DE2749695A1

DE2749695A1 - Tintenstrahldrucker fuer magnetisierbare tinte

Info

Publication number: DE2749695A1
Application number: DE19772749695
Authority: DE
Inventors: George Jee Fan; David Chan-Wai Lo; Joseph William Mitchell
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1976-12-20
Filing date: 1977-11-07
Publication date: 1978-06-22
Also published as: GB1575090A; FR2374167B1; US4068240A; FR2374167A1; CA1089914A; JPS5725391B2; IT1114934B; JPS5376840A

Description

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International Business Machines Corporation, Armonk, N.Y. 10504 heb/bm

Tintenstrahldrucker für magnet!sierbare Tinte

Die Erfindung betrifft einen Tintenstrahldrucker unter Verwendung von magnetisierbarer Tinte, bei welchem ein von einer vibrierenden Düse unter Druck ausgehender Strom von aus einer Ferroflüseigkeit bestehenden Tintentröpfchen die entsprechenden Magnetfelder hintereinander angeordneter elektromagnetischer Ablenkjoche für die X- und Y-Richtung durchlaufen, die zusammen bewirken, daß die Tintentröpfchen auf einer Aufzeichnungsoberfläche längs ausgewählter Vektoren oder Liniensegmenten zur Darstellung von gedruckten Zeichen oder graphischen Darstellungen auftreffen. Drucker dieser Art können gedruckte Zeichen in Form von Kursivschrift mit höherer Geschwindigkeit und größerer Genauigkeit und weniger Verlusten an Tinte herstellen, als andere Arten von Tintenstrahldruckern, die beispielsweise nach dem Abtastrasterprinzip arbeiten, unabhängig davon, ob elektromagnetische oder elektrostatische Ablenkung benutzt wird.

Bei den bisherigen Ausfuhrungsformen von mit magnetischer Tinte arbeitenden Vektor-Tintenstrahldruckern ist normalerweise die X-Ablenkeinheit (der die magnetisierbaren Tintentröpfchen längs einer waagrechten X-Achse ablenkt) vor der Y-Ablenkeinheit (der die Tröpfchen längs einer senkrechten Y-Achse ablenkt) angeordnet. Bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise diese Folge umgekehrt, so daß die Y-Ablenkeinheit vor der X-Ablenkeinheit liegt. Dies ist jedoch keine notwendige Bedingung. Der Einfachheit halber sollen in der nachfolgenden Beschreibung diese beiden Ablenkeinheiten oder Ablenkjoche einfach als erstes bzw. zweites Ablenkjoch bezeichnet werden, ohne nähere Bezeichnung ihrer

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Ablenkachsen, wobei unterstellt wird, daß diese Achsen aufeinander senkrecht stehen und praktisch parallel zur Aufzeichnungsoberfläche verlaufen.

In einem Tintenstrahldrucker dieser Art sollen die Tintentröpfchen mit einer solchen Frequenz erzeugt werden, daß sie so dicht aufeinanderfolgen, daß sich dabei ein aerodynamisch stabiler Strahl ergibt. Werden die Tintentröpfchen mit dieser Frequenz ausgestoßen, dann können nicht alle von der Düse ausgehenden Tröpfchen zum Drucken von Zeichen benutzt werden. Zum Trennen der zum Drucken zu benutzenden Tröpfchen von denen, die zum Drucken nicht benötigt werden, durchläuft der Tröpfchenstrom zunächst eine besondere Art von magnetischer Ablenkeinheit, einen Selektormagneten, bevor das erste der beiden axialen Ablenkjoche erreicht wird. In der vorliegenden Anordnung werden die Tröpfchen beim Austreten aus der Düse nach einem Ablauf gelenkt. Soll das Tröpfchen zum Drucken benutzt werden, dann wird das Tröpfchen dadurch ausgewählt, daß es durch den Selektormagneten magnetisiert wird. Ein nicht ausgewähltes Tröpfchen (das nicht zum Drucken benutzt wird) wird nicht magnetisiert und durchläuft den Selektormagneten. Der Selektormagnet übt auf die durch ihn magnetisierten Tröpfchen eine ausreichend große Ablenkwirkung aus, so daß diese Tröpfchen aus der auf den Ablauf gerichteten Bahn heraus in eine Bahn abgelenkt werden, über die die Tröpfchen nach Durchlaufen zweier hintereinander angeordneter magnetischer Ablenkfelder des ersten und zweiten Ablenkjochs, die zwischen dem Selektormagneten und der Aufzeichnungsoberfläche angeordnet sind, diese erreichen können. Selbstverständlich kann das Auswahlverfahren auch in der Weise vorgenommen werden, daß die nach dem Ablauf zu richtenden Tröpfchen magnetisiert werden, während die ausgewählten Tröpfchen durch den Selektormagneten nicht magnetisiert und damit an dem Ablauf vorbei gerichtet werden.

