DE2856581C2

DE2856581C2 - Verfahren zum schlaglosen Drucken und Schlaglosdrucker zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2856581C2
Application number: DE2856581A
Authority: DE
Inventors: Aquilino Dr. Pavonne Turin/Turino Barbero; Pierangelo Chivasso Turin/Turino Berruti; Michele Brosso Turin/Turino Bovio; Walter Ivrea Turin/Turino Gillone
Original assignee: Ing C Olivetti and C SpA
Current assignee: Telecom Italia SpA
Priority date: 1977-12-28
Filing date: 1978-12-22
Publication date: 1986-10-16
Also published as: FR2413217A1; GB2058673A; FR2470006B1; GB2014514B; JPS5743891A; US4332487A; HK43882A; US4238807A; SG45582G; JPS54109843A; DE2858242C2; IT1116334B; DE2857813C2; JPS5843026B2; US4349829A; JPS597584B2; JPS5746891A; DE2856581A1; GB2014514A; FR2470006A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum schlaglosen Drucken gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Außerdem betrifft die Erfindung einen Schlaglosdrucker zur Durchführung dieses Verfahrens.

Es sind Vorrichtungen bekannt, bei denen die Tropfenausstoßung durch das Anlegen eines Spannungsunterschiedes zwischen der leitenden flüssigen Druckfarbe und der Mündung der Düse bewirkt wird (US-PS 58 406).

so Bei dem in der CH-PS 4 28 793 anhand der Fig. 5 beschriebenen Tintenstrahldrucker werden die Tröpfchen für einen kontinuierlichen Druckfarbenstrahl von einem Wechselspannungsfeld zwischen der Düse und einer Buchse, die koaxial zur Düse verläuft und zwisehen der Düse und dem Papier liegt, synchron erzeugt. Bei einem aus der DE-OS 24 31 159 bekannt gewordenen Fluidschreiber ist eine Vielzahl von leitenden Behältern für flüssige Druckfarbe mit einer gemeinsamen Spannungsimpulsquelle verbunden, die mit einer gemeinsamen Elektrode hinter dem Papier zusammenwirken, um für jede Düse ein elektrostatisches Feld zu schaffen.

Eines der bei den vorerwähnten bekannten Vorrichtungen auftretenden Probleme besteht darin, daß die flüssige Druckfarbe die Düse verkrustet und diese schließlich im Laufe der Zeit verstopft. Durch die Wahl spezieller Druckfarben auf Wasserbasis läßt sich das Problem des Verkrustens nicht vollständig lösen.

In der US-PS 21 73 741 ist auch ein elektrostatischer Aufzeichnungsmechanismus in Form eines Schreibstifts vorgeschlagen worden, bei dem die Druckfarbenpartikel von dem elektrostatischen Feld zwischen dem das Papier berührenden Schreibstift und der Schreibwalze vorwärtsgetrieben werden.

Schließlich ist aus der DE-AS 23 39 852 eine elektrostatische Druckvorrichtung bekannt, die von einem erneuerbaren Band Gebrauch macht, das ein Metallnetz und einzelne Elektroden berührt, weshalb sie zum Strahldrucken ungeeignet ist

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei denen Druckfarbenpartikel wahlweise von einer Düse ausgestoßen werden, wobei anstelle eines einfachen statischen Feldes die Erosion mit einer Spannung erfolgt, die ausreicht, um die Farbpartikel aus der Druckfarbe zu erodieren.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen erfindunfsgemäß die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Verfahrensschritte und die in Anspruch 3 angegebenen Merkmale eines zur Durchführung dieses Verfahrens besonders geeigneten Schlaglosdruckers.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen eines erfindungsgemäß ausgebildeten Schlaglosdruckers näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schlaglosdrukkers;

F i g. 2 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schlaglosdrukkers;

F i g. 3 eine perspektivische Ansicht eines von einem erfindungsgemäßen Drucker Gebrauch machenden Seriendruckers.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, besteht das Druckwerk 10 aus einem Hohlzylinder 11 aus elektrisch isolierendem Material wie Glas, Kermaik oder in Wärme aushärtendem Harz, der an einem Ende durch eine Wand 12 abschließt, in deren Mitte eine sich nach innen erweiternde Düse 13 mit einem Durchmesser in der Größenordnung von Vio eines Millimeters ausgebildet ist, so daß sie einen im wesentlichen kegelstumpfförmigen Längsschnitt annimmt.

