DE2459230B2

DE2459230B2 - Vorrichtung zum Ablenken von magnetisierbaren Tintentropfen in einem Tintenstrahldrucker

Info

Publication number: DE2459230B2
Application number: DE2459230A
Authority: DE
Inventors: Richard Lawrence East Scarsdale N.Y. Garwin (V.St.A.)
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1974-02-04
Filing date: 1974-12-14
Publication date: 1978-03-16
Also published as: IT1027854B; IL46418A; SE7500840L; NL7500398A; GB1463772A; DE2459230C3; JPS552351B2; BG25103A3; FR2259646B1; IL46418A0; US3878518A; FR2259646A1; SE404560B; CH573816A5; CA1014593A; ES433657A1; BR7500709A; JPS50110528A; DE2459230A1

Description

Die Erfindung geht von einer im Oberbegriff des Anspruchs I angegebenen Art einer Ablenkvorrichtung _b0 aus.

Bei Tintenstrahldruckern wird bekanntlich ein Strahl von Tinte unter Druck aus einer Düse ausgestoßen und durch periodische Unterbrechungen in einzelne Tropfen aufgelöst, die dann auf einen Aufzeichnungsträger _b5 auftreffen. Zum Erzielen einer guten Druckqualität ist es erforderlich, daß die Tropfen untereinander im wesentlichen Bleiche Abstände aufweisen, eleiche Größe haben und mit einer großen Folgefrequenz, wie beispielsweise 10"' pro Sekunde, erzeugt werden.

Bei untereinander gleichen Abständen isi es möglich, ύ\ζ Tropfen individuell auf dni Aufzeichnungsträger zu richten oder vor dem Erreichen des Aufzeichnungsträgers abzulenken, je nach dem zu druckenden Muster.

Es sind bereits verschiedene Typen von Ablenkvorrichtungen für die Verwendung in Tintenstrahldruckern bekanntgeworden. Die Größe der Ablenkung eines Tropfens durch die Ablenkvorrichtung muß groß genug sein, um zu verhindern, daß der Tropfen den Aufzeichnungsträger erreichen kann. Wenn das zu druckende Muster erfordert, daß die Tropfen auf mehr als eine Stelle des Aufzeichnungsträgers gerichtet werden sollen, muß die Größe der Ablenkung veränderbar sein. Daraus ergibt sich, daß zum Erreichen der nötigen Ablenkung jedes einzelnen Tropfens ein relativ großer Energieaufwand erforderlich ist.

Bei einer vorgeschlagenen Ablenkvorrichtung (OS 23 40 120), in der die erforderliche Ablenkung den einzelnen aus einer ferroflüssigen Tinte bestehenden Tropfen auf einmal erteilt wird, ist es nötig, daß jeweils nur ein Tropfen innerhalb der Ablenkvorrichtung vorhanden ist. Die Ablenkvorrichtung besteht aus einem Elektromagneten, dessen Magnetkern Polschuhflächen aufweist, die einen nach beiden Seiten :'u offenen, keilförmigen Spalt bilden, wobei die höchste Dichte des magnetischen Gradientenfeldes in der Nachbarschaft der am engsten beieinanderliegenden Teile der Polschuhflächen auftritt. Dieses Gradientenfeld bewirkt, daß die magnetischen, nicht vormagnetisierten Tintentropfen aus ihrer normalen Flugbahn heraus in diesen keilförmigen Spalt abgelenkt werden. Da nur ein einziger Tropfen innerhalb des die Ablenkung erzeugenden Elektromagneten sein darf, folgt, daß die Länge des Magnetkernes, in Flugrichtung gesehen, klein genug sein muß, d. h. der Magnetkern dünn genug sein muß, daß trotz einer relativ großen Tropfen-Folgefrequenz doch nur jeweils ein Tropfen innerhalb des Elektromagneten sich befindet. Das Erzielen eines ausreichend großen Ablenkwinkels mittels eines sehr dünnen Magnetkernes verlangt eine sehr große Magnetisierungsenergie. Falls die maximale Magnetisieiungsfeldstärke wegen eintretender Sättigung limitiert ist, muß der Tropfenabstand vergrößert werden, um die Benutzung eines dickeren Magnetkernes zu gestatten. Außerdem muß genügend Zeit vorhanden sein, um die Größe des dem Ablenkelektromagneten zugeführten Steuersignals für jeden der Tropfen zu verändern. Daraus folgt, daß die maximale Druckgeschwindigkeit von der Strecke abhängt, welche die einzelnen Tropfen innerhalb des Ablenkelektromagneten zurücklegen müssen. Tatsächlich ist der Tropfenabstand immer ein kleines Vielfaches des Tropfendurchmessers, und die Dicke des Magnetkernes des Ablenkelektromagneten muß deshalb normalerweise etwa einen Tropfendurchmesser betragen. Die Stärke der Ablenkung der Tintentröpfchen und der Abstand der Düse vom Aufzeichnungsträger stehen in einem festen Verhältnis, d. h., daß bei geringer Ablenkung und großem Abstand das Tintentröpfchen an der gleichen Stelle des Aufzeichnungsträgers auftrifft wie umgekehrt.