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Damit der Ablauf die nicht ausgewählten Tröpfchen sicher auffangen kann, hat man bisher bei der Konstruktion derartiger Tintenstrahldrucker den Ablauf «wischen dem ersten und dem zweiten Ablenkjoch angebracht, wodurch die nicht ausgewählten Tröpfchen, bevor sie dem zweiten Ablenkfeld ausgesetzt werden, abgefangen werden. Die bei der Konstruktion solcher Ablenkjoche gewonnenen Erfahrungen ergaben zwingend die Notwendigkeit, den Ablauf an dieser Stelle anzubringen, weil es nahezu unmöglich gewesen w&re, die nicht ausgewählten Tröpfchen nach Durchlaufen beider Ablenkfelder aufzufangen, da die jeweiligen Bahnen beim Durchlaufen des zweiten Ablenkfeldes zu weit voneinander abweichen würden.

Nimmt man den Ablauf zwischen dem ersten und dem zweiten Ablenkjoch an, so hat dies jedoch verschiedene Nachteile. Zunächst wird dadurch der Abstand zwischen den beiden Ablenkfeldern größer, als es für eine optimale Steuerung gut ist, so daß dann, wenn der Strom ausgewählter Tröpfchen das zweite Ablenkjoch erreicht, dieser Strom sich bereits längs der Achse des ersten Ablenkfeldes in unerwünschter Weise breit aufgefächert haben kann, wodurch sich die Möglichkeit, daß das zweite Ablenkfeld alle Tröpfchen, die das erste Ablenkjoch durchlaufen haben wirksam zu steuern vermag, verringert.

Ein zweiter Nachteil des Abfangens der nicht ausgewählten Tröpfchen vor dem Einlaufen in das zweite Ablenkjoch besteht darin, daß damit ein besonders günstiges Auswahlprinzip, bei dem die zum Drucken benutzten Tröpfchen wirksam voneinander durch nicht ausgewählte Tröpfchen getrennt sind, nicht eingesetzt werden kann. Es wurde festgestellt, daß für beste Ergebnisse die zum Druck verwendeten Tröpfchen nicht zu dicht aufeinanderfolgen sollten, tieaa nämlich die ausgewählten Tröpfchen zu nahe aufeinanderfolgen, dann könnte das vorneliegende Tröpfchen durch ein dahinterliegendes Tröpfchen überholt werden und mit diesem Verschmelzen, bevor es die Auf-YD 97ΓΟΤ9 ~~ T~- *T*

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Zeichnungsoberfläche erreicht, wodurch die Druckqualität nachteilig beeinflußt wird. Man hat ferner festgestellt, daß zwischen ausgewählten Tröpfchen unerwünschte magnetische Wechselwirkungen auftreten, die unkontrollierbare Bewegungen dieser Tröpfchen hervorrufen, wenn diese an jedem Punkt ihrer Bahn keinen ausreichenden Abstand voneinander aufweisen. Ein Druck graphischer Darstellungen hoher Qualität läßt sich viel besser dann erreichen, wenn ausgewählte und unausgewählte Tröpfchen sich beim Verlassen des Selektormagneten miteinander abwechseln und zusammen in geringfügig voneinander abweichenden Teilströmen laufen. Dadurch erhält man den gewünschten Abstand der ausgewählten Tröpfchen längs ihrer Bahn, wobei die beiden Teilströme, die in einem kleinen Winkel zueinander benachbart verlaufen, jeder einen bestimmten Beitrag für die aerodynamische Stabilität des anderen Strahls liefert. Dieser Vorteil geht jedoch dann verloren, wenn der Teilstrom nicht ausgewählter Tröpfchen letζlieh beim Austreten aus dem ersten Ablenkjoch durch den Ablauf unterbrochen wird, so daß der Teilstrom der ausgewählten Tröpfchen für sich alleine in das zweite Ablenkjoch einläuft. Es scheint tatsächlich besser zu sein, wenn zwei Teilströme zusammen auf ihren leicht divergierenden Bahnen beide Ablenkfelder durchlaufen, wodurch einmal die aerodynamischen Störungen kleingehalten werden und man für den ganzen Weg bis zur Aufzeichnungsoberfläche einen stabilisierten Strom von ausgewählten Tröpfchen erhält. Aus bisher nicht vollständig erkannten Gründen wird die Stabilität eines Tröpfchenstroms nachteilig beeinflußt, wenn der Ablauf den aus dem ersten Ablenkfeld austretenden unausgewählten Teilstrom abfängt, so daß der zweite Teilstrom mit ausgewählten Tröpfchen nunmehr alleine nach dem zweiten Ablenkjoch weiterfliegen muß.

