DE2431077C2 - Vorrichtung zum Ausrichten eines aus einer Düse ausgestoßenen Tintenstromes - Google Patents

Description

Die Erfindung geht von einer im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Vorrichtung aus.

Bei einem bekannten Tintenstrahlstrahldrucksystem wird einer Düse leitende Tinte unter Druck zugeführt. Beim Austritt der Tinte aus der Düse verursachen infolge von Oberflächenspannungskräften hervorgerufene Unstabilitäten einen Zerfall des Tintenstromes in einzelne Tropfen. Dieser Zerfall ist synchronisiert durch Vibrieren der Flüssigkeit, wodurch die einzelnen Tropfen eine gleiche Größe und voneinander gleichen Abstand erhalten. Jedem Tropfen wird synchron mit der Tropfenbildungsgeschwindigkeit bei seiner Bildung eine elektrostatische Ladung auferlegt, deren Größe direkt proportionale zur Spannung eines Eingangssignales ist. Diese aufgeladenen Tintentropfen passieren hiernach ein konstantes elektrisches Feld, das durch ein Paar Ablenkelektrodenplatten erzeugt wird, die auf einer relativ hohen Potentialdifferenz gehalten werden. Dieses elektrische Feld verursacht eine Ablenkung der Tintentropfen entsprechend der Ladung, die sie tragen. Die Tintentropfen schlagen dann entweder auf das zu bedruckende Papier auf oder treten in eine Auffangblende ein, um zurück zum Tintenreservoir geleitet zu werden.

Bei der Herstellung eines Tintenstrahldruckers, gleichgültig, ob es sich um einen, eine einzige Düse oder eine Mehrzahl derselben enthaltenden Drucker handelt, ist die Genauigkeit des Ausrichtens der Tintendüse eine Funktion des Aufwandes für die geforderte Präzision des Ausrichtens. Da mechanische Präzisionsteile mit Zunehmen der Genauigkeit teuer werden, ist ein Punkt vorhanden, bei welchem eine weitere Erhöhung der Genauigkeit unwirtschaftlich wird. Außerdem hat man versucht, (IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 14, Nr. 10, März 1972, Seiten 3201) durch zusätzliche Schaltkreise innerhalb der Ladeelektrodenschaltung ein präzises Ausrichten zu erhalten. Diese Schaltkreise geben den einzelnen Tröpfchen zusätzlich zu ihrer ihre Ablenkung bestimmenden Aufladung noch eine zusätzliche Aufladung, durch die sie im konstanten Ablenkfeld eine zusätzliche korrigierende Ablenkung erhalten. Ein Nachteil dieser Ausrichtmethode ist darin zu sehen, daß die Korrektur nur in einer einzigen Ebene erfolgen

kann. Ähnliche Methoden, die eine Kompensation an Punkten entlang der Bewegungsbahn der Tropfen nach ihrer Bildung ergeben sollen, wurden ebenfalls schon verwendet. Da jedoch diese Kompensationsmethoden auf den einzelnen Tropfen einwirken, müssen diese Methoden zu den Tropfen synchronisiert sein, wodurch ein erheblicher Aufwand entsteht

Außerdem ist es bekannt, einem Tintenstrahl zur Korrektur (DE-AS 14 24 827) oder zum Ausblenden (DE-OS 18 07 306) eine zusätzliche Ablenkung senkrecht zur Hauptablenkungsrichtung zu geben. Die genannte zusätzliche Ablenkung wird nicht zur Korrektur der Grundeinstellung der Düse verwendet. Ferner werden Lei den diese zusätzliche Ablenkung verwendenden Vorrichtungen die Tintentröpfchen entsprechend ihrer Ablenkung unterschiedlich aufgeladen und anschließend in einem konstanten Ablenkfeld abgelenkt.

Es ist somit die Aufgabe der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung, das Ausrichten der Düse zu verbessern, ohne das Erfordernis für eine Synchronisation des Ausrichtens mit der Tropfenbildung.

Weitere Merkmale der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in den Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispieles beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen, mehrere Düsen enthaltenden Tintenstrahldrucker, der Korrekturelektroden besitzt und
Fig. 2 in schematischer Darstellung die Ebene eines Tintenstrahldruckers zwischen der Düse und der Ladeelektrode mit einer Korrekturelektrode.