Es ist die Aufgabe der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung, die Tintentröpfchen bei gleicher Energie für den Ablenkmagneten stärker abzulenken, so daß bei einer Verkleinerung des Abstandes zwischen Aufzeichnungsträger und Düse die Abmessungen des Ablenkmagneten klein gehalten werden können.

Mil einer mich tier Erfindung aufgebauten Vorrichtung ist eine höhere Druckgeschwindigkeit möglich, weil nur eine anfängliche, teilweise Ablenkung der ein/einen Tintentropfen /u erzeugen ist und hernach durch ein konstantes Magnetfeld die Ablenkung verstärkt wird. Infolge der Konstanz des Magnetfeldes dürfen zur gleichen Zeit mehrere Tropfen innerhalb des Verstärkers vorhanden sein und wird eine lineare oder gleichförmige Verstärkung der Ablenkung erzielt. Daraus resultiert (bei einer vorgegebenen Magnetisierungsenergie) der Vorteil der Verkürzung des von den Tintentropfen zurückzulegenden Weges und somit einer Verkürzung des Abstandes zwischen Spritzdüse und Aufzeichnungsträger.

Weitere Merkmale der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von in den Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispielen beschrieben.

Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Tintenstrahl-Druckers mit einer Vorrichtung zum Verstarken der Ablenkung der Tintentropfen und

l· i g. 2 eine weitere Ausführungsform der Vcrsia'rkungsvorrichtung.

Fig. 1 zeigt ein Tinten-Reservoir 1, von welchem magnetisierbare Tinte unter Druck, beispielsweise 3... 4 bar, einer Düse 2 zugeführt wird. Ein Strahl 3 magnetisierbarer Tinte tritt aus einer Öffnung der Düse 2 aus. Dabei passiert der Strahl 3 eine Erreger-Vorrichtung 4, die so ausgebildet ist, daß sie den Strahl 3 in im wesentlichen gleich große und untereinander gleiche Abstände aufweisende Tropfen 5 aufbricht.

Als Erreger kann irgendeine der bereits bekannten Vorrichtung verwendet werden, wobei beispielsweise ein Wechselstromgenerator oder ein Impulsgenerator 6 benutzt wird, der die Spule der Erreger-Vorrichtung 4 mit Strom versorgt.

Nachdem der Strahl 3 in einzelne Tropfen aufgebrochen ist, passieren sämtliche Tropfen eine Ablenkeinheit 7, die mit einer Signalquelle 8 verbunden ist. Die Signalquelle 8 versorgt die Ablenkeinheit 7 mit Signalen, deren Parameter von den Eingabedaten abhängen, welche der Signalquelle 8 zugeführt werden, um jeden der Tropfen 5 in Übereinstimmung mit dem gewünschten Muster abzulenken, welches auf einem Aufzeichnungsträger 9 abgedruckt werden soll. Die Signalquelle 8 ist mit dem Impulsgenerator 6 synchronisiert, so daß der Ablenkeinheit 7 Signale zugeführt werden, wenn sich die Tropfen innerhalb der Ablenkeinheit 7 befinden.