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Bei der Konstruktion von mit magnetischer Tinte arbeitenden Vektordruckern stand man daher vor einer ziemlichen Schwierigkeit. Für eine wirksame Aussonderung nicht ausgewählter Tröpfchen hielt man es für notwendig, den Ablauf zwischen erstem und zweitem Ablenkjoch anzubringen. Andererseits können die nicht ausgewählten Tröpfchen durch das zweite Ablenkfeld in Richtung der zweiten Ablenkachse so weit gestreut werden, daß man sie nicht vollständig und wirksam abfangen könnte. Damit haben aber die Konstrukteure solcher Tintenstrahldrucker in verschiedener Weise die Möglichkeit, einen Druck hoher Qualität in Vektortintenstrahldruckern mit magnetischer Tinte zu erzielen, wesentlich verringert. Die dem mit magnetischer Tinte arbeitenden Vektortintenstrahldrucker eigenen Vorteile im Vergleich mit anderen Tintenstrahldruckern sind doch so, daß es in hohem Maße wünschenswert erscheint, einen mit magnetischer Tinte arbeitenden Vektortintenstrahldrucker zu schaffen, bei dem die oben beschriebenen Faktoren, die die Eigenschaft haben, die hohe graphische Qualität herabzusetzen, weitgehend vernachlässigbar werden, so daß die Benutzer derartiger Drucker alle Vorteile zur Erzielung eines qualitativ hochwertigen Druckes mit nur geringsten Verlusten an Tinte erzielen können.

Zusammenfassung der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Konstruktion von mit magnetischer Tinte arbeitenden Vektordruckern so zu verbessern, daß der Ablauf zwischen dem letzten Ablenkfeld und der Aufzeichnungsoberfläche, statt zwischen aufeinanderfolgenden Ablenkfeldern angeordnet werden kann. Insbesondere ' soll dabei die Anordnung des letzten Ablenkfeldes so verbessert werden, daß es auf die in seiner Nachbarschaft vorbeilaufenden nicht ausgewählten Tintentröpfchen wenig oder gar keinen ' Einfluß hat. Daraus läßt sich dann ohne weiteres der Wunsch \ ableiten, daß man damit auch einander abwechselnde Tinten- ;

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tröpfchen auswählen kann, wodurch die ausgewählten Tröpfchen ursprünglich durch nicht ausgewählte Tröpfchen voneinander getrennt sind, und die beiden Gruppen von Tröpfchen in leicht divergierenden Teilströmen laufen, wobei jeder dieser Teilströme zu der aerodynamischen Stabilität des anderen Teilstromes beiträgt, so daß die ausgewählten Tintentröpfchen mit größter Genauigkeit und ohne ein unerwünschtes Zusammenfließen dieser Tröpfchen während ihres Fluges auf ihre Zielpunkte geführt werden können.

Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wurde beträchtlich von der bisherigen Konstruktion abgewichen. Der Ablauf liegt nunmehr zwischen dem letzten Ablenkjoch und der Aufzeichnungsoberfläche. Damit können aber die beiden axialen Ablenkjoche enger aneinander gerückt werden, so daß dadurch die Streuung der ausgewählten Tröpfchen längs der Achse des ersten AblenkJoches verringert wird, während sie sich im Feld des zweiten AblenkJoches befinden. Das zweite Ablenkjoch, das im vorliegenden Fall das X-Ablenkjoch ist, hat eine besondere Konstruktion und erzeugt damit ein X-Ablenkfeld, mit dessen Hilfe die Bahnen der ausgewählten Tintentröpfchen über einen großen Positionsbereich längs der Y-Achse gesteuert werden können, ohne daß dadurch die Bahnen der an diesem Ablenkjoch in Richtung auf den Ablauf vorbeifliegenden unausgewählten Tröpfchen beeinflußt werden. Das X-Ablenkfeld wird nicht mehr wie bisher durch keilförmig angeordnete zu beiden Seiten des Tröpfchenstroms liegende Polschuhe erzeugt, sondern durch Polschuhe, deren parallele Flächen auf einer Seite des Tröpfchenstroms liegen, so daß der Spalt zwischen den Polschuhen und das dadurch erzeugte Ablenkfeld sich im allgemeinen parallel zu dem Strahl der ausgewählten Tröpfchen, statt quer zu diesem Strahl erstreckt. Die ausgewählten Tröpfchen durchlaufen einen starken inneren Bereich dieses X-Ablenkfeldes mit einer adequaten Streuung in Y-Richtung, während die nicht ausgewählten Tröpfchen