Der in F i g. 1 dargestellte, mehrere Düsen aufweisende Tintenstrahldrucker besitzt Korrekturelektroden, um ein präzises Düsenausrichten zu ermöglichen. Dem Verteilerrohr 10 wird leitende Tinte unter Druck zugeführt, von wo aus sie durch Öffnungen 12 in kontinuierlichen Strömen 14 ausgestoßen wird. Die Tinte wird im Verteilerrohr 10 durch den piezoelektrischen Kristall 16, der an der den Öffnungen 12 gegenüberliegenden Wandung des Verteilerrohres 10 befestigt ist, in Schwingungen versetzt. Der piezoelektrische Kristall 16 ist an die Erregungsquelle 17 angeschlossen, die eine Spannung konstanter Frequenz liefert. Die Erregung der Tinte innerhalb des Verteilerrohres 10 durch den piezoelektrischen Kristall 16 verursacht ein Zerfallen des Tintenstromes 14 in einzelne gleichgroße Tropfen 18, die voneinander gleich beabstandet sind. Die Ladeelektroden sind nächst dem Punkt des Zerfalles des Tintenstromes 14 in einzelne Tropfen angeordnet. Die Ladeelektroden 20 sind mit einer nicht gezeigten Signalquelle verbunden, die eine zum Eingangssignal proportionale Spannung liefert. Die den Ladeelektroden 20 zugeführte Spannung wird auf

die die Ladeelektroden 20 passierenden Tropfen 18 induziert Die Tropfen 18 passieren hierauf ein konstantes elektrisches Feld, das durch Ablenkplatten 22 erzeugt wird und bewegen sich weiter gegen das zu bedruckende Papier 24. In Abhängigkeit von der Ablenkung der Tropfen 18, die wiederum bestimmt wird durch die Ladung der Tropfen, treffin die Tropfen 18 entweder auf dem zu bedruckenden Papier 24 auf oder treten zum Zwecke ihrer Wiederverwendung in die Tintenauffangblende 26 ein. Das bis jetzt beschriebene System gehört zum Stand der Technik. Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß ein genaues Ausrichten der Düsen 12 ein sehr aufwendiger und schwieriger Vorgang ist. Dies gilt besonders für einen, mehrere Düsen aufweisenden Tintenstrahldrucker, bei dem der Aufwand und die Schwierigkeiten mit der Anzahl der verwendeten Düsen wächst. Die Erfindung ermöglicht ein präzises Ausrichten der Düsen mit Hilfe der Korrektureleklroden 28, die in der Nähe des Punktes angeordnet sind, an dem der Tintenstrom 14 in einzelne Tropfen 18 zerfällt. Die Korrekturelektroden 28 sind an die Vorspannungssteuerung 30 angeschlossen, die ein veränderbares Potential den Korrektureleketroden 28 zuführt Wenn die letzteren eine Vorspannung aufweisen, wird ein elektrisches Feld aufgebaut, das auf die leitende Tinte 14 einwirkt. Die hierbei entstehende Kraft wirkt rechtwinkelig zur Richtung des Tintenstromes 14. Somit übt das elektrische Feld eine Kraft nur auf den Strahl auf, ohne die Ladungen der Tropfen 18, die später durch Auflösen des Tintenstromes gebildet werden, zu beeinflussen. Während in Fig. 1 Korrekturelektroden 28 geneigt sind, die auf dem kontinuierlichen Tintenstrom 14 in vertikaler Richtung einwirken, sind auch Korrekturelektroden 28 verwendbar, die um den Tintenstrom 14 herum angeordnet sind, um eine Kraft in irgend einer gewünschten Richtung zu erzeugen. Somit ist eine Feineinstellung erzielbar, durch die Verwendung eines auf den Tintenstrom vor seinem Zerfall in einzelne Tropfen einseitig einwirkenden elektrischen Kraftfeldes. Solch eine Anordnung ist billig, leicht ausführbar und in jeder Ebene anwendbar.