Die Ablenkeinheit 7 ist so ausgebildet, daß sie jeden der aus dem Tintenstrahl 3 hervorgehenden Tropfen 5 ablenken kann. Die Wirkungsweise einer derartigen Ablenkeinheit ist eingangs in Verbindung mit OS 23 40 120 beschrieben. Die von dieser Ablenkeinheit erzeugte Ablenkung der Bahn eines jeden der Tropfen 5 ist eine anfängliche Ablenkung. Die Ablenkeinheit 7 verursacht selbstverständlich keine Ablenkung, wenn der Tropfen 5 auf praktisch horizontaler Bahn von der Erreger-Vorrichtung 4 zum Aufzeichnungsträger 9 fliegen soll. Nach dem Verlassen der Ablenkeinheit 7 passiert jeder der Tropfen 5 einen Verstärker 10, der von einem Eingang bis zu seinem Ausgang die Länge A aufweist.

Wie Fig. 1 zeigt, ist die Mitte der Ablenkeinheit 7 vom Eingang des Verstärkers 10 eine Distanz L entfernt und eine Distanz M vom Ausgang der Erreger- Vorrich-

tung 4. Zur Veranschaulichung der Verhältnisse ist die Ablenkeinheit 7 sowohl vom Verstärker 10 als auch von der Erreger-Vorrichtung 4 sehr weit entfernt dargestellt, während die Ablenkeinheit 7 talsächlich beiden eng benachbart ist. Beispielsweise kann die Länge A des Verstärkers 10 etwa hundertmal größer sein als die Längen L bzw. M.

Demnach legt jeder der Tropfen 5 die Strecke A in der x-Richtung durch den Verstärker 10 zurück. Die x-, y- und z-Richtungen sind in der F i g. 1 angedeutet. Demnach erfolgt die Ablenkung der Tropfen 5 durch die Ablenkeinheit 7 in der z-Richtung, entweder aufwärts oder abwärts.

Der Verstärker 10 weist ein U-förmiges Joch 11 auf, das aus weichmagnetischern Material, wie beispielsweise weichern Eisen oder Ferrit, besteht. In dem Joch 11 sind Permanent-Magnete 12 und 13 angeordnet, die aus hartmagnetischem Material bestehen und an gegenüberliegenden Seiten des Joches befestigt sind. Die Magnete 12 und 13 haben Weicheisen-Polflächen 14 und 15, von denen eine ein Nordpol, die andere ein Südpol ist.

Die Polflächen 14 und 15 haben eine zur Flugbahn des Strahls 3 symmetrische, konkave Form, wenn der Strahl χ-Richtung aus der Erreger-Vorrichtung 4 austritt. Wegen ihrer konkaven Form sind die Polflächen 14 und 15 bei z=0 am weitesten voneinander entfernt und sind sich an ihren oberen und unteren Enden am nächsten. Aufgrund dieser Anordnung erzeugen die Polflächen 14 und 15 ein magnetisches Feld im wesentlichen entlang der y-Richtung, so daß das magnetische Feld zur Hauptsache in einer Ebene senkrecht zur Ebene, in welche die x-Richtung und die z-Richtung liegen, wirkt.

Ferner hat das magnetische Feld wegen der konkaven Form der Polflächen 14 und 15 der Magnete 12 und 13 eine zunehmende Feldstärke gegen die Enden der Polflächen, obwohl es sich zur Hauptsache entlang der y-Achse erstreckt. Wenn der Tropfen 5 sich nicht in der z=0-Ebene bewegt, verursacht die zunehmende magnetische Feldstärke in der z-Richtung eine Beschleunigung des Tropfens 5 in der z-Richtung. in welcher der Tropfen 5 von der x-Richtung abweicht.