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(die längs einer um einen Winkel in X-Richtung von der Bahn abweichenden Bahn laufen, längs welcher die ausgewählten Tröpfchen fliegen, wenn sie in das X-Ablenkfeld einlaufen), durch einen schwachen äußeren Randbereich dieses Feldes fliegen, das auf ihre Bahn eine geringe oder gar keine Wirkung ausübt. Damit können aber die unausgewählten Tröpfchen beide Ablenkfelder durchlaufen und durch einen in Y-Richtung ausgerichteten Ablauf abgefangen werden, der in der Nachbarschaft der Aufzeichnungsoberfläche angeordnet ist und keineswegs in X-Richtung übermäßig groß ausgelegt sein muß, da die Bahnen der nicht ausgewählten Tröpfchen in dieser Richtung sich über keinen großen Winkel erstrecken. Zwischen X- und Y-Ablenkjochen ist jetzt kein Ablauf mehr vorgesehen, der die Bahnen der vom Y-Ablenkfeld nach dem X-Ablenkfeld sich bewegenden Tröpfchen beeinflussen könnte. Daher ist es nunmehr auch möglich, nur abwechselnd Tröpfchen für die Aufzeichnung auszuwählen, so daß dabei der Selektormagnet jedes zweite Tröpfchen magnetisiert, wodurch jeweils ein Paar ausgewählter (d.h. magnetisierter) Tröpfchen voneinander durch mindestens ein dazwischenliegendes, nicht ausgewähltes (d.h. nicht magnetisiertes) Tröpfchen getrennt ist, so daß damit die Wahrscheinlichkeit wesentlich größer wird, daß sich damit Aufzeichnungen oder Dokumente mit sehr guter graphischer Qualität erzeugen lassen.

Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen im einzelnen beschrieben. Die unter Schutz zu stellenden Merkmale der Erfindung sind den ebenfalls beigefügten Patentansprüchen im einzelnen zu entnehmen.

In den Zeichnungen zeigt: Fig. 1 schematisch eine perspektivische Ansicht der

wesentlichen Elemente eines mit magnetisierbarer ;

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Tinte arbeitenden Vektor-Tintenstrahldruckers gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht des schematisch in Fig. 1 dargestellten Tintenstrahldruckers zur Darstellung, wie ausgewählte und nicht ausgewählte Tröpfchen in getrennte Teilströme unterteilt werden,

Fig. 3 eine Teilansicht des ersten oder Y-Ablenkjoches mit der magnetischen Feldverteilung,

Fig. 4 eine Teildraufsicht auf das zweite oder X-Ablenkjoch mit seiner magnetischen Feldverteilung,

Fig. 5 u. Diagramme zur Darstellung der Ablenkung über dem Fig. 6 Strom bzw. der Ablenkung über dem Abstand zwischen Tintenstrahl und Polschuhen des zweiten oder X-Ablenkjochs in Fig. 4.

Einzelbeschreibung einer bevorzugten Ausführungsform

Die Zeichnungen zeigen die wesentlichen Merkmale eines mit magnetischer Tinte arbeitenden Vektor-Tintenstrahldruckers. Einzelheiten der mechanischen Konstruktion und der elektrischen Schaltung, die dem Fachmann geläufig sind, sind weggelassen worden. Diese Einzelheiten sind beispielsweise in der US-Patentschrift 3 805 272 der Anmelderin vom 16. April 1974 und in der deutschen Patentanmeldung P 26 19 103.7 der Anmelderin offenbart. Die in den beigefügten Zeichnungen dargestellte Konstruktion wird für das Verständnis der vorliegenden Erfindung für ausreichend erachtet.

Gemäß Fig. 1 wird eine ferroflüssige Tinte unter Druck über ein Zufuhrventil 10 an eine Düse 12 abgegeben, aus der die Tinte wegen der Wirkung eines auf dem Ventil 10 mit einem

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piezoelektrischen Wandler 14 ausgerüsteten Vibrators als Tintenstrahl in Form von einzelnen Tintentröpfchen austritt. Wie am besten aus Fig. 2 zu erkennen, richtet die Düse 12 zunächst den von der Düse ausgehenden Tintenstrahl auf einen Ablauf 16, der vor einer Aufzeichnungsoberfläche 18 angeordnet ist, die beispielsweise ein zu bedruckendes Blatt Papier sein kann. Nach Verlassen der Düse 12 durchläuft der aus ursprünglich nicht magnetisierten Tröpfchen bestehende Tintenstrahl einen Spalt zwischen den Polschuhen eines Elektromagneten 20, der hier als Selektormagnet bezeichnet werden soll. Die Wicklung des Selektormagneten wird durch Stromimpulse angesteuert, die immer dann in dem Spalt des Selektormagneten ein Magnetfeld erzeugen, wenn ein Tröpfchen beim Durchlaufen dieses Spaltes zum Drucken ausgewählt werden soll. Somit wird also ein ausgewähltes Tröpfchen magnetisiert und wird von seiner ursprünglichen, auf den Ablauf 16 gerichteten Bahn 22 nach einer geringfügig abweichenden Bahn 24 abgelenkt, wie dies Fign. 1 und 2 zeigen. Wenn somit jedes Tröpfchen in das Feld des ersten axialen Ablenkjoches 30 einläuft, das in diesem Ausführungsbeispiel das Y-Ablenkjoch ist, dann läuft das Tröpfchen längs der nach dem Ablauf 16 gerichteten Bahn 22, wenn es sich um ein nicht ausgewähltes Tröpfchen 26 handelt, d.h. ein Tröpfchen, das durch den Selektormagneten 20 nicht magnetisiert wurde, oder längs einer am Ablauf 16 vorbei gerichteten Bahn 24, wenn es sich um ein ausgewähltes Tröpfchen 28 handelt, d.h. um ein durch den Selektormagneten 20 magnetisiertes Tröpfchen.

