-
Die Erfindung betrifft ein Tintenstrahl-Druckverfahren
zum Bedrucken einer sich kontinuierlich bewegenden Bedruckfläche, bei
dem ein kontinuierlicher Tintenstrahl in einer Düseneinheit durch Ultraschallschwingungen
in einen aus einer Folge von einzelnen Tintentröpfchen bestehenden Tröpfchenstrahl zerlegt
wird, dessen Tintentröpfchen
mittels einer Ablenkeinrichtung aus einer nicht abgelenkten Strahlrichtung,
in der sie auf eine Tintenauffangeinrichtung treffen, in unterschiedliche
Druckrichtungen abgelenkt werden.
-
Derartige Tintenstrahldruckverfahren
dienen dazu, auf der kontinuierlich an der Düseneinheit entlang bewegten
Bedruckfläche
jeweils in unterschiedlicher Höhe
Tintentröpfchen
auftreffen zu lassen, so dass auf der Bedruckfläche ein Druckmuster, beispielsweise
als Schrift oder als Bild erscheint.
-
Bei dem genannten bekannten Druckverfahren
ist nur eine einzelne Düseneinheit
vorhanden. Die Tinte ist durch geeignete Zusätze elektrisch leitend gemacht.
Der kontinuierlich der Düseneinheit zugeführte Tintenstrahl
wird durch üblicherweise
piezoelektrisch erzeugte Ultraschallschwingungen in einen Tröpfchenstrahl
zerlegt, der aus einer gleichmäßigen Folge
von einzelnen Tintentröpfchen
besteht. Nach der Düseneinheit
passiert der Tintenstrahl eine Aufladungselektrode, an der eine
variable elektrische Spannung angelegt ist. Dadurch trägt jedes
Tintentröpfchen,
wenn es sich von dem kontinuierlichen Tintenstrahl löst, eine
genau definierte elektrische Ladung. Die an die Aufladungselektrode
angelegte elektrische Spannung kann synchron mit der Tröpfchenerzeugung
geändert
werden, so dass jedes einzelne Tintentröpfchen eine individuelle Aufladung
erhält.
-
Die Ablenkeinrichtung weist zwei
Ablenkelektroden auf, die sich auf einem konstanten elektrischen
Potential befinden. Je nachdem, wie stark jedes einzelne Tintentröpfchen durch
die Aufladungselektrode aufgeladen wurde, verändert sich beim Durchqueren
der Ablenkelektroden seine Flugbahn. Stark aufgeladene Tintentröpfchen entfernen
sich weit, leicht aufgeladene Tintentröpfchen nur wenig von der Flugbahn
des neutralen Tröpfchenstrahls.
-
Die aufgeladenen und dadurch abgelenkten Tintentröpfchen fliegen
frei, bis sie auf der Bedruckfläche
auftreffen und dort den gewünschten
Farbpunkt erzeugen.
-
Diejenigen Tintentröpfchen,
die keine elektrische Aufladung erhalten haben, fliegen ohne Ablenkung
weiter und treffen auf eine Tintenauffangeinrichtung, von wo sie
in den Tintentank zurückgepumpt werden,
aus dem die Düseneinheit
kontinuierlich mit Tinte versorgt wird.
-
Eine Schwierigkeit dieses bekannten
Tintenstrahl-Druckverfahrens
besteht in der Notwendigkeit, der Drucktinte einen Stoff, beispielsweise
eine Salzlösung,
beizumischen, um die Drucktinte elektrisch leitend zu machen. Einerseits
sind dadurch die Auswahlmöglichkeiten
für die
zu verwendenden Tintensorten eingeschränkt, weil sie mit dem zugesetzten Stoff
verträglich
sein müssen.