Wenn der Tropfen am Eingang des Verstärkers 10 von der x-IRichtung nach oben in z--Richtung abweicht, dann verursacht die Zunahme der Feldstärke gegen die oberen Enden der Polflächen 14 und 15 eine lineare oder gleichförmige Verstärkung der Ablenkungen des Tropfens 5 in Aufwärtsichtung von dem Moment an, in dem der Tropfen in den Verstärker 10 eintritt und während seiner gesamten Bewegung durch den Verstärker 10 in der x-Richtung. Das gleiche gilt für den Fall, daß der Tropfen 5 durch die Ablenkeinheit 7 so abgelenkt worden ist, daß er in z-Richtung unterhalb der x-Richtung in den Verstärker 10 eintritt, wobei dann die Zunahme der Feldstärke gegen die unteren Enden der Polflächen 14 und 15 eine Verstärkung der Ablenkung des Tropfens in der Richtung nach abwärts verursacht, welche Verstärkung beginnt, sobald der Tropfen in den Verstärker 10 eintritt, und die während seiner gesamten Bewegung durch den Verstärker 10 in der x-Richtung andauert.

Di° anfängliche Ablenkung des Tropfens 5 in z-Richtung, aufwärts oder abwärts, zur Zeit des Eintritts des Tropfens 5 in den Verstärker 10, die magnetische Feldstärke, der Eintrittswinkel des Tropfens 5 in den Verstärker 10 (d. h. die Neigung seiner Bahn), die Länge A des Verstärkers 10 und die Winkel-Verstärkung gehen als Parameter in die Verstärkung der Ablenkung

des Tropfens 5 durch den Verstärker 10 ein. Wenn dem Tropfen keine anfängliche Ablenkung erteilt worden ist und demnach kein Eintrittswinkel vorhanden ist, unter dem der Tropfen 5 in den Verstärker IO eintritt, dann ist dem Tropfen bis zu seinem Austritt aus dem Verstärker auch keine weitere Ablenkung zuteil geworden.

Nach dem Verlassen des Verstärkers 10 treffen die Tropfen 5 entweder auf den Aufzeichnungsträger 9 auf oder fallen in eine Auffangvorrichtung 16, von welcher sie dem Tinten-Reservoir 1 wieder zugeführt werden. In der F i g. 1 ist dargestellt, wie die Tropfen 5 auf den sich von links nach rechts bewegenden Aufzeichnungsträger 9 auftreffen, um den Buchstaben G zu formen, was durch unterschiedliche Ablenkungen der verschiedenen Tropfen 5 erfolgt.

Anstatt einen Buchstaben zu formen, können die Tropfen beispielsweise auch so abgelenkt werden, daß sic entweder in die Auffangvorrichtung 16 fallen oder in Α-Richtung auf den Aufzeichnungsträger 9 auftreffen. Dabei haben die Tropfen keinen Winkel zur /-Richtung oder aber alle den gleichen, so daß man in einfacher Weise die Operationen »Drucken« und »Nicht-Drukken« erhält.

Da das magnetische Feld zwischen den Polflächen 14 und 15 statisch ist, übt es immer die gleiche magnetische Kraft auf sämtliche Tropfen aus, die sich an der gleichen Stelle in x-Richtung befinden und die gleiche Auslenkung in /-Richtung haben. Daher kann mehr als ein Tropfen 5 gleichzeitig im Verstärker 10 vorhanden sein, und doch können sämtliche Tropfen ihre individuellen Flugbahnen haben, und ihre Ablenkungen können individuell verstärkt werden.

Demnach ist der minimale Tropfenabstand nur durch die Länge der Ablenkeinheit 7 gegeben und nicht durch die Länge des Verstärkers 10, da die Geschwindigkeit so eingestellt sein muß. daß mit Sicherheit jeweils nur ein Tropfen 5 innerhalb der Ablenkeinheit 7 vorhanden ist. Daher ist die maximale Tropfen-Folgefrequenz nicht mehr so eingeschränkt durch die Länge der Ablenkeinheit 7. die bei Anwendung des vorliegenden Erfindungsgedankens relativ kurz sein kann, im Vergleich mit vorbekannten Ablenkmitteln, welche die gesamte Ablenkung eines Tropfens zu erzeugen hatten.