Für eine optimale aerodynamische Stabilität des Tintenstrahls ist es wünschenswert, daß die Tintentröpfchen aus der Düse 12 mit einer Frequenz austreten, die wahrscheinlich für beste graphische Qualität dann zu hoch ist, wenn alle diese Tröpfchen zum Druck ausgewählt würden. Mehrere Faktoren verschlechtern die graphische Qualität, wenn jedes aus der Düse 12 bei dieser hohen Frequenz austretende Tröpfchen im Selektor-

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magneten 20 magnetisiert und damit längs der Bahn 24 gerichtet würde, so daß diese Tröpfchen auf der Aufzeichnungsoberfläche 18 auftreffen würden. Wenn nämlich die magnetisierten Tröpfchen beim Verlassen des Selektormagneten 20 keinen ausreichend großen Abstand voneinander aufweisen, dann ergeben sich aus magnetischen Wechselwirkungen zwischen den Tröpfchen unerwünschte Abweichungen in den jeweiligen Bahnen oder Änderungen im Abstand zwischen den Tröpfchen. Ferner besteht die Möglichkeit, daß aufgrund dieser magnetischen Wechselwirkungen oder auch aufgrund der Tatsache, daß jedes Tröpfchen bei zunehmendem Abstand zwischen den Tröpfchen und der Düse allmählich langsamer wird und dieser Geschwindigkeitsverlust für einige Tröpfchen größer ist als für andere, daß einige Tröpfchen von anderen Tröpfchen eingeholt werden und mit diesen zusammenfließen.

Um eine zufriedenstellende Auflösung der sich widersprechenden Forderungen zu erreichen, nämlich einerseits, daß die Tröpfchen die Düse mit ausreichend hoher Frequenz verlassen, so daß sich dabei ein aerodynamisch hoch stabilisierter Tintenstrahl ergibt, und andererseits mit einem ausreichenden Abstand zwischen dem zum Auftreffen auf der Aufzeichnungsober fläche bestimmten Tröpfchen zur Erzielung eines optimalen Vektordrucks, wird hier eine alternierende oder abwechselnde Auswahl vorgeschlagen. Somit wird also gemäß diesem Verfahren jedes zweite den Spalt des Selektormagneten 20 während eines Vektordruckvorganges durchlaufende Tröpfchen durch das Feld des Selektormagneten magnetisiert und nach der Bahn 24 umgelenkt, die an dem Ablauf 16 vorbeigerichtet ist. Damit wird der Abstand zwischen diesem, den Selektormagneten 20 verlassenden Tröpfchen doppelt so groß wie der ursprüngliche Abstand der in den Selektormagneten 20 einlaufenden Tröpfchen, wobei nunmehr zwischen jedem Paar aufeinanderfolgender ausgewählter Tröpfchen ein nicht ausgewähltes Tröpfchen liegt.

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Selbstverständlich kann dieses Auswahlverfahren auch so abgewandelt werden, daß zwischen jedem Paar aufeinanderfolgender ausgewählter Tröpfchen mehr als ein unausgewähltes Tröpfchen liegt.

Durch die Wirkung des Selektormagneten werden tatsächlich zwei Teilströme der Tröpfchen erzeugt, wobei einer der Teilströme aus nicht ausgewählten Tröpfchen besteht und längs der Bahn 22 in Richtung auf den Ablauf 16 läuft, während der andere Teilstrom aus ausgewählten Tröpfchen besteht, die nach einer Bahn 24 umgelenkt sind, die einen kleinen aber doch wesentlichen Winkel mit dem ersten Teilstrom bildet. Diese beiden Teilströme aus ausgewählten und nicht ausgewählten Tröpfchen folgen ihren leicht divergierenden Bahnen durch (oder in manchen Fällen an den entsprechenden Magnetfeldern eines Y-Ablenkjoches 30 und eines X-AblenkJoches 32 vorbei), die hintereinander zwischen dem Selektormagneten 20 und der Aufzeichnungsoberfläche 18 angeordnet sind. Durch diese Aufteilung in die Zwei-Tröpfchen-Teilströme entsteht kein merklicher Verlust an aerodynamischer Stabilität, da die beiden Teilströme immer noch ziemlich dicht nebeneinander herlaufen. Der Teilstrom der nicht ausgewählten Tröpfchen endet an dem kurz vor der Aufzeichnungsoberfläche 18 angeordneten Ablauf 16, nachdem diese Tröpfchen als erste und zweite axiale Ab- , lenkjoche 30 bzw. 32 durchlaufen haben. An diesem Punkt ist dann der Teilstrom der ausgewählten Tröpfchen so weit stabilisiert, das die Tröpfchen den verbleibenden Weg bis zur Aufzeichnungsoberfläche 18 mit großer Genauigkeit durchlaufen können. j

