DE2318551B2

DE2318551B2 - Inkjet matrix printer

Info

Publication number: DE2318551B2
Application number: DE2318551A
Authority: DE
Inventors: Johann Hans Meier; Walter Thornton Pimbley
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1972-04-21
Filing date: 1973-04-12
Publication date: 1975-05-22
Also published as: US3832719A; JPS5215494B2; DE2318551A1; GB1363615A; CA973249A; FR2180713A1; JPS4918533A; DE2318551C3; FR2180713B1

Description

Die Erfindung geht aus von einem Tintenstrahlmatrixdrucker der im Oberbegriff des Anspruchs angegebenen Art.The invention is based on an inkjet matrix printer of the type specified in the preamble of the claim.

In der USA.-Patentschrift 34 16 153, die auch einen Tintenstrahlmatrixdrucker zeigt, ist das Phänomen des Zerfalles eines Flüssigkeitsstrahles in einzelne Tropfen kurz nach Verlassen der Düse infolge der Wirkung der Oberflächenspannung innerhalb der Flüssigkeit beschrieben. Wenn eine Elektrode in der Nähe des Tropfenbildungspunktes rund um den Strahl angeordnet ist und eine Spannung zwischen der Flüssigkeit und der Elektrode besteht, werden die Tropfen infolge der Influenz des elektrischen Feldes elektrisch geladen. Diese elektrische Ladung bewirkt auf die Tropfenoberfläche eine elektrische Kraft, welche entgegengesetzt der Tropfenbildungskraft gerichtet ist. Wenn diese elektrisehe Kraft größer wird als die Kraft der Oberflächenspannung, explodieren die Tropfen in kleinere Tropfen. Da jedes dieser kleineren Tröpfchen noch eine Ladung gleichen Vorzeichens trägt, stoßen sie einander ab in einer mehr oder weniger rechtwinkligen Richtung zur ursprünglichen Strahlrichtung, so daß durch Zerstörung des Tintenstrahles ein Nebel oder gewissermaßen eine Wolke gebildet wird. Mit einer Düse von einem Innendurchmesser von 0,015 mm und einem Flüssigkeitsdruck von ungefähr 20 kg/cm² und einer Geschwindigkeit von ungefähr lOOOcm/sec liegt der Punkt der Tropfenbildung ungefähr 1 mm vor der Düse. Eine größere Spannung als 90 Volt verursacht eine Zerstörung der Tropfen. Ein Spar.nungsbereich von 100 bis 500 Volt wurde als geeignet festgestellt. Dieser bekannte Tintenstrahlmatrixdrucker besitzt pro Düse je eine dieser Elektroden, die Zerstäubungselektroden genannt werden. Außerdem ist bei demselben zwischen den Zerstäubungselektroden und dem zu bedruckenden Papier entweder ein Elektrodenpaar, das den bereits er- Co wähnten Tintennebel so ablenkt, daß das Papier nicht verunreinigt wird, oder eine Lochblende angeordnet, die ein Auftreffen des Tintennebels auf das Papier verhindert. US Pat. No. 3,416,153, which also shows an ink jet matrix printer, describes the phenomenon of the disintegration of a liquid jet into individual drops shortly after leaving the nozzle as a result of the effect of the surface tension within the liquid. If an electrode is arranged around the jet in the vicinity of the drop formation point and there is a voltage between the liquid and the electrode, the drops are electrically charged as a result of the influence of the electric field. This electrical charge causes an electrical force on the droplet surface which is directed opposite to the droplet-forming force. When this electrical force becomes greater than the surface tension force, the drops explode into smaller drops. Since each of these smaller droplets still carries a charge of the same sign, they repel each other in a more or less perpendicular direction to the original direction of the jet, so that a mist or, as it were, a cloud is formed by destroying the ink jet. With a nozzle having an inner diameter of 0.015 mm and a liquid pressure of approximately 20 kg / cm ² and a speed of approximately 100 cm / sec, the point of droplet formation is approximately 1 mm in front of the nozzle. A voltage greater than 90 volts will destroy the drops. A savings range of 100 to 500 volts has been found suitable. This known ink jet matrix printer has one of these electrodes, which are called atomizing electrodes, for each nozzle. In addition, between the atomizing electrodes and the paper to be printed there is either a pair of electrodes that deflect the ink mist already mentioned so that the paper is not contaminated, or a perforated screen that prevents the ink mist from hitting the paper.