Da ferner nur eine anfängliche Ablenkung der Tropfen durch die Ablenkeinheit 7 aufgebracht werden muß, ist bei gleichem Abstand zwischen Düse und Aufzeichnungsträger die hierfür auszuwendende Energie wesentlich kleiner, als wenn die gesamte Ablenkung durch die Ablenkeinheit 7 erzeugt werden müßte. Die Permanentmagnete 12 und 13 verbrauchen selbstverständlich keine Leistung.

Obwohl im bevorzugten Aiisführungsbcispiel der Erfindung Permanentmagnete 12 und 13 verwendet werden, isi es auch möglich, mittels einer in dem Verstärker 10 angeordneten stromdurchflosscnen Spule ein magnetisches Feld zu erzeugen. Eine derartige Anordnung würde zwar Leistung verbrauchen, jedoch wesentlich weniger als die von einer Ablenkeinheit verbrauchte Leistung, welche die Gcsamtablcnkung der Tropfen zu erzeugen hätte, da eine derartige Ablenkeinheit für jeden einzelnen Tropfen ein- und ausgeschaltet werden müßte. Dadurch wird der l.cislungsvcrbrauch stark vergrößert.

F i g. 2 zeigt einen Verstärker 17, der an Stelle eles Verstärkers 10 im Tintcnstrahl-Drucker der F i g. I verwende! werden kann. Der Verstärker 17 weist ein U-Iormigcs Joch 18 auf. das aus dem gleichen Material wie (his loch 11 Ihtl'csicIIi sein kann und das an seinem oberen Schenkel 19 einen Permanentmagneten 20 um einen Permanentmagneten 21 an seinem unierei Schenkel 22 trägt. Die Magnete 20 und 21 bestehen air ha rl mage lisch cm Material.

Der Magnet 20 weist ein Weicheisen-Polstück 2.3 au und der Magnet 21 ein Polstück 24. Eines der Polslückt 23,24 ist der Nordpol, das andere der Südpol.

Die Polstücke 23 und 24 haben eine konvexe Form sie sind symmetrisch zur Flugbahn der Tropfen 5, wem diese in .v-Richtung aus der F.rregcr-Vorrichtung < auftreten. Aulgrund ihrer konvexen Form erzeugen dk Polstücke 23 und 24 ein magnetisches Feld /wischer sich, das sich hauptsächlich in der /-Richtung erstreckt d. h., das Feld wirkt vorweigend in der Ebene, in welchei die /-Richtung liegt.

Die Polstücke 23 und 24 haben in /-Richtung gleiche Abstände von der Α-Achse. Dementsprechend wird eil in /-Richtung oberhalb der \-Achse in den Verstärker I / eintretender Tropfen durch das Magnetfeld in Richtung auf das Polstück 23 bewegt. Entsprecht wird ein ii /-Richtung unterhalb der A-Achsc in den Verstärker Ii eintretender Tropfen in Richtung auf das Polstück 2^l bewegt.

Die Polstücke 23 und 24 des Verstärkers 17 müssen s( ausgerichtet sein, daß sie senkrecht zu einer Link entlang der x-Richtung kleinsten Absland aufweisen Das garantiert, daß keine Ablenkung eines Tropfens i während des Durchgangs durch den Verstärker 1/ auftrifft, wenn der betreffende Tropfen vor dem Eintrit in den Verstärker 17 durch die Ablenkeinheit 7 nod nicht abgelenkt war. Es ist deshalb erforderlich, daß du Polstücke 23 und 24 bezüglich des von der Düse ; ausgehenden Strahls 3 genau ausgerichtet sind.

Beim Fluge durch den Verstärker 17 sind die Tropfer 5 einem statischen magnetischen Feld ausgesetzt. Be gleicher Länge A des Verstärkers 17 und be gleichstarkem Magnetfeld ergitbt sich die gleiche Verstärkung der Ablenkung der Tropfen 5 wie bein Verstärker 10.