Für das Drucken von Vektoren wird eine Folge von ausgewählten ■ Tröpfchen längs der beiden orthogonal zueinander liegenden mit Y und X bezeichneten Achsen einer sich ändernden Größe der Ablenkung ausgesetzt, wobei die Y-Achse im wesentlichen senkrecht und die X-Achse im wesentlichen waagrecht verläuft, ;

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wenn sich die Aufzeichnungsoberfläche 18 in einer zu diesen beiden Achsen parallelen vertikalen Ebene erstreckt. Die X- und Y-Ablenkfelder sind Magnetfelder mit einem Feldstärkegradienten, d.h. Felder, deren Feldstärke an jedem Punkt nicht nur von dem in der Wicklung des Ablenkjoches fließenden Strom, sondern auch vom Abstand dieses Punktes von den Polschuhen des Ablenkjoches abhängt. Die besondere Konstruktion jedes Ablenkjoches wird noch beschrieben. Gemäß der Erfindung werden ausgewählte und nicht ausgewählte Tröpfchen von einer in Y-Richtung (nach oben) wirkenden Ablenkkraft, die auf die Tröpfchen durch das Magnetfeld des ersten Ablenkjoches 30 ausgeübt wird, beeinflußt, jedoch werden nur ausgewählte Tröpfchen in X-Richtung (rechts horizontal) durch das zweite Ablenkjoch 32 beeinflußt, da das Magnetfeld dieses zweiten Ablenkjochs so geformt ist, daß die nicht ausgewählten Tröpfchen nur durch einen schwachen äußeren Randbereich dieses Feldes hindurchlaufen und praktisch von diesem Feld nicht beeinflußt werden.

Es erscheint hier angebracht, daß definitionsgemäß ein ausgewähltes Tröpfchen einem durch den Selektormagneten 20 erzeugten Magnetfeld ausgesetzt war, so daß jedes dieser ausgewählten Tröpfchen aus seiner ursprünglichen Bahn 22 nach einer gegen diese um einen Winkel verschobene Bahn 24 ausgelenkt wird. Alle durch den Selektormagneten 20 nicht magnet!sierten Tröpfchen, die daher längs ihrer ursprünglichen Bahn 22 fliegen, sind nicht ausgewählt. Das Auswahlverfahren hat natürlich zur Folge, daß die Ferroflüssigkeit des ausgewählten Tröpfchens magnetisiert wird. Ob diese ursprüngliche Magnetisierung anhält und vor allen Dingen wie lange sie anhält, hängt selbstverständlich von der Remanenz der Ferroflüssigkeit ab. Diese Remanenz braucht dabei nicht hoch zu sein. Wenn jedes ausgewählte Tröpfchen ein weiteres Ablenkfeld erreicht, sei es das durch das erste Ablenkjoch 30 oder das durch das zweite Ablenkjoch 32 erzeugte Feld, wird es gleichzeitig mit seiner

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Ablenkung durch dieses Feld wieder magnetisiert. Die abwechselnde Verwendung der Ausdrücke ausgewählt bzw. magnetisiert 1st ungenau, da ein Tröpfchen, wenn es einmal ausgewählt 1st auch ausgewählt bleibt, unabhängig davon, was mit dem remanenten Magnetismus passiert, während das Tröpfchen die Strecken zwischen aufeinanderfolgenden Magnetfeldern durchläuft. Es ist durchaus denkbar, daß ein ausgewähltes Tröpfchen, wenn es sich außerhalb jedes Magnetfeldes befindet, keinen remanenten Magnetismus mehr aufweist. Es sei darauf hingewiesen, daß auch ein nicht ausgewähltes Tröpfchen mindestens zeitweise bei Durchlaufen des Y-Ablenkfeldes magnetisiert werden kann und es ist ebenso denkbar, daß es diesen Magnetismus für mindestens einen Teil der Zeit beibehält, während das Tröpfchen sich in Richtung auf den Ablauf 16 bewegt. Somit sind also ausgewählte Tröpfchen nicht notwendigerweise an allen Punkten ihrer Bahn zwischen Selektormagneten 20 und Aufzeichnungsoberfläche 18 magnetisiert und ebensowenig sind alle nicht ausgewählten Tröpfchen an allen Punkten ihrer Bahn zwischen Selektormagneten 20 und Ablauf 16 nicht magnetisiert. Der Unterschied liegt ausschließlich in der Wahl der beiden divergierenden Bahnen 22 und 24, in die die Tröpfchen durch den Selektormagneten 20 gerichtet werden.

In der vorliegenden Ausführungsform weisen der Selektormagnet 20 und das Y-Ablenkjoch 30 in konvergierenden Ebenen liegende Polschuhe auf, die in jedem Fall einen keilförmigen Luftspalt bilden. Wie bereits erläutert, ergibt diese Ausgestaltung der Polschuhe einen magnetischen Feldgradienten des im Luftspalt zwischen den Polschuhen erzeugten Magnetfeldes, wobei die Form der magnetischen Feldlinien (im Fall des Ablenkjoches 30) durch die in Fig. 3 eingezeichneten Kurven angedeutet ist. Sowohl ausgewählte Tröpfchen 28 als auch nicht ausgewählte Tröpfchen 26 laufen in diesen Spalt ein und werden nach oben in einer Richtung senkrecht zu den Feldlinien abgelenkt, wenn der Elektromagnet erregt ist.

