DE1126422B - Verfahren und Vorrichtung zum Schreiben von Zeichen, Buchstaben od. dgl. mittels eines aus elektrisch geladenen Teilchen bestehenden Strahles - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Schreiben von Zeichen, Buchstaben od. dgl. mittels eines aus elektrisch geladenen Teilchen bestehenden Strahles Auf verschiedenen Gebieten der Technik ist es erwünscht, Zeichen, Buchstaben od. dgl. möglichst rasch und sauber aufzuschreiben. Insbesondere in den Fällen, in denen die Arbeitsgeschwindigkeit von Ordnern und elektronischen Rechenmaschinen begrenzt ist, steht für das Aufschreiben der von der Maschine gelieferten Ergebnisse wenig Zeit zur Verfügung. Übliche Schreibmaschinen scheiden in diesen Fällen wegen ihrer verhältnismäßig niedrigen Anschlaggeschwindigkeit völlig aus.
• Es ist bereits eine Maschine vorgeschlagen worden, bei welcher der eigentliche Schreibvorgang nicht durch Anschlagen von Buchstaben erfolgt, sondern durch Verstellung eines Aufzeichnungsorgans auf einer beliebigen Unterlage. Die Schreibgeschwindigkeit einer solchen Maschine ist durch die Trägheit der Steuerelemente für das Aufzeichnungsorgan beschränkt, welche diesen Bewegungen erteilen müssen, die dem zu schreibenden Buchstaben entsprechen.
• Es ist bereits bekannt, Zeichen auf ein Blatt Papier dadurch aufzubringen, daß ein Strahl einer gefärbten Flüssigkeit mit Hilfe eines elektromagnetischen Feldes abgelenkt wird.
• Dieses Verfahren hat jedoch praktisch wenig Bedeutung, weil das Blatt, auf welches die Zeichen aufgebracht werden, in einer evakuierten Hülle untergebracht werden muß.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schreiben von Zeichen, Buchstaben od. dgl. mittels eines aus elektrisch geladenen Teilchen bestehenden Strahles zu schaffen, die ein sehr rasches und geräuschloses Schreiben ermöglichen.
• Ausgehend von dem oben umrissenen Stand der Technik besteht das neue Verfahren nach der Erfindung im wesentlichen darin, daß der Strahl in einem Abstand von weniger als 5 cm, vorzugsweise weniger als 2 cm, von der genannten Oberfläche in freier Luft gebildet und eine relative Verstellung zwischen Strahl und Oberfläche bewirkt wird, die in einer Fläche erfolgt, die parallel zu jenem Oberflächenteil liegt, auf dem die Zeichen geschrieben werden.
• Vorzugsweise wird bei dem Verfahren nach der Erfindung die Geschwindigkeit des Strahles mittels eines elektrischen Feldes gesteuert, dessen Kraftlinien im wesentlichen parallel zum Strahl verlaufen.
• Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist im wesentlichen gekennzeichnet durch einen aus Isoliermaterial bestehenden Körper, der ein Rohr für die Flüssigkeitszuführung trägt, das an seinem der zu beschriftenden Oberfläche abgewandten Ende mit dem Behälter für die Flüssigkeit verbunden ist und dessen anderes Ende als Mündung so ausgebildet ist, daß der dieselbe verlassende Flüssigkeitsstrahl gegen die zu beschriftende Oberfläche gerichtet ist, die sich ihrerseits an einer Elektrode abstützt, wobei der Körper vier Ablenkelektroden trägt, die durch besondere Mittel an steuerbare elektrische Spannungen gelegt sind und sowohl in einer Ebene senkrecht zur Achse als auch in der Nähe der Mündung angeordnet sind.
• In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung beispielhaft dargestellt, und zwar ist Fig.1 ein lotrechter Schnitt entlang der Achse des Farbstrahles dieser Ausführung und Fig. 2 ein Querschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1. Die dargestellte Vorrichtung enthält einen metallischen Zylinder 1, auf welchem ein Blatt Papier 2 aufgewickelt ist. Befestigung und Verschiebung des Papiers erfolgt ganz analog wie bei den üblichen Schreibmaschinen. Die Vorrichtung enthält ferner einen Träger 3 aus isolierendem Material, z. B. aus Glas, in welchem ein metallisches Kapillarrohr eingesetzt ist. Dieser Träger 3 besitzt ferner vier metallische Ablenkplatten 5 a, 5 b, 5 c, 5 d, die symmetrisch und paarweise auf zwei zueinander senkrechten Achsen angeordnet sind. Das Rohr 4 wird von einem Behälter 8 unter Vermittlung eines Schlauches 6 mit Farbflüssigkeit gespeist. Das Niveau derselben im Behälter 8 ist auf einem solchen Wert fix eingestellt, daß der Druck der Flüssigkeit im Rohr 4 gerade noch unzureichend ist, um das Ausfließen der Farbe 7 aus dem Endquerschnitt 9 des Rohres 4 hervorzubringen. Auf diese Weise gleicht der Druck die Oberflächenspannung der Farbe im Endquerschnitt 9 nahezu aus.
