DE2928730A1

DE2928730A1 - Matrix ink jet printer - has array of nozzles with discharge controlled by anode and cathode pairs

Info

Publication number: DE2928730A1
Application number: DE19792928730
Authority: DE
Inventors: Fritz Renneberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-07-17
Filing date: 1979-07-17
Publication date: 1981-01-22

Abstract

The matrix printing device is provided with arrays of nozzles, the discharge of droplets from any nozzle (3) being controlled by a carefully sized cathode (5) and anode (4) located adjacently. The nozzle is of predetermined size such that with fluid of a given viscosity, no discharge results when voltage is not applied across the anode and cathode. All anode and cathode pairs in the matrix arrangement are coupled to a voltage source over a switch. Combinational activation of the switch permits character matrix printing.

Description

Matrix - Spritzvorrichtung Matrix spray device

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufbringen von Tröpfchen gefärbter Flüssigkeit, vorzugsweise Tinte, auf ein Aufzeichnungsmedium.The invention relates to a device for applying droplets colored liquid, preferably ink, onto a recording medium.

Es ist bekannt, daß sogenannte Matrix-Drucker Schriftzeichen oder Symbole punktförmig mittels Drucknadeln oder Druckkämmen, d.h. schwingungsfähigen Systemen, die elektronisch gesteuert auf ein Farbband treffen, über dieses eine Matrix auf einem Aufzeichnungsträger erzeugen können.It is known that so-called matrix printer characters or Symbols punctiform by means of pressure pins or pressure combs, i.e. vibrating Systems that hit an ink ribbon electronically controlled via this one Can generate matrix on a recording medium.

Diese Systeme haben den Vorteil, daß mit ihnen mehrere Durchschläge mit einem Druck, ähnlich wie bei einer herkömmlichen Schreibmaschine, erzeugt werden können; sie haben jedoch den Nachteil, daß verhältnismässig große mechanische Massen bewegt werden müssen.These systems have the advantage of having multiple copies with them with a pressure, similar to a conventional typewriter, can be generated can; however, they have the disadvantage that relatively large mechanical masses have to be moved.

für Anwendungen, bei denen man mit nur einem Nutzen auskommt oder bei denen es rechtlich zulässig ist, daß der gleiche ext mehrmals hintereinander erzeugt wird, sind Systeme entwickelt worden, bei denen die Matrix, d.h. das zur Erzeugung eines Schriftzeichenu oder eines Symbols nötige Punktraster durch sogenannte Tintenspritzer erzeugt wird.for applications where you can get by with only one use or where it is legally permissible that the same ext several times in a row is generated, systems have been developed in which the matrix, i.e. the for Generation of a character or a symbol necessary point grids by so-called Ink splash is generated.

Diese sogenannten Tintenspritzer kann man nach ihrem Arbeitsverfahren in zwei große Gruppen einteilen.These so-called ink splashes can be found according to their working method divide into two large groups.

Bei der ersten Gruppe, wie z.B. in der Offenlegungsschrift 2137792 beschrieben, werden kontinuierlich Tröpfchen gebildet, die mit einer bestimmten luggeschwindigkeit beaufschlagt Spannungsfelder durchfliegen, in denen sie entsprechend der zu erzeugenden Matrix oder bei Nichtverwendung in einen Auffangbehälter außerhalb des zu erzeugenden Schriftzeichens abgelenkt werden; diese Systeme verwenden meist nur eine Düse. Da der Blutweg eines Tröpfchens im Vergleich zum Punktabstand der Matrix sehr groß ist, werden zur Erzeugung eines guten Schriftbildes sehr hohe Anforderungen an die Steuerungen des gesamten Systems gestellt.In the first group, such as in laid-open specification 2137792 described, droplets are continuously formed with a certain The peeping speed is applied to areas of tension in which they fly accordingly the matrix to be generated or, if not in use, in a collecting container be distracted outside of the character to be generated; use these systems mostly just one nozzle. Because the blood path of a droplet versus point spacing the matrix is very large, very tall ones are used to produce a good typeface Requirements placed on the controls of the entire system.

Bei der zweiten Gruppe handelt es sich um Systeme, die nur die für das entsprechende Zeichen benötigten Tröpfchen bilden ; ein solches System ist z.B. in der Offenlegungsschrift 2455019 beschrieben.The second group consists of systems that are only used for form the corresponding character required droplets; such a system is e.g. in laid-open specification 2455019.

Diese Systeme benützen meist mehrere Düsen, die in der Regel ähnlich angeordnet sind wie die Drucknadeln oder Druckkämme der eingangs angeführten Matrix-Drucker.These systems mostly use multiple nozzles, which are usually similar are arranged like the print needles or print combs of the matrix printer mentioned above.