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Bei dem Ablenkjoch 30 hängt die Ablenkung von dem die Wicklung durchfließenden Strom ab. Im Fall des Selektormagneten 20 ist der Betrag der Ablenkung für alle abgelenkten Tröpfchen der gleiche und ist für die nicht ausgewählten Tröpfchen null. Die geneigten Polflächen haben selbst an ihrer engsten Stelle einen wesentlichen Abstand voneinander/ so daß ein Tröpfchen an diesen Punkten vorbei abgelenkt werden kann, ohne dabei die Polschuhe zu treffen.

Nach Verlassen des ersten Ablenkjoches 30 läuft jedes Tröpfchen unter dem gewünschten Winkel gegenüber der ursprünglich beim Einlaufen in das Feld dieses AblenkJoches durchlaufenen Bahn nach oben. Durch diese Ablenkung in der Y-Richtung gelangen die ausgewählten Tröpfchen beim Auftreffen auf der Aufzeichnungsoberfläche 18 an die gewünschte senkrechte Koordinate. Zum Erreichen der gewünschten waagrechten Koordinate auf der Aufzeichnungsoberfläche 18 muß jedoch jedes ausgewählte Tröpfchen auch noch um den richtigen Betrag in waagrechter Richtung oder nach rechts abgelenkt werden, so daß es auf den gewünschten Punkt auftrifft. Dies ist Aufgabe des X-AblenkJoches 32. Nicht ausgewählte Tröpfchen erhalten keine merkliche Ablenkung in X-Richtung und werden vom Ablauf 16 abgefangen.

In Figur 2 und 4 durchlaufen ausgewählte Tröpfchen, die über die Bahn 24 ankommen, einen Teil des durch das X-Ablenkjoch 32 erzeugten magnetischen Ablenkfeldes, welcher viel stärker ist, als der schwache äußere Randabschnitt dieses magnetischen Feldes, durch die nicht ausgewählte Tröpfchen 26 längs ihrer davon abweichenden Bahn 22 laufen. Die Polschuhe des X-Ablenkjoches 32 sind so konstruiert, daß selbst bei maximaler Erregung der Wicklung des Ablenkjoches 32 die nicht ausgewählten Tröpfchen 26 keine merkliche Ablenkung in X-Richtung erfahren.

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Die Polschuhe 34 und 36 liegen parallel zur Bahn 24 der ausgewählten Tröpfchen und erzeugen damit ein Magnetfeld, dessen Kraftlinien sich in gleicher Weise parallel zu dieser Bahn erstrecken und in der Mähe der Ebene, in der die beiden Polschuhe 34 und 36 liegen, konzentriert sind. Die Intensität des Erregerstroms wird dabei entsprechend der für jedes abgelenkte ausgewählte Tröpfchen 26 für den gewünschten Vektordruck erforderlichenAblenkung verändert. Wie aus dem Diagramm in Fig. 5 zu ersehen, bei dem die Ablenkung über dem Strom in der Wicklung aufgetragen ist, ändert sich die Ablenkung längs der X-Achse linear mit dem Strom. Andererseits sieht man aus Fig. 6, daß die Ablenkung sich umgekehrt und nicht linear mit dem Abstand zwischen einem Polschuh und einem daran vorbeifliegenden Tröpfchen ändert, so daß selbst ein starker Strom in der Wicklung keinesfalls eine merkliche Ablenkung des Tropfchene bewirkt, das wie im Fall der nicht ausgewählten Tröpfchen 26 in Fig. 2 und Fig. 4 in einem relativ kleinen Abstand von den Polschuhen 34, 36 vorbeifliegt.

Da die nicht ausgewählten Tröpfchen 26 im zweiten Ablenkjoch 32 keine wesentliche Ablenkung in X-Richtung erfahren, kann der Ablauf 16 in den Fign. 1 und 2 in X-Richtung relativ schmal ausgelegt sein, so daß damit nur die geringe Streuung der Bahnen der nicht ausgewählten Tröpfchen in dieser Richtung berücksichtigt wird. Da außerdem der Ablauf 16 relativ nahe an der Aufzeichnungsoberfläche 18 angebracht ist, wird dadurch nicht die stabilisierende aerodynamische Wechselwirkung zwischen den Strömen aus nicht ausgewählten und ausgewählten Tröpfchen unterbrochen oder gestört, bis jedes ausgewählte Tröpfchen nahezu das Ende seiner Flugbahn erreicht hat, so daß bis zum Auftreffen auf dem richtigen Auftreffpunkt eine weitere Stabilisierung nicht erforderlich ist. Das durch das X-Ablenkjoch 32 erzeugte Magnetfeld hat längs der Y-Achse eine ausreichende große Streuung und übt damit für jeden vorgegebenen Stromwert, unabhängig von der auf solche

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Tröpfchen längs der Y-Achse durch das Y-Ablenkjoch erteilten Ablenkung eine gleichförmige Ablenkkraft in X-Richtung aus.