Andererseits sind durch die erforderliche elektrische Aufladung
hohe elektrische Spannungen erforderlich; durch die, in der Drucktinte
verwendeten, leicht entzündlichen
Lösungsmittel,
kommt es zu einer erheblichen Brand- und Explosionsgefahr. Auch
dadurch wird die Auswahlmöglichkeit
für die
Drucktinte erheblich eingeschränkt.
-
Aufgabe der Erfindung ist es daher,
ein Tintenstrahl-Druckverfahren
der eingangs genannten Gattung zu schaffen, das ohne elektrische
Aufladung auskommt.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die gesteuerte Ablenkung der Tintentröpfchen durch quer zur Strahlrichtung
mit unterschiedlicher Schallenergie auftreffende Schalldruckwellen
erfolgt.
-
Die gesteuerte Ablenkung der einzelnen
Tintentröpfchen
des Tröpfchenstrahls
erfolgt bei diesem Eindüsensystem
ausschließlich
durch die jeweils aufgewendete Schallenergie. Irgendwelche stofflichen Eigenschaften
der Drucktinte, insbesondere hinsichtlich der elektrischen Leitfähigkeit,
sind hierbei ohne jede Bedeutung, sofern die Drucktinte nur geeignet ist,
in Tröpfchen
zerlegt zu werden. Dadurch können auch
Drucktinten verwendet werden, die sehr brennbar sind oder hoch brennbare
Lösungsmittel
enthalten. Die gesamte Druckvorrichtung kann auch in explosionsgefährdeten
Bereichen eingesetzt werden.
-
In einer abgewandelten Ausgestaltung
betrifft die Erfindung ein Tintenstrahl-Druckverfahren zum Bedrucken
einer sich kontinuierlich bewegenden Bedruckfläche, bei dem mehrere kontinuierliche Tintenstrahlen
jeweils in einer Düseneinheit
durch Ultraschallschwingungen in einen aus einer Folge von einzelnen
Tintentröpfchen
bestehenden Tröpfchenstrahl
zerlegt wird, dessen Tintentröpfchen
mittels einer Ablenkeinrichtung jeweils aus einer nicht abgelenkten
Strahlrichtung, in der sie auf die Bedruckfläche treffen, wahlweise auf
eine Tintenauffangeinrichtung abgelenkt werden.
-
Bei diesem bekannten Verfahren werden
in der vorher beschriebenen Weise ebenfalls aus einem kontinuierlichen
Tintenstrahl durch Einsetzung von Ultraschallenergie einzelne Tintentröpfchen erzeugt. Durch
Beaufschlagung der Aufladungselektrode in der Düseneinheit wird jedes einzelne
Tintentröpfchen entweder
auf ein einheitliches elektrisches Potential aufgeladen oder es
bleibt ohne Aufladung. Die nicht geladenen, neutralen Tintentröpfchen gelangen
auf die Bedruckfläche,
während
die elektrisch aufgeladenen Tintentröpfchen durch Ablenkelektroden,
an denen ein konstantes Potential anliegt, so abgelenkt werden,
dass sie auf die Tintenauffangeinrichtung treffen und von dort in
der schon beschriebenen Weise zum Tintentank zurückgepumpt werden.
-
Da die Auftreffstelle der Tintentröpfchen auf die
Bedruckfläche
für jede
Düseneinheit
unveränderlich
festliegt, sind mehrere Düseneinheiten übereinander
angeordnet, an denen die Bedruckfläche kontinuierlich entlang
bewegt wird. Bei diesem als Mehrdüsensystem bezeichneten Druckverfahren
kann die Ablenkeinrichtung wesentlich einfacher und mit weniger
Aufwand ausgeführt
sein. Dadurch können
im Vergleich zu dem vorher beschriebenen Eindüsensystem erheblich höhere Druckgeschwindigkeiten
erzielt werden.
-
Ein Nachteil des Mehrdüsensystems
liegt aber darin, dass eine größere Anzahl
von Düsen
und Ablenkeinrichtungen in einem Schreibkopf erforderlich ist.