Auf ihrer Außenfläche 14 besitzt die Wand 12 einen kreisförmigen Vorsprung 15 in Übereinstimmung mit der Düse 13.

Eine in der Mitte eine Bohrung 17 aufweisende kreisförmige Elektrode 16 ist auf der Außenfläche 14 und dem kreisförmigen Vorsprung 15 derart ange-Vacht, daß die Bohrung 17 konzentrisch mit der Düse 13 verläuft. Die kreisförmige Elektrode 16 kann mittels einer Metallisierung der Wandaußenfläche 14 erhalten werden.

Im Inneren des Hohlzylinders 11 ist ein zylindrischer Stab 19 aus elektrisch leitender Durckfarbe angebracht, dessen Durchmesser etwas kleiner als der Innendurchmesser der AufnähiTieeiiif!CHtUn" 11 i^e* ⁱⁱⁿ^ H*»r Hnmh ein Verdichten von Rußschwarz (80% —95%) mit einem Bindemittel (5%—20%) wie verschiedene Wachsarten, Fettsäuren, Paraffine, Zelluloseharze und Glykole erhalten wird. Ein Ende 19a des Stabes 19 wird gegen die Wand 12 durch die Wirkung einer Feder 20 gedrückt, die zwischen dem gegenüberliegenden Ende 19f> des Stabes 19 und einer metallenen Elektrode 22 zusam-10

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mengedrückt ist, die an der Aufnahmeeinrichtung 11, beispielsweise als Stopfen in dieselbe eingesetzt, abnehmbar befestigt werden kann.

Die kreisförmige Elektrode 16 ist mit dem positiven Pol einer Impulsgeneratoreinrichtung 23 über eine Unterbrecherschaltung 24 verbunden. Die feste Druckfarbe 19 ist mit dem negativen Pol der Impulsgeneratoreinrichtung 23 über die Elektrode 22 und die Feder 20 verbunden.

Dadurch, daß zwischen den beiden Elektroden 16 und 22 ein Spannungsunterschied in der Größenordnung von 4 000 V mittels einer Aktivierung der Unterbrecherschaltung 24 angelegt wird, findet eine Erosion von Druckfarbenpartikeln von der Oberfläche 19a des Stabes her statt, und diese werden über die Düse 13 in Richtung auf einen sich in einer Entfernung von 03 bis 5 mm befindlichen Aufzeichnungsbogen 25 ausgestoßen und bilden auf ihm einen ausreichend klaren und scharf umrissenen schwarzen Punkt.

Dieses Phänomen läßt sich physikalisch nicht genau erklären; es liegt aber aller Wahrscheinlichkeit nach in der Bildung eines Lichtbogens zwischen der Oberfläche 19a des Druckfarbstabes 19 und der Elektrode 16 mit einer daraus folgenden Beförderung der Druckfarbe auf die Elektrode 16 zu und wegen der Düse 13 in Richtung auf den Aufzeichnungsbogen 25 begründet; eine Begleitwirkung besteht wahrscheinlich darin, daß aufgrund des Zusammenbruchs des Luftdielektrikums in der konischen Düse 13, der eine derartige Druckwelle im Inneren der Bohrung und in dem benachbarten Flächenbereich im Inneren der Aufnahmeeinrichtung hervorruft, daß die erodierten Partikel gegen den Aufzeichnungsbogen 25 »geschlossen« werden und die Düse 13 ständig frei von Verkrustungen gehalten wird. Die Überzeugung, daß die Ursache für das Phänomen vorwiegend auf den Lichtbogen zurückzuführen ist, wird dadurch erhärtet, daß beim Umkehren der Polaritäten der vorerwähnten Verbindung (d. h. bei Verbindung des positiven Pols mit dem Druckfarbstab) das Phänomen sich nicht in vollem Ausmaß zeigt In der Tat ist es zum Bilden des Lichtbogens erforderlich, daß die Kathode aufgeheizt wird, und dies geschieht nicht, wenn sich die Kathode, statt an der festen Druckfarbe, an der metallenen Elektrode 16 befindet.