Diese Systeme benötigen entweder Tinten mit einer bestimmten Leitfähigkeit um durch impulsförmig angelegte elektrische Felder Tröpfchen zu erzeugen oder es werden durch elektromechanische Einrichtungen Tröpfchen durch Melkprozesse, z.B. über den Piezo-Effekt, erzeugt.These systems either require inks with a certain conductivity to generate droplets by pulsed electrical fields or es droplets are generated by electromechanical devices through milking processes, e.g. via the piezo effect.

Alle hier beschriebenen Systeme sind grundsätzlich in ähnlichen Transporteinrichtungen installiert, d.h. der Druckkopf, die Düse oder die düsentragende Einheit machen eine Relativ-Bewegung gegenüber dem Aufzeichnungsträger in Abhängigkeit von der Druck- oder Impulsfrequenz und bei beendeter Schreibzeile der Aufzeichnungsträger eine Zeilenschaltung.All systems described here are basically in similar transport facilities installed, i.e. make the printhead, the nozzle or the nozzle-carrying unit a relative movement with respect to the recording medium as a function of the Print or pulse frequency and, when the writing line is finished, the recording medium a carriage return.

Die vorliegende Erfindung ist der zweiten Gruppe der vorher besciebenen Tintenspritzer zuzurechnen. Sinn und Zweck der Erfindung ist es, durch einfachen Aufbau ohne Verwendung von speziell aufbereiteten Sonderflüssigkeiten zu den gewünschten Zeichen auf dem Informationsträger zu kommen.The present invention is in the second group of those previously discussed Attributable to ink splash. The whole purpose of the invention is through simple Build up to the desired level without the use of specially prepared special fluids Signs on the information carrier to come.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, mit der Tröpfchen einer Flüssigkeit auf ein Aufzeichnungsmedium aufgebracht werden können. Insbesondere sollen diese Tröpfchen, die aus einer oder einer ganzen Reihe von Düsen elektronisch gesteuert und ausgewählt in Abhängigkeit der Relativbewegung des Düsenkopfes zum Aufzeichnungsmedium oder zu dem zu markierenden Gegenstand austreten, der lesbaren oder bildhaften Information oder zur Erzeugung von elektronisch vorbestimmten Gebilden dienen, wobei grundsätzlich nur die für das Schriftbild, Bild oder Gebilde benötigten Tröpfchen erzeugt werden.The invention relates to a device with which droplets of a liquid can be applied to a recording medium. In particular, these Droplets coming from one or a whole series of nozzles are electronically controlled and selected as a function of the relative movement of the nozzle head to the recording medium or exit to the object to be marked, the legible or pictorial information or serve to generate electronically predetermined structures, in principle only the droplets required for the typeface, image or structure are generated.

Den grundsätzlichen Aufbau zur Erzeugung von Tröpfchen nach der Art der vorliegenden Erfindung zeigt Figur 1.The basic structure for generating droplets according to Art of the present invention is shown in FIG.

In den Flüssigkeitsbehälter 1 ist die Flüssigkeit 2 eingebracht, die bis an den Ausgang der Düse 3 steht.In the liquid container 1, the liquid 2 is introduced, which until it reaches the outlet of nozzle 3.

Im Bereich der Düse 3 sind versetzt gegenüberstehend die Anode 4 und Kathode 5 angeordnet.In the area of the nozzle 3, the anode 4 and are offset opposite one another Cathode 5 arranged.

Die Anode 4 und Kathode 5 müssen etwa dem Durchmesser oder Querschnitt der Düse 3 entsprechen; einige Ausführungsbeispiele zeigen die Figuren 2, 2a und 2b; bei diesen Bildern ist der Flüssigkeitsbehälter 1 im Düsen bereich 3 in der Stufung der Anode 4 und Kathode 5 geschnitten gezeichnet.The anode 4 and cathode 5 must have approximately the same diameter or cross section correspond to the nozzle 3; some exemplary embodiments are shown in FIGS. 2, 2a and 2 B; In these pictures, the liquid container 1 is in the nozzle area 3 in the Gradation of the anode 4 and cathode 5 drawn cut.

Beim Übergang eines Spannungsimpulses von Anode 4 nach Kathode 5 wird die in der Düse 3 befindliche Flüssigkeit 2 durchtrennt und zumindest ein Teil der unterhalb einer gedachten Verbindungslinie zwischen Anode 4 und Kathode 5 befindlichen Flüssigkeit zum Austritt aus der Düse 7 in Richtung auf den Aufzeichnungsträger 6 gezwungen. Der Versatz von Anode 4 und Kathode 5, bei dem es wichtig ist, daß die Kathode 5 näher zum Düsenaustritt in Richtung Aufzeichungsträger plaziert ist wie die Anode 4, bewirkt, daß Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter 1 in die Düse 3 nachgesaugt wird.When a voltage pulse passes from anode 4 to cathode 5 the liquid 2 located in the nozzle 3 and at least part of the located below an imaginary connecting line between anode 4 and cathode 5 Liquid to exit from the nozzle 7 in the direction of the recording medium 6 forced. The offset of anode 4 and cathode 5 where it is important that the cathode 5 is placed closer to the nozzle outlet in the direction of the recording medium like the anode 4, causes liquid from the liquid container 1 into the Nozzle 3 is sucked up.