Der im Anspruch angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tintenstrahlmatrixdrucker zu schaffen, der auch den praktischen Belangen für eine rationelle Herstellung Rechnung trägt. Ein nach der Er-551 The invention specified in the claim is based on the object of creating an inkjet matrix printer which also takes into account the practical requirements for efficient production. One after the er- 551

2 _:, 2 _:,

findung aufgebauter Tintenstrahlmatrixdrucker kommt demnach mit nur einer einzigen, allen Tuitenstrahlen gemeinsamen Zerei(äubungselektrode aus; die infolge der geringen Düsenteilühg einfacher herstellbar ist als einzelne, jedem Strähl zugeordnete Zerstäubungselektroden. Diesen Vorteil ermöglicht die Erfindung, weil durch die Anordnung der verteiierseitigen Elektroden ein definiertes Potential im Verteiler erhalten bleibtThe discovery of built-up inkjet matrix printers is coming therefore with only one, all suite beams common practice (exercise electrode from; the result the small nozzle part is easier to manufacture than individual sputtering electrodes assigned to each stream. The invention enables this advantage because The arrangement of the electrodes on the distribution side means that a defined potential is maintained in the distributor

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend an Hand der Figuren beschrieben. Es zeigtAn embodiment of the invention is described below with reference to the figures. It shows

F i g. 1 ein Schema eines Tintenstrahlmatrixdruckers undF i g. 1 is a schematic of an ink jet matrix printer and

F i g. 2 einen Schnitt durch den Verteiler entlang der Linie2-2 in Fig. 1.F i g. Figure 2 is a section through the manifold along line 2-2 in Figure 1.

Der Tintenstrahlmatrixdrucker 10 besitzt den Verteiler 12, der mehrere eng benachbarte Düsen 11a bis He aufweist und Strahlen von Tinte erzeugt. Die Tinte wird unter Druck durch die Leitung 13 dem Verteiler 12 zugeführt. Die Strahlen sind so angeordnet, um auf dem Aufzeichnungsträger 14 einzelne Punkte 14a bis 14e zur Bildung von Zeichen zu erzeugen.The ink jet matrix printer 10 has the manifold 12 comprising a plurality of closely spaced nozzles 11a to He and generates jets of ink. The ink is under pressure through line 13 to the manifold 12 supplied. The beams are arranged so as to be on the recording medium 14 individual points 14a to 14e to generate characters.

Um zu diesem Zweck die Tintenstrahlen wahlweise zu steuern, ist die Zerstäubungselektrode 16 vorgesehen, welche unerwünschte Strahlen zerstreut. Die Zerstäubungselektrode 16 besteht aus parallelen Platten oder aus einem Rahmen, der an ein elektrisches Potential in der Größenordnung von 100 bis 500 V angeschlossen ist. Die Lochblende 15 ist zwischen der Zerstäubungselektiode 16 und dem Aufzeichnungsträger 14 angeordnet und verhütet, daß die zerstreuten Strahlen auf den Aufzeichnungsträger 14 gelangen. Die Blende besitzt mehrere Öffnungen 15a bis 15e, die mit den Düsen fluchten und so den Tintenstrahlen einen Durchgang erlauben.In order to selectively control the ink jets for this purpose, the atomizing electrode 16 is provided, which diffuses unwanted rays. The sputtering electrode 16 consists of parallel plates or from a frame connected to an electrical potential of the order of 100 to 500 volts is. The pinhole 15 is between the sputtering electrode 16 and the recording medium 14 and prevents the scattered rays get onto the recording medium 14. The diaphragm has several openings 15 a to 15 e with the Nozzles are aligned, allowing ink jets to pass through.