Der dargestellte Tintendrucker soll dabei jedesmal auf der Aufzeichnungsoberfläche 18 ein Zeichen drucken und die entsprechenden Relativbewegungen zwischen der Aufzeichnungsoberflache 18 und der Druckeinrichtung bewirken, daß die gedruckten Zeichen an ausgewählten Positionen in aufeinanderfolgenden Zeilen angeordnet werden. Falls es erwünscht ist, gleichzeitig eine ganze Zeile von Zeichen zu drucken, kann der Zeichendrucker entsprechend abgewandelt werden. Das erste Ablenkjoch 30 würde so ausgerichtet, daß es die Tröpfchen in X-Richtung ablenkt, während das zweite Ablenkjoch 32 so ausgerichtet würde, daß die ausgewählten Tröpfchen in Y-Richtung abgelenkt würden, ohne daß auf die nicht ausgewählten Tröpfchen in Y-Richtung eine merkliche Ablenkung ausgeübt würde. Damit könnte man aber einen Ablauf benutzen, der sich im wesentlichen parallel zur Druckzeile in einer Position oberhalb oder unterhalb dieser Zeile erstreckt, und eine Düse verwenden, deren Tröpfchen auf einen solchen Ablauf gerichtet sind. In einem Zeilendrucker müssen die Zeichendrucker in zwei Reihen gegeneinander versetzt angeordnet sein, wobei eine Reihe von Druckern einen oberhalb der Druckzeile und die andere Reihe von Druckern einen unterhalb der Druckzeile liegenden Ablauf benutzt.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Tintenstrahldrucker mit Einrichtungen zum Erzeugen eines aus magnetisierbaren Tintentröpfchen bestehenden Tintenstrahls mit Mitteln zum Auswählen und Ablenken ausgewählter Tintentröpfchen nach vorbestimmten Punkten auf einer Aufzeichnungsfläche sowie zum Abfangen nicht ausgewählter Tintentröpfchen, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einer Düse (12) unter Druck abgegebenen, über eine erste Bahn (22) nach einem Ablauf (16) gerichteten Tintentröpfchen wahlweise durch einen Selektormagneten (20) in eine zweite, an dem Ablauf vorbei gerichtete Bahn auslenkbar sind, daß ferner ein erstes Ablenkjoch (30) vorgesehen ist, das mindestens einem Teil der Tintentröpfchen eine Ablenkung längs einer von zwei zu dem Tintenstrahl orthogonalen Achsen erteilt, wodurch diese abgelenkten Tintentröpfchen ausgewählten Bahnen folgen,

daß zwischen dem ersten Ablenkjoch (30) und dem Ablauf (16) ein zweites Ablenkjoch (32) für eine Ablenkung in Richtung der zweiten zu dem Tintenstrahl und der ersten Achse orthogonalen Achse angeordnet ist, wodurch die längs der zweiten Bahn (24) laufenden ausgewählten Tintentröpfchen längs der zweiten Achse (x) abgelenkt werden, womit die tatsächliche Flugbahn der ausgewählten Tintentröpfchen durch die Ablenkung längs der beiden orthogonalen Achsen bestimmt ist, und daß die Polschuhe (34, 36) des zweiten AblenkJoches (32) so angeordnet und aufgebaut sind, daß die längs der ersten Bahn (22) liegenden, nicht ausgewählten Tintentröpfchen bei ihrem Flug nach dem Ablauf (16) nicht am Erreichen des Ablaufs gehindert werden.

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ORIGINAL .NSPECTED

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2. Tintenstrahldrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe (34, 36) des zweiten Ablenkjochs (32) so geformt sind, daß sich die Kraftlinien des dadurch erzeugten Magnetfeldes im allgemeinen parallel zu der zweiten Bahn (24) der ausgewählten Tintentröpfchen erstrecken und daß die Stärke dieses Magnetfeldes in den von den nicht ausgelenkten Tintentröpfchen (26) durchlaufenen Bereichen dagegen im Vergleich mit der Feldstärke in den von den ausgewählten Tintentröpfchen (28) durchlaufenen Bereichen vernachlässigbar klein ist.
3. Tintenstrahldrucker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe (34, 36) des zweiten Ablenkjoches (32) mit einem Abstand von und parallel zu der zweiten Bahn (24) angeordnet sind.
4. Tintenstrahldrucker nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Selektormagneten (20) die zum Drucken ausgewählten Tintentröpfchen (28) längs einer Bahn (24) und die nicht zum Drucken ausgewählten Tintentröpfchen (26) längs einer zweiten Bahn (22) ausrichtbar sind.

YO 976 019

809825/0636