the electronic control of the first rows, both rows are programmed and switched in such a way as if they have a single row with a double number of oeff- nungeη were formed. The principle can be applied to any Number of rows to be expanded. In a typical printing device as shown in FIG. 1 ie ^ t., Up to. twenty such rows used; will. This creates an ab * - stood in each row from opening to opening of about 2.5 mm allowed, with the deposition of the drops in a staggered manner in . Distances of 0.12 mm in the cross direction of the print area are made. The necessary electoral organs for a number of displaced persons Rows can be obtained in various ways. In this relationship is the storage in 'matrices and the removal
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irir
durch einen Umschalter 77 ein Aequivalent der gestaffelten Anordnung von optischen Fühlern entsprechend der Anordnung der Strahlen im Tropfenerzeuger beim ,Abtasten eines Originales oder einer Schablone.by a changeover switch 77 an equivalent of the staggered arrangement of optical sensors according to the arrangement of the beams in the drop generator when scanning an original or a Template.
Eine genaue Ablagerung der Tropfen erfordert ausser— dem noch eine -genaue Phasensteuerung der Anregung bei jeder Oeffnung. In der Praxis kann dies schwierig zu erreichen sein. In vielen Fällen genügt es jedoch, eine zeitliche Steuerung aller Auflädeelektroden 42 vorzusehen. Da dabei alle Oefinungen mit der gleichen Frequenz angeregt werden, so erfasst jede ladung die gewünschte Anzahl aufeinander folgender Tropfen. Da die Trennung der entsprechenden Tropfen aus den verschiedenen Oeffnungen während eines Anregungszyklus eine zufällige Verteilung hat,, so sind die Stellen, an welchen die Tropfen auftreffen, in zufälliger Weise entlang einer Linie mit der V /f verteilt. Eine derartige Steuerung der Anregung hat somit eine geringfügige Verschlechterung des Auflösever-iiögens des Systems zur Folge.Precise deposition of the drops also requires plus a precise phase control of the excitation at each opening. In practice, this can be difficult to achieve. In many cases, however, it is sufficient to provide a time control for all charging electrodes 42. Since all Oefinungen with the If excited at the same frequency, each charge records the required number of consecutive drops. Since the separation of the corresponding drops from the various openings has a random distribution during an excitation cycle, then they are Places where the drops hit, along randomly distributed along a line with the V / f. Such a control of the excitation thus has a slight deterioration in the resolution ability of the system.
In der Fig. 7 ist schematisch eine Anordnung zurIn Fig. 7 is an arrangement for
Bildung veränderlicher dreidimensionaler Darstellungen gezeigt. Im oberen Bereich der Figur befindet sich eine Mehrzahl von nahe nacheinander angeordneten Reihen von'Tropfenerzeugern, die mit dem BezuFszeichen 85 bezeichnet sind» Jede Reihe enthält dabei eine grosse Anzahl von einzelnen Tropfenerzeugern, die z.B. nach der-Fig. 4 ausgeführt sind. Die Seihen sind nahe nacheinander gestaffelt und in regelmässigen Abständen angeordnet, so dass die · ■ Tropfen jedes Tropfenerzeugers entlang; einer bestimmten Bahn fallen, die sich in einem genauen Abstand von den anderen befindet, ! wie dies durch die vertikalen Linien in der Fig. 7 dargestellt ist. .: Da die einzel/ien Tropfenerzeuger derart gesteuert werden können, dass sie Tropfen mit einer regelmässigen und hohen Frequenz bilden, so fallen die Tropfen in den gleichen entsprechend gebildeten ■■ Abständen nach unten in einen Auffangbehälter 87, der unten in der I Fig. 7 dargestellt ist. Es versteht sich, dass dabei quer verlau-Formation of variable three-dimensional representations shown. In the upper area of the figure there is a plurality of rows of drop generators, which are arranged closely one after the other and which are denoted by the reference symbol 85. Each row contains a large number of individual drop generators, which, for example, according to FIG. 4 are executed. The ropes are staggered close to one another and arranged at regular intervals so that the · ■ drops along each drop generator; fall a certain path, which is at a precise distance from the others,! as shown by the vertical lines in FIG. .: Since the single / ien drop generators can be controlled so that they form droplets having a regular and high frequency, the drops fall into the same according formed ■■ intervals down into a collecting container 87, the bottom of the I Fig. 7 is shown. It goes without saying that this transversely
- 17 -009818/1157- 17 -009818/1157 v' BAD I v 'BAD I.
