DE2361762A1 - Vorrichtung zum punktfoermigen selektiven uebertragen fluessiger farbe - Google Patents

Description

PHILIPS PATENTVERWALTUNG GMBH., 2 Hamburg 1, Steindamm 94

"Vorrichtung zum punktförmigen selektiven Übertragen flüssiger

Farbe"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum punktförmigen selektiven Übertragen flüssiger Farbe.

Es sind verschiedene Varfahren bekannt, bei denen abgelenkte Tröpfchenstrahlen zur Aufzeichnung benutzt werden. Die Erzeugung der Tintentröpfchen geschieht durch feine Düsen durch Anwendung von Druck oder elektrischer Hochspannung. Da auf diese Weise nur kontinuierliche Tropfenfolgen entstehen, müssen die Tropfen einzeln durch spezielle Elektroden aufgeladen und in vertikalen elektrischen Feldern selektiert und abgelenkt werden. Die Vorteile dieser fast energielosen und trägheitslosen Steuerung der Aufzeichnung sind offensichtlich.

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Leider sind jedoch der Ablenkbarkeit einzelner Tropfen durch die aerodynamischen und elektrostatischen Wechselwirkungen zwischen aufeinanderfolgenden Tropfen enge Grenzen gesetzt, so daß auch bei erheblichem Aufwand von Steuermitteln die Qualität derartiger Aufzeichnungen nicht zu befriedigen vermag. Besonders nachteilig bei der Tropfenerzeugung mittels elektrischer Hochspannung wirkt sich der Umstand aus, daß dieser Vorgang nicht synchronisierbar ist und ein ' synchrones Signal kaum gewonnen werden kann.

' Um die Schwierigkeiten, die bei der Ablenkung und Selektion auftreten, zu vermeiden, sind Systeme mit parallel angeordneten Düsen vorgeschlagen worden; sie nutzen einen speziellen Pumpeffekt aus und können sogar diskontinuierliche Tropfenfolgen erzeugen. Systeme dieser Art bestehen aus Flüssigkeitskammern, auf die durch piezokeramische Platten Druck ausgeübt werden kann, zudem haben sie entsprechende Zu- und Ablaufkanäle, die bei geeigneter Gestaltung eine Pumpwirkung an mehreren Düsen verursachen sollen. Abgesehen von den Schwierigkeiten beim Aufbau der komplizierten Strömungskanäle und bei der richtigen Ankopplung der piezokeramischen Biegeschwinger an die Flüssigkeit, ist eine solche Einrichtung besonders anfällig gegen Verstopfung der Düsen und Kanäle, aber auch gegen Luftbläschen in der Schreibflüssigkeit.

Bei allen genannten Verfahren müssen durch entsprechenden Energieaufwand vollständige Tropfen gebildet werden. Zur Über-

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windung der Oberflächenspannung muß zunächst eine Flüssigkeitssäule an der Düsenöffnung gebildet werden, deren Länge ein Vielfaches ihres Durchmessers beträgt, bevor durch Einschnürung Tropfen entstehen können. Bringt man den Aufzeichnungsträger jedoch in unmittelbare Nähe zur Düsenöffnung, so kann auch durch schwächere Druckschwankungen bzw. schwache elektrische Felder der Flüssigkeitsmeniskus zu Oszillationen angeregt werden,, die eine Benetzung des Aufzeichnungsträgers und damit eine Farbübertragung bewirken. Die Schwierigkeit, punktförmige Aufzeichnungen zu realisieren, besteht darin, daß in der Regel das Zurückschwingen der Flüssigkeit nicht mehr zu einem definierten Abreißen führt. Um dies dennoch zu bewerkstelligen, ist es bekannt, die flüssige Farbe in den Maschen eines feinen Netzes, d. h. in geeigneten Portionen, an die Übertragungsstelle heranzuführen und die Übertragung durch elektrische Felder bzw. durch elektrostatische Aufladung zu bewirken (DT-AS 1· 772 939). Eine derartige Einrichtung erfordert aber zusätzliche Fördermittel und Einfärbmechanismen für die Farbe.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei steuerbaren punktförmigen Auflehnungen eine saubere und prägnante Farbübertragung zu gewährleisten. Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß hinter dem Aufzeichnungsträger eine Elektrode zur Bildung des auf den Flüssigkeitsmeniskus am Flüssigkeitsleiter im Sinne eines ^formationsimpulses einwirkenden elektrischen Feldes angebracht urü der Flüssigkeitsleiter lateral zum Aufzeichnungsträger bewegbar ist.

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Die Zeichnungen stellen ein Ausführungsbeispiel dar. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Übertragungsvorganges in einzelnen Phasen und

Fig. 2 eine Vorrichtung mit einem Biegebalken.