• Der Zylinder 1 bildet eine Elektrode, auf welche das Papierblatt 2 aufgebracht ist; an diese Elektrode kann mit Hilfe eines Leiters 10 ein bestimmtes Potential angelegt werden. Aus Sicherheitsgründen ist es vorzuziehen, das an den Zylinder 1 angelegte Potential gleich jenem der Erde zu halten. Eine Leitung 11 ermöglicht auch, das Rohr 4 auf ein Potential zu bringen. Wenn der Potentialunterschied zwischen Zylinder 1 und Rohr 4 eine gewisse Größe übersteigt, die insbesondere vom Abstand des Zylinders, vom Endquerschnitt 9, vom Durchmesser des letzteren, von der Oberflächenspannung und der Viskosität der Farbe abhängt, lösen oder reißen die Kräfte des elektrischen Feldes die elektrisch geladenen Farbteilchen aus dem Endquerschnitt 9 heraus. Die Wirkung der Schwerkraft auf die Teilchen ist durchaus vernachlässigbar, so daß wegen der Symmetrie sämtliche auf dem Punkt 0 auftreffen.
• Beispielsweise läßt eine Potentialdifferenz in der Größenordnung von 4000 V das Abreißen der elektrisch geladenen Farbteilchen in dem Falle zu, wenn der Abstand zwischen Zylinder 1 und Endquerschnitt 9 ungefähr 15 mm beträgt und der Durchmesser dieses Querschnittes beispielsweise 0,15 mm ist. Sobald die Potentialdifferenz unter einen gewissen Wert sinkt, werden die Farbteilchen nicht mehr losgerissen, und die Farbzuführung zum Rohr ist dann unterbrochen.
• Von den Leitern zum Unterspannungsetzen der Ablenkplatten 5 a bis 5 d sind in der Zeichnung bloß die Leiter 12 a,12 b dargestellt. Wenn man zwischen den einander gegenüberliegenden Platten eines gleichen Paares, beispielsweise zwischen 5a und 5b oder zwischen 5 c und 5d, eine Potentialdifferenz anlegt, entsteht ein elektrisches Querfeld, welches die Farbteilchen ablenkt. Wenn dagegen alle Platten 5n bis 5d gleiches Potential haben, entsteht kein elektrisches Querfeld, und die Teilchen des Farbstrahles werden nicht abgelenkt. Nichtsdestoweniger hat ein an die Platten 5 gelegtes Potential eine Wirkung auf das elektrische Längsfeld und demzufolge auf den Wert der Minimalpotentialdifferenz, die zwischen Rohr 4 und Zylinder 1 angelegt werden muß, um das Abziehen der flüssigen Teilchen hervorzubringen. Der Farbstrahl verhält sich analog dem Elektronenbündel in einer Kathodenstrahlröhre, und es ist möglich, die Farbe innerhalb einer gewissen Grenze zu lenken, indem man auf das Potential der Ablenkplatten 5a bis 5d einwirkt. Beispielsweise kann das Potential des Rohres 4 gleich 4000 V, jenes der Platte 5 n gleich 1500 V und jenes der Platte 5 d gleich 1700 V sein, wobei das Potential der Platten 5 c und 5 d gleich 1600 V ist. In diesem Falle sind die Farbteilchen positiv geladen und werden in der vertikalen Ebene gegen die Platte 5 a abgelenkt.
• Die an die Ablenkelektroden anzulegenden verschiedenen Spannungen zur Erzielung einer Ausschreibung eines gegebenen Buchstabens, Zeichens od. dgl. können durch Verstärker geliefert werden, deren Eingangsspannung von einer Registriervorrichtung, insbesondere nach Art eines magnetischen Bandes, geliefert wird. Die Eingangsspannung könnte auch durch ein photoelektrische Zelle geliefert werden, welche einem Lichtstrahl ausgesetzt wird, der durch eine optische Registriereinrichtung moduliert wird.
• Man könnte auch eine Modulierung der an das Rohr 4 angelegten Spannung vorsehen, um die Abgabe an Farbe beliebig zu ändern und so mehr oder weniger dicke Striche am Blatt 2 zu erhalten.
• Die beschriebene Einrichtung ermöglicht, Zeichen und Buchstaben mit sehr großer Geschwindigkeit zu vermerken, da ja die einzigen in Bewegung befindlichen Massen jene der Flüssigkeitsteilchen des Strahles sind. Weiter wird durch das Fehlen bewegter mechanischer Teile praktisch jedes Geräusch und jede Abnutzung der Einrichtung vermieden.
