DE2361762B2 - Schreib-Vorrichtung zum punktförmigen selektiven Übertragen flüssiger Farbe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schreibvorrichtung zum punktfömigen selektiven Übertragen von Schreibflüssigkeit nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

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

Leider sind jedoch der Ablenkbarkeit einzelner Tropfen durch die aerodynamischen und elektrostatischen Wechselwirkungen zwischen aufeinanderfolgenden Tropfen enge Grenzen gesetzt.

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 FlUssigkeitskammern, auf die durch piezokeramisehe Platten Druck ausgeübt werden kann. Sie haben entsprechende Zu- und Ablaufitanäle, die eine gleichzeitige Beeinflussung mehrerer Düsen verursachen können. 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 anfallig 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 Überwindung der Oberflächenspannung muß zunächst eine Flüssigkeitssäule cn 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 Ponionen, an die Übertragungsstelle heranzuführen und die Übertragung durch elektrische Felder bzw. durch elektrostatische Aufladung zu bewirken (DE-AS 17 72 939). Eine derartige Einrichtung erfordert aber zusätzliche Fördermittel und Einfärbmechanismen für die Farbe.

Weiterhin ist aus der GB-PS 1148 771 eine Schreibvorrichtung bekannt, bei der über eine Schnekkenwelle ein quer zur Bewegung des Aufzeichnungsträgers transportierbarer Schreibkopf mit mehreren Elektroden vorgesehen ist, die auf dem Aufzeichnungsträger schleifen und zwischen sich eine Art Kapillarrohre bilden. In diesen Rehren wird die Schreibflüssigkeit so weit zugeführt, daß sich an ihren Enden ein negativer, d. h. nach innen gewölbter Meniskus bildet. Der Aufzeichnungsträger selbst liegt auf einer gemeinsamen Gegenelektrode auf. Nach Anlegen einer relativ hohen Spannung wird zwischen den Elektroden des Schreibkopfes und der Gegenelektrode ein elektrisches Feld aufgebaut, das eine Bewegung der Schreibflüssigkeit in Richtung auf den Aufzeichnungsträger bewirkt. Infolge der dadurch ausgelösten Adhäsionskräfte zwischen Aufzeichnungsträger und Schreibflüssigkeit wird der Schreibvorgang nicht durch Abschalten des elektrischen Feldes, sondern nur durch Abheben 0ns Schreibkopfes möglich sein. Dadurch wird die bekannte Anordnung sehr aufwendig und durch Verschleiß eier mechanischen Teile nur eine kurze Lebensdauer besitzen. Durch die Verwendung mehrerer Elektroden innerhalb des Schreibkopfes werden außerdem Schriftzeichen erzeugt, die wie mit einem Pinsel aufgetragen sind und kein klares abgegrenztes Schriftbild aufweisen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige Schreibvorrichtung dahingehend zu verbessern, daß eine saubere und prägnante Farbübertragung gewährleistet ist und daß Verschleißerscheinungen aller für den Farbübertrag erforderlichen Teile praktisch vermieden werden. Außerdem soll der Aufbau der Schreibvorrichtung einfach gehalten und auch für Mosaikdruck geeignet sein. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch I angegebene Vorrichtung gelöst.

Dabei wird davon ausgegangen, daß es bei Schreib vorrichtungen für Mosaikdruck aus der DE-AS 12 67 241 an sich bekannt ist, die Hubbewegung der Drucknadeln, durch die ein Anschlag der Drucknadeln auf den Aufzeichnungsträger erfolgt, durch einen piezoelektrischen Biegeeffekl zu steuern. Hierzu sind die einzelnen Drucknadeln jeweils mit einem piezoelektrisch erregbaren Biegebalken verbunden.

Die Zeichnungen stellen ein Ausführungsbeispiel dar. Es zeigt

F i g. 1 eine scliematische Darstellung zur F.rläuterung des Übertragungsvorganges in einzelnen Phasen und

F i g. 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 Oberflächen- ί spannung 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 ι» elektrisches Feld 8 aufgebaut wird, das die Flüssigkeitsoberfläche 4 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 sin Kapillarröhrchen von ι > 0,4 mm Außendurchmesser, eine Oberflächenspannung der Tinte von 4 · 10~³ N/m und eine Impulsspannung von 800 V vorliegen. Allgemein gilt es, einen Kompromiß zwischen einer hohen, durch den Röhrendurchmesser gegebenen Punktauflösung der Aufzeichnung und :<> dem möglichen Übertragungsabstand 4 zu finder Üntai den genannten Betriebsparametern ist eine Impulslänge von ca. 0,1 ms ausreichend, um die in F i g. 1 dargestellte Benetzung des Aufzeichnungsträgers 5 zu bewirken. Bedingt durch das ungünstige Verhältnis des Kapillar- >-> durchmesser zum Abstand 4 muß eine schnelle mechanische Bewegung der Kapillare in Richtung des Pfeiles 7 durchgeführt werden, um das Abreißen des Flüssigkeitsfeder 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.

F i g. 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 12 gebildet, die als Tintenzufuhrkanäle und gleichzeitig a« Mittelelektrode fungieren. Ein derartiges Biegeelement vun ca. 30 mm Länge kann mit etwa 300 Hz in Resonanz über die volle Breite eines darzustellenden Schriftzeichens schwingen, wie dies in F i g. 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

23(51 762 Patentansprüche:

1. Schreibvorrichtung zum punktförmigen selektiven Übertragen von Schreibflüssigkeit auf einen Aufzeichnungsträger durch Anlegen eines impulsförmigen elektrischen Feldes zwischen einem die Schreibflüssigkeit tragenden, als Kapillare ausgebildeten Schreibstift und einer den Aufzeichnungsträger führenden Elektrode, dadurch gekennzeichnet, daß der Schreibstift (2) in Abstand vom Aufzeichnungsträger (5) gehalten ist und an seinem freien Ende einen positiven Meniskus (3) der Schreibflüssigkeit (1) bildet und daß der Schreibstift (2) in an sich bekannter Weise auf einem piezo-elektrisch erregbaren Biegebalken (10) angeordnet ist, dessen Biegerichtung (7) in einer zum Aufzeichnungsträger (5) parallelen Ebene quer zur Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers (5) verläuft.

2. Schreibvorrichtung nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr der Schreibflüssigkeit (1) zum Schreibstift (2) über einen Kanal (12) innerhalb des Biegebalkens (10) erfolgt.