19Λ168019-1680
fende Luftströme verhindert werden müssen, z.B. durch eine Anordnung im Vakuum oder unter vermindertem Druck* Wenn ein .einziger Tropfenerzeuger- eingeschaltet wird und Tropfen in regelmässigeji Abständen während einer bestimmten Zeit bildet, so fallen die Tropfen in der Form einer Kette in den unteren Auffangbehälter 87.fending air currents must be prevented, e.g. by means of an arrangement in vacuum or under reduced pressure * If a .einer Drop generator is switched on and drops at regular intervals forms during a certain time, the fall Drops in the form of a chain into the lower collecting container 87.
Zu jedem gegebenen Zeitpunkt nehmen die einzelnen Tropfen im.Raum eine bestimmte Stellung gegenüber den Tropfenerzeügern und gegenseitig an. Es ist daher möglich, die Betätigung der einzelnen Tropfenerzeuger derart zu steuern., dass die Tropfen die Form einer bestimmten. Linie oder Folge haben, welche sich in vertikaler Richtung von der Ursprungstelle im Tropfenerzeuger bewegt. Y/enn diese Tätigkeit wiederholt wird,, so ist es möglich, eine Mehrzahl derartiger vertikaler aus Tropfen bestehender Gebilde zu erhalten,-welche alle eine genaue gegenseitige Stellung einnehmen, da die Tropfenerzeuger mit der gleichen hohen Frequenz angeregt werden können. Wenn daher eine derartige Anordnung unter gesteuerten licht be dingungen gebildet wird, ist· es z.B. möglich, in bestimmten Zeitpunkten zu beleuchten, z.B. durch Verwendung von Lichtblitzen. Auf diese Weise kann ein dreidimensionales Gebilde einem Beobachter sichtbar gemacht werden.At any given point in time, the individual drops in the room assume a certain position in relation to the drop generators and to each other. It is therefore possible to control the actuation of the individual drop generators in such a way that the drops have the shape of a certain. Line or sequence that moves vertically from the point of origin in the drop generator. If this operation is repeated, it is possible to obtain a plurality of such vertical structures consisting of droplets, all of which assume a precise mutual position, since the droplet generators can be excited at the same high frequency. If, therefore, such an arrangement is formed under controlled light conditions, it is possible, for example, to illuminate at certain times, for example by using light flashes. In this way, a three-dimensional structure can be made visible to an observer.
- Die Mehrzahl der Reihen, die· in der Fig. 7 darge- .-.-. stellt ist, ist z.B. von einer Mehrzahl von Blitzlampen 90- umgeben. Diese können in bekannter Weise ausgebildet sein, welche als; stroboskopische Blitzlampen bezeichnet wird. Torzugsweise sind sie derart angeordnet, dass'sie gleichzeitig zünden, so dass sie· ihr Licht von verschiedenen Richtungen auf die fallenden Tropfen richten. Die Dauer des Blitzes liegt im Bereich von einer Mikro— Sekunde, wodurch es möglich ist, die Bewegung der Tropfen für den Beobachter zum Stillstand zu bringen. Eine zeitliche Steuerung 95 dient einer derartigen Betätigung der Anordnung, dass die Bildung einer I-Iehrzahl von Tropfenmustern aus den verschiedenen Tropfen^ erzeugern in einer zeitlichen Folge entsteht. Wenn eine gewünschte Anzahl von Tropfen in einer gewünschten Form in eine bestimmte.The majority of the rows shown in FIG. is, for example, surrounded by a plurality of flash lamps 90-. These can be designed in a known manner, which as ; Stroboscopic flash lamps is called. In some ways they are arranged in such a way that they ignite at the same time, so that they direct their light from different directions onto the falling drops. The duration of the flash is in the region of a microsecond, which makes it possible to bring the movement of the drops to a standstill for the observer. A time control 95 is used to actuate the arrangement in such a way that the formation of a number of droplet patterns from the various droplet generators occurs in a time sequence. When a desired number of drops in a desired shape in a certain.
O0&81I/1TS7O0 & 81I / 1TS7
Stellung gefallen ist, so werden die lampen betätigt, beleuchten die Tropfen und fixieren sie auf diese Weise für den Beobachter im Raum. Diese Tätigkeit kann mit hoher Geschwindigkeit wiederholt . werden.Position, the lamps are activated, illuminate the drops and fix them in this way for the observer in the Space. This activity can be repeated at high speed. will.