-
Da auch beim Mehrdüsensystem
die Ablenkung der Tintentröpfchen
elektrostatisch erfolgt, muss auch hierbei eine elektrisch leitende
Drucktinte verwendet werden, so dass sich auch beim Mehrdüsensystem
die vorher beschriebenen Nachteile ergeben. Die Aufgabe, eine elektrostatische
Aufladung zu vermeiden, wird bei dem bekannten Mehrdüsen-Tintenstrahl-Druckverfahren
der genannten Gattung dadurch gelöst, dass die Ablenkung der
Tintentröpfchen durch
quer zur Strahlrichtung auftreffende Schalldruckwellen erfolgt.
Da keine unterschiedlichen Ablenkungen erforderlich sind, kann hierbei
mit einheitlicher Schallenergie gearbeitet werden.
-
Die Erfindung betrifft auch eine
vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch
1 oder 2 mit einer Tintenpumpe, einer mit einem Ultraschallschwinger
versehenen Düseneinheit,
einer Ablenkeinrichtung für
den Tröpfchenstrahl und
einer Tintenauffangeinrichtung.
-
Die Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch
gekennzeichnet, dass die Ablenkeinrichtung einen im Abstand vor
der Düseneinheit
und seitlich neben der Tröpfchenstrahlbahn angeordneten,
mit einer Steuereinrichtung verbundenen Schalldruckwellen-Erzeuger
aufweist.
-
Auf die Anwendung elektrischer Energie
im Bereich des Schreibkopfs und insbesondere auf eine Aufladeelektrode
in der Düseneinheit
und eine elektrostatische Ablenkeinrichtung kann vollständig verzichtet
werden.
-
Vorzugsweise ist der Schalldruckwellen-Erzeuger
ein durch die Steuereinrichtung ansteuerbarer piezoelektrischer
Wandler. Solche piezoelektrischen Wandler erlauben mit sehr hoher
Ansteuerungsgeschwindigkeit die Erzeugung von Schalldruckwellen
unterschiedlicher Schallenergie. Dadurch kann eine genaue Ablenkung
der einzelnen Tintentröpfchen
sichergestellt werden.
-
Die Erfindung wird nachfolgend an
Ausführungsbeispielen
näher erläutert, die
in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellungsweise:
-
1 eine
Tintenstrahl-Druckvorrichtung des Eindüsensystems und
-
2 eine
Tintenstrahl-Druckvorrichtung des Mehrdüsensystems.
-
Wie in 1 schematisch
dargestellt ist, wird einer Düseneinheit 1 aus
einem Tintentank 2 durch eine Pumpe 3 ein kontinuierlicher
Tintenstrahl zugeführt.
Ein von einer Steuereinrichtung 4 mit einer konstanten
Pulsfolge angeregter piezoelektrischer Wandler 5 in der
Düseneinheit 1 zerlegt
den kontinuierlich zugeführten
Tintenstrom in einen Tröpfchenstrahl 6,
der aus einer Folge von einzelnen Tintentröpfchen 7 besteht.
-
Eine Ablenkeinrichtung 8 für die einzelnen Tintentröpfchen 7 weist
einen im Abstand von der Düseneinheit 1 und
seitlich neben der Tröpfchenstrahlbahn
angeordneten Schalldruckwellen-Erzeuger auf, der bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
ein piezoelektrischer Wandler 9 ist, der durch eine Steuereinrichtung 10 ansteuerbar
ist.
-
Der Steuereinrichtung 10 werden über eine Steuerleitung 11 die
Daten über
die jeweils gewünschte
Ablenkung der einzelnen Tintentröpfchen zugeführt. Dementsprechend
werden im piezoelektrischen Wandler 9 Schalldruckwellen
unterschiedlicher Schallenergie erzeugt, die quer zur Strahlrichtung
auf die Tintentröpfchen 7 auftreffen.