Wie bereits in Zusammenhang mit dem Verstärker K erwähnt, können die Permanentmagnete 19 und 20 aucr durch eine Spule ersetzt werden, die auf dem |och 18 de; Verstärkers 17 angeordnet wird.

Im folgenden wird an einem Beispiel ausgeführt, dal. das Magnetfeld, wenn es sich zur Hauptsache entlang der /-Achse erstreckt, wie das für den Verstärker 17 ir Fig. 2 vorausgesetzt ist, genügend Krrft hat, um eine lineare Verstärkung der Ablenkung der Tropfen ^c hervorzurufen, falls diese Tropfen durch die Ablcnkein licit 7 bereits auf eine bestimmte Bahn abgelenk worden sind. Wenn /-",die Kraft bezeichnet, welche au einen Tropfen 5 wirkt, wenn das Magnetfeld entlang dei /-Achse wirkt, ergibt sich

F. = k¹:.

worin k' eine Konstante und / den Abstand de Tropfens in /-Richtung von der .v-Achsc während seine Bewegung durch das Magnetfeld bedeuten.

Wenn die Änderungsgcsehwindigkcit eles Ma

gnetfeldes /7 entlang der /-Richtung bezeichnet und f das magnetische Moment des Tropfens 5 an irgenelei nein Punkt /entlang der /-Achse, dann geht Gleichung (I) über in

Die magnetische Feldstarke // an einer beliebigen Stelle des Feldes in /-Richluncisi:

(3)

Setzt man

2 H₀ r

(13)

worin //« die statische Feldstärke entlang der »Achse. /. wie in Gleichung (1) den jeweiligen Ort des Tropfens 5 und Z eine Konstante des betreffenden Magnetfeldes bedeuten, welche etwa dem halben Abstund der x-Aehse von dem ihr nächsten Punkt der Polstiickc 23, 24 entspricht. Die erste Ableitung der Gleichung (3) nach / ergibt:

dz

Iz

H₀.

(4)

F. = mh

(5)

so reduziert sich Gleichung (:t2). auf

10

Die an irgendeinem Punkt ζ auf den Tropfen 5 wirkende Kraft ist auch abhängig von seiner Masse m sowie von seiner Beschleunigung h, also d²z
dx²

= /cz.

Die Lösung der Gleichung .(¹14). ist

ζ ·= ae" + fte"",

(14)

(15)

worin o, b und c Konstanten sind.

Die zweite Ableitung von Gleichung (15) nach χ ergibt

(16)

Die Gleichung (5) kann auch geschrieben werden als

Die rechte Seite der Gleichung (16) wird nun in Gleichung (14) eingesetzt, und Gleichung (15) wird für ζ in Gleichung(t4) eingesetzt, so daß

dx dt = —,

(8)

worin ν die konstante Geschwindigkeit des Tropfens 5 in x-Richtung ist. Daraus folgt für die Bahn des Tropfens:

df '

_d_
d7

(9)

Wird Gleichung (9) zweimal auf ζ angewandt, so ergibt sich

d²:
dx²

(10)

und durch Einsetzen von Gleichung (10) in Gleichung (7) erhält man

d²z _ /· dH
d.v² r² dz

Einsetzen der rechten Seite von Gleichung (4) in Gleichung (I I) führt zu ι,ί

d.ν

² -

H₀

(12)

= kae^cx + kbe~

worin 7. die zweite Ableitung von ζ nach der Zeit bedeutet, d. h. die Beschleunigung h in z-Richtung.

Durch Einsetzen von Gleichung (2) für F₇ in

Gleichung (6) unJ mit r= ₍- , worin rdas magnetische Moment je Masseneinheit des Tropfens ist, um die Magnetisierungsdichte des Tropfens zu charakterisie- v, ren, ergibt sich

Die Beziehung zwischen der Zeit t und dem Abstand in Af-Richtungist

(Π)

Die Auflösung der Gleichung (17) nach c ergibt
c = k\. (18)

Mit Gleichung (18) und Z(Q), bedeutend den Ort des Tropfens in z-Richtung beim Eintritt in das Magnetfeld des Verstärkers 17, mit der Neigung z'(O) der Flugbahn des Tropfens beim Eintritt in das Feld, wobei der Tropfen im Abstand L vom Magnetfeld bereits auf seiner Bahn war, so daß der Abstand, in dem der Tropfen 5 seine Bahn beginnt - L ist, weil entgegengesetzt zur Flugrichtung, so ergibt sich als Lösung für Gleichung (15) mil x—0 (Ort des Eintritts des Tropfens in das Magnetfeld des Verstärkers):

z(0) = a + h .