Überraschenderweise bewirkt die Polaritätsumkehrung andererseits ein Phänomen des Zurücksaugens der auf dem Aufzeichnungsbogen abgelagerten Partikel auf die Düse 13 zu mit wenigstens teilweiser Löschung eines zuvor gedruckten Punktes.·

Wenn von einer ebenen Oberfläche 19a ausgegangen wird, ist die Erosion des Stabes 19 wenigstens zu Anfang über die gesamte Oberfläche nicht gleichförmig, sondern in der Mitte stärker, und fällt gleichmäßig auf die Ränder zu ab, und nach einer erhöhten Anzahl von Entladungen nimmt daher die Oberfläche 19a, wie aus F i g. 1 hervorgeht, die Form einer Kugelschale an.

Für ein ordnungsgemäßes Funktionieren der Vorrichtung ist es notwendig, daß die Erosion auch an den Stellen stattfindet, wo die gekrümmte Oberfläche 19a gegen die Wand 12 anliegt, so daß neue Druckfarbe mittels einer durch die Feder 20 hervorgerufenen gleitenden Tätigkeit des Stabes 19 zugeführt werden kann.

Es wurde festgestellt, daß bei einem durchschnittlichen Durchmesser der Bohrung von 0,1 mm bis 0,3 mm und einer Länge der Bohrung von 0,6 mm bis 1,5 mm, bei einem Durchmesser des Stabes von 2 mm bis 3 mm und bei einer von der Feder angelegten Kraft von 200 g bis 500 g die Zufuhr der Druckfarbe regelmäßig erfolgt

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und die Wiederholbarkeit des gedruckten Punktes gewährleistet ist

Optimale Ergebnisse werden mit den vorerwähnten Abmessungen erzielt, indem zwischen den Elektroden 16 und 22 ein gepulster Spannungsunterschied in der Größenordnung von 4 000 V mit einer Dauer Td zwischen 1 und 200 \is und einer Wellenform angelegt wird, die im wesentlichen der in Fig.5d dargestellten entspricht, bei der V₁ ■ « 4 000 und V_e = 2 500-3 000 V ist.

Mit diesen Werten wurde eine Druckgeschwindigkeit von 5 000 Punkten pro Sekunde mit guter visueller Wahrnehmbarkeit des gedruckten Punktes erreicht.

Die Stellung und die Form der Elektrode 16 haben keine Auswirkung auf den Betrieb der Vorrichtung, und es wurden tatsächlich auch gute Ergebnisse mit der Vorrichtung in F i g. 2 erzielt, bei der die zweite Elektrode 16 hinter dem Aufzeichnungsbogen 25 angeordnet ist, wobei die Entfernung zwischen Düse und Aufzeichnungsbogen immer noch in der Größenordnung von 0,5 mm bis 1 mm liegt Andererseits tritt bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel das Phänomen des Löschens des gedruckten Punktes durch eine Umkehrung der Polarität zwischen den beiden Elektroden 16 und 22 stärker hervor.