So kann z.B. die Funktion mit einer Filmvorführung verglichen werden, bei welcher 16 Bilder in der Sekunde projiziert werden, wobei! auf Grund der Tätigkeit des Auges ein Bild entsteht, welches dem Beobachter entweder stehend oder normal beweglich erscheint. Durch" eine Steuerung der Funktion der einzelnen Tropfenerzeuger ist es auf diese Weise möglich, eine dreidimensionale Darstellung zu erhalten, welche im wesentlich statisch ist, von vielen verschiedenen Stellen beobachtet werden kann und welche durch eine Beeinflussung der Programmierung der Tropfenerzeuger verändert werden kann. Dabei kann die Form de"r dreidimensionalen Darstellung -nach Wunsch geändert werden. Bine derartige Vorrichtung ist beim Studium verschiedener Formen verwendbar, und zwar in der mechanischen Konstruktion, bei künstlerischer. Entwürfen, beim Studium von mathematischen Problemen, die sich mit komplizierten dreidimensionalen Gegenständen oder topographischen Problemen befassen usw. Wie aus der Beschreibung der Ausführungsheispiole folgt, enthält jedes eine Mehrzahl von Reihen von Tropfener Beuger κ., die alle von einer gemeinsamen Quelle von Schwingungen angeregt werden. Jeder Tropfenerzeuger enthält ein Steuerorgan, welches eine Ablenkung von gewählten einzelnen Tropfen aus ihrer normalen Bewegungsbahn gestattet, wodurch ein Muster auf die Weise gebildet werden kann, dass die übrigen Tropfen in einem bestimmten zeitlichen un~ räumlichen Verhältnis abgelagert werden, und zwar unter der steuerung einer Matrize mit Signalwerien* welche einem eingegebenen Signal entsprechen, wie z.B. von einem Speicher und einem Trennverstärker zur Anpassung an das System.For example, the function can be compared to a film showing, in which 16 images are projected per second, whereby! Due to the activity of the eye, an image is created which appears to the observer either standing or normally mobile. By controlling the function of the individual drop generators in this way, it is possible to obtain a three-dimensional representation which is essentially static, can be observed from many different points and which can be changed by influencing the programming of the drop generator the shape of the three-dimensional representation can be changed as desired. Such a device can be used in the study of various forms, namely in mechanical construction, in artistic. Drafts, in the study of mathematical problems dealing with complex three-dimensional objects or topographical problems, etc. As follows from the description of the embodiment epiole, each contains a plurality of rows ofdrop flexors κ., All excited by a common source of vibrations . Each drop generator contains a control element, which allows a deflection of selected individual drops from their normal movement path, whereby a pattern can be formed in such a way that the remaining drops are deposited in a certain temporal and spatial relationship, under the control of a Matrix with signal series * which correspond to an input signal, such as from a memory and an isolating amplifier for adaptation to the system.
Obwohl das beschriebene Verfahren und die Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens bevorzugte Ausbildungen sind, versteht es eich, dass die Erfindung nicht auf die beschriebenen Beispiele begrenzt ist und dass im Rahmen der folgenden Ansprüche verschiedene Aenäerungen möglich sind, -^Although the method and apparatus described for carrying out of the method are preferred developments, it is understood that the invention is not limited to the examples described and that various modifications are made within the scope of the following claims are possible - ^
009 81 8/Ϊ1Τ5 7 BAD009 81 8 / Ϊ1Τ5 7 BATH
Claims (1)
lieh das Huster sichtbar gemacht wird.Control of the formation of a large number of small liquid droplets; characterized in that a plurality of rows of liquid jets are formed, which move in space along parallel paths, that each of the jets is excited with a common fe} oscillation frequency, whereby each jet is interrupted into individual drops which have a certain mutual position in the Have space that certain drops are deflected from their orbits and. can be removed from the system, whereby the remaining drops form a pattern with a selected shape and that finally
lent the cough is made visible.
. einer Geschwindigkeit bewegt wird, die mit ö.er Anregungsfrequenz
derart abgestimmt ist, dass die*" auf einander folgenden Tropfen eines jeden Strahles auf dem Aufnahmeelement in benachbarten Stellungen
abgelagert werden, wobei eine kontinuierliche Ablagerung von auf—
ψ einander folgenden Tropfen die Bildung einer im wesentlichen kontinuierlichen Linie zur Folge hat. ■that a receiving element past the liquid jets
. a speed is moved, which with ö.er excitation frequency
is coordinated in such a way that the * "successive drops of each jet on the receiving element in adjacent positions
be deposited, with a continuous deposition of on-
ψ successive drops result in the formation of an essentially continuous line. ■
dass digitale Steuersignale beim Abtastvorgang gebildet werden
und dass die Signale zur Steuerung der Ablenkung der Tropfen
aus ihrer Bahn verwendet werden.3. The method according to claim 1, characterized in that a template of the pattern to be produced is scanned,
that digital control signals are generated during the scanning process
and that the signals to control the deflection of the drops
can be used out of their orbit.
dass die Tropfen nach bestimmten zeitlichen Intervallen, welche
niit der Ahregungqfrequeriz unc der Acienkung abgestimmt ist, be--4. The method according to claim I, characterized in that
that the drops after certain time intervals, which
not coordinated with the approval frequency and the agreement,
BAD009818/1 157
BATH
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