(19)

Wenn sich L bis zur Mitte der Ablenkeinheit 7 erstreckt, erhält man das Mittel der dem Tropfen erteilten Ablenkung.

Da Z^O) die Bahnneigung an der Stelle x=0 ist, ergibt sich

wobei z=z(0). An der Stelle x-O ist die Bahnneigung z'(O) definiert als Tangens des Winkels der Tropfenbahn, wenn der Tropfen sich weiterbewegt hat, von dem Ort, an dem seine Ablenkung durch die Ablenkeinheit 7 begonnen hat, bis zu seinem Eintritt in das Magnetfeld

ho des Verstärkers, so daß

oder

Z(O) L

z(0) = Lz'{0),

(21)

(22)

Durch Einsetzen von Gleichung (15) an Stelle von /ffi) in Gleichung (20) nach Ableitung nach verhält man

z'(0) = cae" + cbe~

(23) Da -be ^ιΛ wegen des negativen Exponenten sehr klein ist, kann man es vernachlässigen. Durch Einsetzen der Gleichung (32) in Gleichung (33) ergibt sich dann:

und durch Einsetzen von Gleichung (15) für 4S>) ^m Gleichung (22) und'Gleichung (23) für ^(0) in Gleichung (22):

Lcae^cx - Lebe'" = ae'^x + be~^iX . (24) Auflösung von Gleichung (24) mit χ = 0 ergibt

Lc{a - b) = a + b (25)

und die Auflösung von Gleichung (25) nach b Lc-I

:'{A) = tief.

(34)

Oa L sehr viel kleiner als A ist, ist auch L c entsprechend kleiner als Ac. Daher ist auch L c viel kleiner als In fund kleiner als 1.

Bei λ = 0 wird G leichung (23)

z'(0) = ca - cb .

(35)

Lc + 1

(26) In Gleichung (26) kann Lr vernachlässigt werden, cia es klein gegen 1 ist, so daß b angenähert gleich -;i ist. Setzt man dieses Ergebnis in Gleichung (35) ein, erhält man

Setzt man dieses Ergebnis in Gleichung (19) ein, erhält man

₂₍o).

.„ [

Lc-I

Lc + 1
Lc - 1 + Lc + 1

r'(0) = 2ac

(36)

(37)

Ι·"·-ΙΓΠ-<">

Lc + I

Die Auflösung der Gleichung (27) nach α ergibt

(28) Gleichung (37) in Gleichung (34) eingesetzt ergibt

(38)

_/m Lc + \ a = z(0) —.

2Lc "

Wenn die Gleichung (25) nach aufgelöst wird und in Gleichung (28) eingesetzt wird, ergibt deren Auflösung nach b

b = z(0) i^ 2

(29) Mit Gleichung (30)

:^f(A) = F.-'(O) ergibt sich für Gleichung (38)

Fr'(0) = J-=M

(39)

(40)

Wenn z(A) die Bahnneigung am Ausgang des Verstärkers 17 bedeutet und F die Winkelverstärkung im Magnetfeld des Verstärkers, so ist und damit

z'(0) '

(30) " - ί■■

(41)

das heißt, die Winkelverstärkung ist das Verhältnis der -,o Neigung der Tropfbahn am Ausgang zu derjenigen am Eingang des Verstärkers.

Da fund A für ein bestimmtes Magnetfeld konstant sind(c= k [), kann die Konstante /"definiert weiden als Wenn eine Winkelverstärkung von fünf gewünscht WiTd(F=S), ergibt sich aus Gleichung (41) /"= 10 und mit Gleicruing(3l)

In /' = cn

(31)

(32)

>"' also = In 10,

(Vl = 2. 3 .