Das vorstehend beschriebene Druckwerk besteht aus einem preiswerten Druckkopf 10, der vorteilhafterweise bei Serien-, Serien-Parallel- und alphanumerischen Paralleldruckern für Büromaschinen und außerdem für graphische Zeichengeräte und Faksimileanwendungen Verwendung finden kann. F i g. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Seriendruckers, der von dem Druckwerk oder -kopf 10 Gebrauch macht

Zwei Druckköpfe 10a, 106 sind auf einem endlosen Band 35 angebracht das um Zahnräder 38 und 39 herumläuft, so daß die Trume 35a und 356 des Bandes parallel zur Druckzeile des Aufzeichnungsbogens 25 verlaufen, der um eine Schreibwalze 40 geführt ist, die durch Elementarzeilenschaltungen über einen Schrittschaltmotor 41 weitergeschaltet wird. Das endlose Band 35 wird zwecks Drehens im Uhrzeigersinn (in Fig.3) bei gleichbleibender Geschwindigkeit durch einen Gleichstrommotor 42 angetrieben.

Die Elektrode 16 jedes der Köpfe 10a und 106 ist über das Band 35 mit der Erde verbunden. Parallel zu dem oberen Trum 35a des Bandes 35 ist ein Metallstreifen 45 angebracht der in einer Steuerlogikeinheit 69 über eine Erregerschaltung mit dem negativen Pol einer Impulsgeneratoreinrichtung verbunden ist deren positiver Pol geerdet ist

Die Köpfe 10a und 106 sind auf dem Band 35 im gleichen Abstand voneinander angeordnet so daß, wenn sich einer am linken Ende des Trums 35a befindet der andere am rechten Ende des Trums 356 ist

Jeder der von dem Band 35 transportierten Köpfe 10a und 106 bewegt sich in dem oberen Trum 35a mit der hinteren Elektrode 22 wengie Millimeter im Abstand von dem Metallstreifen 45, und es besteht keine metallene Verbindung zwischen dem Streifen 45 und der Elektrode 22. Die Impulse werden durch den Streifen 45 auf die Elektrode 22 unter Zwischenwirkung eines Lichtbogens über das Luftdielektrikum übertragen.

Auf den Bandtrumen 35a, 356 ist außerdem eine Vielzahl von Nuten 58a, 59a und 586, 596 ausgebildet die jeweils durch Fotozellensensoren 60 bzw. 61 festgestellt werden können. es

Die Nuten 59a und 596 folgen jeweils den Druckwerken 10a und 106 in der Bewegungsrichtung des Bandes 35 und bewirken das Schicken von Abtastsignalen auf die Steuereinheit 69 unter Zwischenwirkung des Sensors 60, wobei die Abtastsignale die Druckstellen für jeden Punkt entlang der Druckzeile bestimmen können. Die erste Nut 58a und 586 jedes Trums wird von dem Fotozellensensor 61 festgestellt, der auf die Steuereinheit ein Signal schickt, das den Beginn des Drückens einer neuen Punktzeile freigibt und das die Ausführung eines Elementarzeilenschaltvorgangs der Schreibwalze 40 über den Schrittschaltmotor 41 befiehlt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum schlaglosen Drucken auf einen elektrisch isolierenden Aufzeichnungsträger unter Verwendung trockener, elektrisch leitender Druckfarbenpartikel, bei dem die Druckfarbenpartikel aus einer Druckfarbenaufnahmeeinrichtung über eine dem Aufzeichnungsbogen zugewandte und eng benachbarte Düse ausgestoßen werden unter der Wirkung elektrischer Impulse, die an eine erste, die Druckfarbe berührende Elektrode und an eine zweite außerhalb der Druckfarbenaufnahmeeinrichtung vor der Düse angeordnete Elektrode gelegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem mit der ersten Elektrode in Verbindung stehenden festen Stab aus Farbpartikeln und der zweiten Elektrode eine ausreichend hohe Spannung angelegt wird, um das Luftdielektrikum zwischen dem Stab aus Farbpartikeln und der zweiten Elektrode zum Zusammenbruch zu bringen und eine entsprechende elektrische Entladung zum Erodieren von Druckfarbenpartikeln aus dem Stab und zum Bewirken ihrer Übertragung über die Düse auf den Aufzeichnungsbogen hervorzurufen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Form eines Stabes aufweisende Druckfarbenblock in die Druckfarbenaufnahmeeinrichtung eingepaßt ist und auf die Stirnwand zu nachgiebig beaufschlagt wird, um eine abgegrenzte geschlossene Kammer zwischen dem Ende des Stabes und der Düse zu bilden, so daß durch die elektrische Entladung in der Kammer die Temperatur zunimmt und dadurch die Ausstoßgeschwindigkeit der erodierenden Druckfarbenpartikel erhöht wird.