Die Düsen 11 stellen enge Bohrungen oder Röhren 11a bis lic dar, welche in die gemeinsamen Verteiler 12 (F i g. 2) einmünden. Die nichtleitenden Röhren 11a bis lic sind mit leitenden Hülsen 22a bis 22c an ihren den Verteuern 12 benachbarten Enden ausgestattet, die entweder separate Metalleinlagen oder eine innere Plattierung der Röhren bilden. Diese Hülsen sind sowohl miteinander als auch mit Erde verbunden. Die anderen Enden der Düsen 11 a bis lic weisen die leitenden Hülsen 24a bis 24c auf, die ebenfalls einzeln oder durch innere Plattierung der Röhren gebildet sein können und die entweder mit einer Spannungsquelle oder mit Erde verbunden sind, beispielsweise durch einzelne Schalter 28a bis 28e, die mit den Hülsen über die Leitungen 26a bis 26e(F i g. 1) verbunden sind. Die Düsen 11a bis He sind so dimensioniert, daß mit der verwendeten Tinte ein Widerstand von 0,1 bis 1 Megaohm zwischen den Hülsen 22 und 24 besteht. Mit einem Ladungspotential von 500 Volt wird ein Strom in der Größenordnung von 1 bis ViomA fließen, und die verbrauchte Energie liegt zwischen 0,5 und 0,05 Watt. Da die Düsen hohes Potential nur zum Drucken führen, das innerhalb einer kurzen Zeitspanne erfolgt, ist die hierbei erzeugte Wärme tragbar. Während es beabsichtigt ist, die wahlweise aufladbaren Düsen während des Druckvorganges mit Erdpotential zu verbinden in Abhängigkeit von der Zeitkonstanten des Systems und der gewünschten Einschaltzeit für das Drucken, ist es möglich, die wahlweise ladbaren Düsen flott zu machen, wenn das Drucken nicht erfolgt.The nozzles 11 represent narrow bores or tubes 11a to 11c which enter the common manifold 12 (Fig. 2) open. The non-conductive tubes 11a to lic are provided with conductive sleeves 22a to 22c on their Make 12 adjacent ends more expensive, either Form separate metal inserts or an inner cladding of the tubes. These pods are both connected to each other as well as to earth. The other ends of the nozzles 11a to 11c have the conductive sleeves 24a to 24c, which can also be formed individually or by internal plating of the tubes and which are connected either to a voltage source or to earth, for example by individual Switches 28a to 28e, which are connected to the sleeves via lines 26a to 26e (FIG. 1). The nozzles 11a to He are dimensioned so that with the used There is a resistance of 0.1 to 1 megohm between sleeves 22 and 24 of ink. With a charge potential from 500 volts, a current of the order of 1 to ViomA will flow, and the consumed Energy is between 0.5 and 0.05 watts. Since the nozzles only lead to high potential printing, the takes place within a short period of time, the heat generated is portable. As it intends is to connect the optionally chargeable nozzles to earth potential during the printing process on the time constants of the system and the desired switch-on time for printing, it is possible to to make the optional chargeable nozzles afloat when the printing is not done.

Die Zerstäubungselektrode 16 ist mit einem Potential von ungefähr 500 Volt verbunden, und wenn gewünscht ist, Punkte 14a, 14c, \4d und 14e, aber nicht 14b zu erzeugen, muß der Schalter 286 mit Erde ver-The sputter electrode 16 is connected to a potential of approximately 500 volts, and if it is desired to create points 14a, 14c, \ 4d and 14e but not 14b, switch 286 must be connected to ground.

bunden sein, während die Schalter 28a und 28c bis 28e mit der 500-Volt-Spannungsquelle verbunden sein müssen. Dadurch wird der von der Düse 116 erzeugte Tintenstrahl in der Ebene der Zeritäubungselektrode 16 zerstreut, wobei die Lochblende 15 verhindert, daß diese zerstreute Tinte auf den Aufzeichnungsträger 14 gelangt Die Strahlen der Düsen 11a und Uc bis He gelangen durch die öffnungen 15a und 15cbis 15e auf den Aufzeichnungsträger 14 und erzeugen auf demselben die Punkte 14a und 14cbis 14ebe bound, while the switches 28a and 28c to 28e must be connected to the 500 volt voltage source. This causes the jet of ink generated by the nozzle 116 to become scattered in the plane of the atomizing electrode 16, wherein the aperture 15 prevents this scattered ink gets onto the recording medium 14. The jets from the nozzles 11a and Uc to He get there through the openings 15a and 15c to 15e onto the recording medium 14 and produce on the same points 14a and 14c to 14e

Eine Alternative dieser Anordnung sieht vor, daß die Hülsen 22a bis 22c auf hohem Potential gehalten werdeii und die Zerstäubungselektrode mit Erde verbunden ist. Dann sind die Düsen Ha bis He, die keine Punkte schreiben sollen, an 500 Volt anzuschließen, so daß der Strahl an der Zerstäubungselektrode 16 sich auflöst Um zu drucken, wird die einzelne Düse geerdet, so daß der Strahl die Zerstäubungselektrode 16 passieren kann und auf dem Aufzeichnungsträger 14 auftrifft.An alternative to this arrangement provides that the sleeves 22a to 22c are kept at a high potential and the sputtering electrode is connected to ground. Then the nozzles Ha to He are none Points should write to connect to 500 volts so that the beam at the sputtering electrode 16 is dissolves In order to print, the individual nozzle is grounded so that the jet can pass through the atomizing electrode 16 can and impinges on the recording medium 14.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

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Inkjet matrix printer with several directed against the paper to be printed, with one Nozzles connected to the distributor, between which and the paper to be printed one atomizing electrode and a perforated screen common to all nozzles are arranged whose holes are aligned with the nozzles, with the individual nozzle and Atomizing electrode pairs depending on the character to be printed, electrical signals can be applied are because they indicate that an atomizing electrode (16) surrounding the ink jets of all nozzles purple to Uc5 is provided and that the nozzles (11a to Ue) each have a sleeve at their end sections on the distribution side (22a to 22c), which are connected as electrodes to a common potential at which the Atomizing electrode (16) is not connected.