In Fig. 1 ist der ÜbertragungsVorgang in einzelnen Phasen dargestellt. Die Tinte 1 wird durch ein feines Kapillarröhrchen 2 zugeführt, das mit einem nicht näher dargestellten Reservoir in Verbindung steht. Der hydrostatische Druck wird so eingestellt, daß sich ein konvexer Meniskus 3 bildet, jedoch die Oberflächenspannung der Flüssigkeit noch nicht überwunden wird. Der Abstand 4 zum Aufzeichnungsträger 5 muß so klein gewählt werden, daß beim Anlegen eines elektrischen Spannungsimpulses zwischen der Tinte 1 (bzw. dem Kapillarrohr 2) und der, leitenden Unterlage 6 ein elektrisches Feld 8 aufgebaut wird, das die Flüssigkeitsoberfläche in der dargestellten Form deformiert, jedoch keine Gasentladung in der ersten Bewegungsphase verursacht. Zum Beispiel soll der Abstand 4 kleiner als 0,1 mm sein, wenn ein Kapillarröhrchen von 0,4 mm Außendurchmesser, eine Oberflächenspannung der Tinte von 4 · 10"^ N/m und eine Impulsspannung von 800 V vorliegen. Allgemein gilt es, einen Kompromiß zwischen einer hohen, durch den Röhrchendurchmesser gegebenen Punktauflösung der Aufzeichnung und dem möglichen Übertragungs-

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abstand 4 zu finden. Unter den genannten Betriebsparametern ist eine Impulslänge von ca. 0,1 ms ausreichend, um die in" Fig. 1 dargestellte Benetzung des Aufzeichnungsträgers 5 zu bewirken. Bedingt durch das ungünstige Verhältnis des Kapillardurchmessers zum Abstand 4 muß eine schnelle mechanische Bewegung der Kapillare in Richtung des Pfeiles 7 durchgeführt werden, um das Abreißen des Flüssigkeitsfadens zu erzwingen. Für eine Tinte von der zweifachen Viskosität des Wassers ist eine Bewegungsgeschwindigkeit von ca. 1 m/s notwendig. Allgemein kann die Viskosität der Tinte aber an die Aufzeichnungsgeschwindigkeit angepaßt werden; bei höherer Viskosität und niedrigerer Aufzeichnungsgeschwindigkeit müssen wegen der stärkeren Dämpfung der Meniskusschwingung allerdings etwas längere Impulse bereitgestellt werden.

Fig. 2 zeigt eine einfache Aufzeichnungsvorrichtung. Das Kapillarröhrchen 2 ist am freien Ende eines Balkens 10 befestigt, der lateral zur Papieroberfläche 5 in seiner mechanischen Resonanz zu Biegeschwingungen in Richtung der Pfeile 7 angeregt werden kann. Mittels einer Klemmvorrichtung 13 kann die freie Schwingerlänge bzw. die Resonanzfrequenz an die gewünschte Aufzeichnungsgeschwindigkeit angepaßt werden, Der Balken 10 wird vorzugsweise aus einem piezokeramischen, bimorphen Biegeelement mit Elektrodenbelegungen 11 und Mittellöchern Ί2 gebildet, die als Tintenzufuhrkanäle und gleichzeitig als Mittelelektrode fungieren. Ein derartiges Biegeelement von ca. 30 mm Länge kann mit etwa 300 Hz- in Resonanz

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über die volle Breite eines darzustellenden Schriftzeichens schwingen, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Für eine Matrixdarstellung der Zeichen aus sieben Zeilen und fünf Spalten und bei Ausnutzung beider Schwingungsrichtungen ergibt sich somit eine Schreibgeschwindigkeit von ca. 100 Zeichen pro Sekunde.

Patentansprüche:

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Claims (3)

1. (i. Vorrichtung zum punktförmigen selektiven Übertragen flüssiger Farbe, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Aufzeichnungsträger eine Elektrode zur Bildung des auf den Flüssigkeitsmeniskus am Flüssigkeitsleiter im Sinne eines Deformationsimpulses einwirkenden elektrischen Feldes . angebracht und der Flüssigkeitsleiter lateral zum Aufzeichnungsträger bewegbar ist,
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsleitung aus einem Kappillarrohr besteht, das an einen piezo-elektrisch erregbaren Biegebalken angeschlossen ist, der Kanäle zum Flüssigkeitstransport besitzt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Feld impulsartig,angelegt und die Impulsdauer und Folgefrequenz im festen Verhältnis zur Amplitude und Frequenz der Biegebalkenschwingung gewählt ist.

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