3. Schlaglosdrucker zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfarbe die Form eines Stabes (19) aus fester Druckfarbe hat, der aus einem verdichteten Gemisch aus Pigmentpartikeln und einem Bindemittel besteht und in der Aufnahmeeinrichtung (11) mit einem Ende in der Nähe der Düse (13) gelagert ist, wobei die Spannungsunterschiedsimpulse von einer mit der Elektrode (22) verbundenen Impulsgeneratoreinrichtung (23) hervorgerufen werden, die zum Erzeugen einer ausreichenden Hochspannung entlang der Düse wahlweise aktiviert wird, um die Bindewirkung des Bindemittels auf die festen Druckfarbenpartikel des Stabes (19) in der Nähe der Düse (22) zum Bewirken einer Erosion zu überwinden, um sie durch die Düse auszustoßen und um sie geradlinig auf den Bogen (25) zu zu bewegen, wobei die Spannung ausreicht, um einen Lichtbogen zwischen dem Stab (19) und der zweiten Elektrode (16) zu erzeugen.

4. Schlaglosdrucker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeeinrichtung (11) eine Kammer in der Nähe und in Verbindung mit der Düse (13) sowie eine Einrichtung (20) zum Drücken des Stabes (19) in der Kammer auf die Düse zu aufweist.

5. Schlaglosdrucker nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode (16) ringförmig und koaxial zur Düse (13) und außerhalb derselben in Berührung mit der Aufnahmeeinrichtung (11) in einem Bereich zwischen der Düse (13) und dem Bogen (25) angebracht ist.

6. Schlaglosdrucker nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode (16) hinter dem Aufzeichnungsbogen (25) liegt.

7. Schlaglosdrucker nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß die erste Elektrode (22) mit dem negativen Pol der Generatoreinrichtung (23) und die zweite Elektrode (16) mit dem positiven Pol der Generatoreinrichtung verbunden ist.

8. Schlaglosdrucker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus 80 bis 95% Pigmentpartikel und 20 bis 5% Bindemittel gebildet ist

9. Schlaglosdrucker nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet daß die leitende feste Druckfarbe aus einem verdichteten Gemisch ausStearinsäure und Rußschwarz besteht

10. Schlaglosdrucker nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß die Entfernung der Düse (13) von dem Aufzeichnungsbogen (25) im Bereich von 0,5 mm bis 1 mm liegt

11. Schlaglosdrucker nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Düse (13) im Bereich von 0,1 mm bis 0,5 mm und der Durchmesser des Stabes (12) zwischen 2 mm bis 3 mm liegt.

12. Schlaglosdrucker nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsunterschied eine Spitze in der Größenordnung von 4 000 V erreicht

13. Schlaglosdrucker nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Betrieb ein eine Dauer zwisehen 1 und 200 μβ aufweisender gepulster Spannungsunterschied mit einer ersten Spitze in der Größenordnung von 4 000 V angelegt wird, dem ein Abfall auf einen Wert zwischen 2 500 und 3 000 V folgt, der über einen folgenden Abschnitt der Dauer des Impulses aufrechterhalten wird und auf Null am Ende des Impulses abfällt.