Dadurch werden die Tintentröpfchen 7 unterschiedlich
von ihrer geraden, nicht abgelenkten Strahlrichtung abgelenkt.
-
Wenn keine Schalldruckwellen auf
das einzelne Tintentröpfchen 7 einwirken,
unterbleibt jede Ablenkung; das Tintentröpfchen 7 trifft dann
auf eine Tintenauffangeinrichtung 12, beispielsweise ein Fangtrichter.
Von dort wird die aufgefangene Tinte durch eine Vakuumpumpe 13 über eine
Rückflussleitung 14 wieder
in den Tintentank 2 geleitet.
-
Die mit seitlich auftreffender Schallenergie beaufschlagten
einzelnen Tintentröpfchen 7 werden je
nach der Höhe
der aufgewandten Ultraschallenergie unterschiedlich stark abgelenkt
und treffen in unterschiedlicher Höhe auf eine Bedruckfläche 15,
die kontinuierlich in einer Richtung an der Düseneinheit vorbei bewegt wird,
die rechtwinklig zur Auslenkrichtung der Tintentröpfchen 7 verläuft. Bei
dem in 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel
verläuft
die Bewegungsrichtung der Bedruckfläche 15 senkrecht zur Zeichenebene,
während
die Auslenkung der Tintentröpfchen 7 vertikal
in der Zeichenebene erfolgt. Dadurch gelangt jedes abgelenkte Tintentröpfchen 7 an die
vorgegebene Stelle der Bedruckfläche 15,
um dort eine Beschriftung oder ein Muster zu erzeugen.
-
Abweichend von dem beschriebenen
Eindüsensystem
nach 1 ist in 2 ein Mehrdüsensystem
dargestellt. Einem Düsenblock 1 mit
mehreren Düsenöffnungen
wird aus dem Tintentank 2 über die Pumpe 3 ein
kontinuierlicher Tintenstrom zugeführt, der durch den Ultraschallschwinger 5,
der durch die Steuereinrichtung 4 angesteuert wird, zu den
Tröpfchenstrahlen 6 aus
jeweils einzelnen Tintentröpfchen 7 zerlegt
wird.
-
Ebenso wie bei dem in 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel
sind auch hier als piezoelektrische Wandler 9 ausgeführte Schalldruckwellen-Erzeuger
als Ablenkeinrichtungen 8 vorgesehen, die durch eine Steuereinrichtung 10' angesteuert
werden.
-
Abweichend von dem vorher beschriebenen Verfahren
liefert die Steuereinrichtung 10' hierbei aber eine gesteuerte Folge
von jeweils gleich hohen Impulsen, so dass der piezoelektrische
Wandler 9 jeweils gleich starke Schalldruckwellen erzeugt,
wenn er angesteuert wird.
-
Wird der piezoelektrische Wandler 9 nicht angesteuert,
so fliegt das Tintentröpfchen 7 geradlinig
auf die Bedruckfläche 15 und
erzeugt dort an einer vorgegebenen, nicht veränderbaren Stelle einen Farbpunkt.
-
Wird ein piezoelektrischer Wandler 9 von
der Steuereinrichtung 10' angesteuert,
so lenkt die erzeugte Schalldruckwelle das einzelne Tintentröpfchen 7 auf
die Tintenauffangeinrichtung 12 ab, von wo es durch die
Vakuumpumpe 13 in der schon beschriebenen Weise durch die
Tintenrückflussleitung 14 in
den Tintentank 2 zurückgefördert wird.
-
Da auf diese Weise nur an einer einzigen vorgegebenen
Stelle der Bedruckfläche 15 ein
Farbpunkt erzeugt werden kann, müssen
mehrere solche Ablenkeinheiten 9 vertikal übereinander
angeordnet werden. Die Bedruckfläche 15 wird
horizontal (senkrecht zur Zeichenebene) an dieser Gruppe von Düseneinheiten 1 kontinuierlich
entlangbewegt.