• Je nach Wunsch könnte auch ein Mechanismus vorgesehen werden, um zwischen Träger 3 und Zylinder 1 eine kontinuierliche, während des Schreibens vor sich gehende Verstellung zu bewerkstelligen. In diesem Falle müssen selbstverständlich die an die Ablenkelektrode angelegten Spannungen dieser während der Aufzeichnung eines Zeichens ausgeführten Verstellung Rechnung tragen.
• Die beschriebene Vorrichtung ist auf die Sammlung und elektrostatische Ablenkung gegründet, doch ist klar, daß die Verstellungen des Strahles auch mit Hilfe magnetischer Felder erreicht werden könnten, wie dies bereits für gewisse Kathodenstrahlröhren bekannt ist. Selbstverständlich könnte man zahlreiche Abänderungen in der beschriebenen Vorrichtung vornehmen, insbesondere könnte der Strahl auch durch ein nicht flüssiges, z. B. durch ein pulverförmiges Material gebildet werden.
• In manchen Fällen kann es vorteilhaft sein, eine Sammlung der den Strahl bildenden Teilchen vorzunehmen, was mittels Anoden oder Sammlerspulen ausgeführt werden kann, wie dies in der Elektronenoptik bekannt ist. Die Längsbeschleunigung der den Strahl bildenden Teilchen könnte auch mit Hilfe einer oder von mehreren entsprechend angeordneten und polarisierten Beschleunigungsanoden erreicht werden.
• Als Variante könnte man die Farbe auch unter so ausreichendem Druck zuführen, daß der Strahl aus der Rohrmündung 9 herausspritzt, und Einrichtungen vorsehen, um die Unterbrechung dieses Strahles hervorzubringen. In einem solchen Falle könnte die Mündung 9 aus isolierendem Material hergestellt und von einer Elektrode umgeben werden, an welche ein solches Potential gelegt werden kann, daß das erhaltene elektrische Feld die Teilchen entgegen der Wirkung des Zuführungsdruckes im Innern des Mündungsquerschnittes zurückhält.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Schreiben von Zeichen, Buchstaben od. dgl. mittels eines aus elektrisch geladenen Teilchen bestehenden Strahles, der auf die zu beschreibende Oberfläche gerichtet und mit Hilfe mindestens eines elektrischen oder magnetischen Feldes zur Abbildung der Zeichen abgelenkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Strahl in einem Abstand von weniger als 5 cm, vorzugsweise weniger als 2 cm, von der genannten Oberfläche in freier Luft gebildet und eine relative Verstellung zwischen Strahl und Oberfläche bewirkt wird, die in einer Fläche erfolgt, die parallel zu jenem Oberflächenteil liegt, auf dem die Zeichen geschrieben werden. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Strahles mittels eines elektrischen Feldes gesteuert wird, dessen Kraftlinien im wesentlichen parallel zum Strahl verlaufen. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche relative Verschiebung zwischen der Oberfläche (2) und dem Strahl ausgeführt wird. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsspiegel in dem Behälter (8) so eingestellt wird, daß der in dem Rohr (4) sich einstellende Druck den dort wirkenden Kapillarkräften gerade das Gleichgewicht hält, so daß ohne Einwirkung zusätzlicher äußerer Kräfte keine Flüssigkeit aus der Mündung (9) herausgelangt. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle einer Flüssigkeit ein pulverförmiges Material verwendet wird. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen aus Isoliermaterial bestehenden Körper (3), der ein Rohr (4) für die Flüssigkeitszuführung trägt, das an seinem der zu beschriftenden Oberfläche (2) abgewandten Ende mit dem Behälter (8) für die Flüssigkeit (7) verbunden ist und dessen anderes Ende als Mündung (9) so ausgebildet ist, daß der dieselbe verlassende Flüssigkeitsstrahl gegen die zu beschriftende Oberfläche (2) gerichtet ist, die sich ihrerseits an einer Elektrode (1) abstützt, wobei der Körper (3) vier Ablenkelektroden (5a bis 5d) trägt, die durch besondere Mittel an steuerbare elektrische Spannungen gelegt sind und sowohl in einer Ebene senkrecht zur Achse (4) als auch in der Nähe der Mündung (9) angeordnet sind. 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch Mittel zur Erzeugung elektrischer oder magnetischer Felder zur Konzentrierung des Flüssigkeitsstrahles. B. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine oder mehrere Beschleunigungsanoden zur Längsbeschleunigung der Strahlteilchen. 9. Vorrichtung nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (8) für die Flüssigkeit (7) höher liegt als die Mündung (9), aus welcher der Flüssigkeitsstrahl austritt.