(42)

Da A den Ort des Tropfens in x-Richtung am Ende seines Durchgangs durch den Verstärker 17 bedeutet (4 = Länge des Verstärkers), kann die Neigung der Tropfenbahn an der Stelle x=A durch Ableitung der Gleichung (15) nach χ erhalten werden: Bei einer Verstärkerlänge von .A=I cm wird c=2,3 und damit k = 5,3, da k = i^J.

Mit Z= 0,2 cm, v= 2 · M)'cm/s und r«40 elektromagnetische Einheiten pro Gramm Masse des Tropfens ergibt sich fürdie LösungderGlcichung(13)nach /Vo

= flue¹'·⁴ - bc~'^A).

(33) " ~ 2r

5,3 -4- 10" 0,04 2 40

= H)⁴GaUlJ.

Wenn die Länge A des Verstärkers auf 2 ein erhöht wird, erniedrigt sich die erforderliche Feldstärke auf //„ = 2,5 · 10'Gauß.

Beide Werte für die Verstärkerlänge A sind ohne weiteres realisierbar, desgleichen die entsprechenden Feldstärken, die eine angemessene Verstärkung der Ablenkung der Tropfenbahn gestatten.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt bei gleichem Abstand zwischen Düse und Aufzeichnungsträger in der Verringerung des Energiebedarfs für die Ablenkung eines magnetisierbaren Tintentropfens. Ein weiterer Vorteil ist die Erhöhung der Druckgeschwindigkeit bei Tintenstrahl-Druckern, die mit magnctisicrbarcrTintc arbeiten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Ablenken von magnetisierbaren, jedoch nicht vormagnetisiertenTinteniröpfehen in einer Ablenkvorrichtung in einem Tintenstrahldrucker, bei dem ein steuerbarer Ablenkmagnet mit unterschiedlicher magnetischer Flußdichte im Luftspalt vorgesehen ist, durch dessen Luftspalt die Flugbahn der Tintentröpfchen verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den; Ablenkmagnet (7) und einem Aufzeichnungsträger (9) bzw. einer Aulfangvorrichtung (16) für zum Schreiben nicht benötigte Tintentröpfchen (5) ein weiterer Magnet (10 bzw. 17) mit einem konstanten Magnetfeld vorgesehen ist, der so angeordnet bzw. ausgebildet ist, daß sich seine Wirkung auf nich: durch den Ablenkmagnet (7) abgelenkte Tintentröpfchen (5) aufhebt und seine Wirkung auf abgelenkte Tintentröpfchen (5) abhängig von ihrer Ablenkung zunimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der ein konstantes Magnetfeld erzeugende Magnet (12, 13 bzw. 20, 21) aus zwei auf den Schenkeln eines U-förmigen Joches (11 bzw. 18) angeordneten Permanentmagneten (12, 13 bzw. 20, 21) besteht, deren Polflächen (14, 15 bzw. 23, 24) symmetrisch zum unabgelenkten Strahl (3) der Tropfen (5) ausgerichtet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichne·, daß die Polflächen (14,15) der Permanentmagnete (12, 13) konkav ausgebildet sind und ihren größten gegenseitigen Abstand entlang der Flugbahn des unabgelenkten Strahis (3) der Tropfen (5) aufweisen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polflächen (23, 24) der Permanentmagnete (20, 21) konvex ausgebildet sind und ihren kleinsten gegenseitigen Abstand entlang der Flugbahn der unabgelenkten Tropfen (5) haben.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Jie Pulflüuheii (14, 15) der Permanentmagnete (12, 13) vertikal angeordnet sind, so daß ihre oberen und unteren Kanten sich am nächsten sind, und daß der unabgelenkte Tropfenstrahl (3) eine horizontale Flugbahn hat.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß statt der Permanentmagente (12, 13 bzw. 20, 21) das U-förmige Loch (11 bzw. 18) von einer stromdurchflossenen Spule umgeben ist.

v-,