F i g. 2 stellt schematisch die Anordnung der Korrekturelektrode 28 relativ zum Tintenstrom 14 dar. Während die Korrekturelektrode gezeigt ist in einer Anordnung zwischen der Düsenebene 32 und der Ladeelektrode 20, ist es nur notwendig, daß die Korrekturelektrode 28 in nächster Nähe zum Tintenstrom 14 vor seinem Auflösen in einzelne Tropfen J8 angeordnet ist. Es ist wünschenswert, daß die Korrekturelektrode 28 einen großen Durchmesser hat und in nächster Nähe zum Timenstrom 14 angeordnet ist Dies gestattet das Zuführen einer niedrigen Spannung zu der Korrekturelektrode 28. Es ist jedoch erkennbar, daß bei einem zu nahen Anordnen der Korrekturelektrode 28 am Tintenstrom 14, Tinte auf die Korrekturelektrode 28 auftreffen kann. Deshalb besteht eine praktische Minimalentfernung zwischen der Korrekturelektrode 28 und dem Tintenstrom 14. Während ein großer

ίο Durchmesser für die Korrekturelektrode 28 wünschenswert ist, ist der zwischen der Düsenebene 32 und der Ladeelektrode 20 zur Verfügung stehende Raum begrenzt und dadurch die Größe des Durchmessers der Korrekturelektrode 28 ebenfalls begrenzt.

Tinte wird unter Druck dem Verteilerrohr 10 zugeführt und durch die Düsen 12 in Form von kontinuierlichen Strömen 14 ausgestoßen. Diese kontinuierlichen Tintenströme 14 passieren die Korrekturelektroden 28, die durch die Vorspannungssteuerung 30 auf positiven Vorspannungspotential gehalten werden. Da die Tinte leitend ist, tritt an den Tintenstrom J4 ein Dipoleffekt auf, wodurch die Flächen des Tintenstromes 14, die den Korrektureleklroden 28 am nächsten sind, negativ werden, gegenüber den Oberflächen, die weiter von den Korrekturelektroden 28 entfernt sind. Dadurch wird eine Anziehungskraft zwischen den Korrekturelektroden 28 und dem kontinuierlichen Tintenstrom 14 erzeugt, wodurch c'er kontinuierliche Tintenstrom bewegt wird, sich in Richtung der Korrekturelektroden auszurichten. Dadurch wird der Tintenstrom 14 um den Winkel α (Fig.2) aus seiner normalen Flugbahn 34 abgelenkt. Die Größe, des Winkels λ hängt von dem den Korrekturelektroden 28 durch die Vorspannungssteuerung 30 zugeführten Potential ab, das einstellbar ist. Der Tintenstrom 14 erreicht dann die Ladeelektrode 20, wo er in einzelne Tropfen 18 zerfällt und Ladungen von der Ladeelektrode 20 erhält und schließlich das von den Ablenkplatten 22 erzeugte elektrische Feld passiert. Die Tropfen 18 werden in diesem Feld proportional zu ihrer Ladung abgelenkt und treffen entweder auf dem zu bedruckenden Papier 24 auf oder gelangen in die Tintenauffangblende 26.

Während die Korrekturelektrode 28 als gerader Draht, der rechtwinklig zum Tintenstrom 14 verläuft, gezeigt ist, sind auch verschiedene andere Formen von Elektroden verwendbar, die ein elektrisches Feld erzeugen, das eine Komponente rechtwinklig zur Richtung des Tintenstromes 14 erzeugt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Ausrichten des aus einer Düse ausgestoßenen Tintenstromes t^:nes Tintenstrahldruckers, der den Tintenstrom durch Schwingungen in einzelne voneinander beabstandete Tropfen unterteilt, die durch Ladeelektroden eine entsprechend dem gewünschten Auftreffpunkt auf dem zu bedruckenden Papier oder dem gewollten Eintritt in eine Tintenauffangblende eine bestimmte, elektrische Ladung erhalten und beim Passieren eines durch Ablenkplatten erzeugten konstanten elektrischen Feldes entsprechend ihrer Ladung abgelenkt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in Richtung der Tintenstrombewegung gesehen, vor dem Zerfall des Tintenstromes in einzelne Tropfen (18) möglichst nahe neben dem Tintenstrom (14) eine an eine Spannungsquelle (30) angeschlossene Korrekturelektrode (28) angeordnet ist, die ein asymmetrisches Kraftfeld aufbaut, das eine rechtwinklig zum Tintenstrom (14) verlaufende Kraftkomponente in der zu korrigierenden Richtung aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturelektrode (28) von der Düse (12) und der Ladeelektrode (20) gleich beabstandet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturelektrode (28) als gerader Draht ausgebildet ist, der rechtwinklig zum Tintenstrom (14) verläuft.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, für einen Tintenstrahldrucker mit einer Mehrzahl von in einer Reihe nebeneinander angeordneten Düsen, dadurch gekennzeiennet, daß jeder Düse (12) je eine Korrekturelektrode (28) zugeordnet ist.