Im Bereich 3, also im Bereich der Düse oder der Düsen müssen das Material und der Durchmesser oder die Öffnungsgröße so gewählt werden, daß die Flüssigkeit nur be-m Übergang einer Imp1lls3pansung von Anode 4 nach Kathode 5 in Richtung auf das Aufzeichnungsmedium 6 transportiert wird, sonst aber mit Sicherheit aus dem Bereich der Düse 3 in Richtung auf das Aufzeichnungsmedium nicht austritt. Die Anode 4 und die Kathode 5 müssen entsprechend der verwendeten elektrischen Spannungen gut voneinander isoliert sein.In area 3, i.e. in the area of the nozzle or nozzles, the material and the diameter or opening size can be chosen so that the liquid only at the transition of an impulse voltage from anode 4 to cathode 5 in the direction of the recording medium 6 is transported, but otherwise with certainty from the Area of the nozzle 3 in the direction of the recording medium does not emerge. The anode 4 and the cathode 5 must correspond to the electrical voltages used be well isolated from each other.

Eine Anordnung mit mehreren Düsen zeigt Figur 3, dabei kann der Abstand der Düsen zueinander dem Abstand der Matrix-Punkte entsprechen. In dieser Schnittzeichnung sind die Kathoden 5 dick gezeichnet; die in dieser Figur eigentlich nicht sichtbaren Anoden 4 als dünne Kreise angedeutet. Einige Tröpfchen sind auf dem Wege von der Düse zum Aufzeichnungsträger 6 mit eingezeichnet. Je nach elektronischer Schaltungsart ist es sinnvoll, die Kathoden 5 untereinander zu verbinden, Figur 3a, oder alle Anoden 4 untereinander zu verbinden, Figur 3b.An arrangement with several nozzles is shown in FIG of the nozzles correspond to the spacing of the matrix points. In this sectional drawing the cathodes 5 are drawn thick; those actually not visible in this figure Anodes 4 indicated as thin circles. Some droplets are on the way from the Nozzle for recording medium 6 is also shown. Depending on the type of electronic circuit it makes sense to connect the cathodes 5 to one another, FIG. 3a, or all of them To connect anodes 4 to one another, Figure 3b.

Die 2iU verwendende Spannung zum Trennen der flüssigkeit und damit zum Erzeugen der Tröpfchen ist abhängig von der Besonderheit der Flüssigkeit, z.B. seiner Viskosität usw.The voltage using 2iU to separate the liquid and thus for generating the droplets depends on the particularity of the liquid, e.g. its viscosity, etc.

Mit dieser Spannung kann aber auch bei gleichem Düsen » die Tröpfchengröße etwas variiert werden. Die Tröpfchengröße kann außerdem bei gleichem Düsendurchmesser durch eine zweite Reihe von Kathoden 5 bei Schaltungsart nach Figur 3a oder eine zweite Reihe von Anoden 4 bei Schaltungsart nach Figur 3b verändert werden.With this voltage, however, even with the same nozzle, »the droplet size can be varied somewhat. The droplet size can also be given the same nozzle diameter by a second row of cathodes 5 in the circuit type according to Figure 3a or a second row of anodes 4 can be changed in the circuit type according to FIG. 3b.

Figur 4/4a als Schnittzeichnung. Welche Kathodenreihe 5 oder Anodenreihe 4 verwendet werden soll, ist durch einen Umschalter 7 sehr einfach wählbar.Figure 4 / 4a as a sectional drawing. Which cathode row 5 or anode row 4 is to be used can be selected very easily by means of a switch 7.

Der in Figur 3 gezeigte Aufbau eignet sich aufgrund der Ausbildung des Flüssigkeitsbehälters 1 nur für einen Betrieb mit horizontal laufendem Aufzeichnungsmedium 6.The structure shown in Figure 3 is suitable due to the training of the liquid container 1 only for operation with the recording medium running horizontally 6th

Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der jedoch die Lage des Aufzeichnungsmediums 6 und die Lage des Flüssigkeitsbehälters 1 nur zueinander in Beziehung stehen müssen, zur Lage in Bezug auf den Erdmittelpunkt jedoch frei sind, wenn dafür gesorgt wird, daß der Flüssigkeitsvorratsbehälter 9, z.B. durch einen Schlauch 8, mit dem Flüssigkeitsbehälter 1 verbunden ist und der Flüssigkeitsvorrat sbenält er 9 im Druckniveau über dem Blüssigkeitsbehälter 1 steht.Figure 5 shows a further embodiment of the invention in which however, the location of the recording medium 6 and the location of the liquid container 1 only need to be related to each other, to the position in relation to the center of the earth but are free if it is ensured that the liquid reservoir 9, e.g. by a hose 8 to which the liquid container 1 is connected and which The liquid supply sbenält it 9 is in the pressure level above the liquid container 1.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

- Pater.tanspríiche 1) device for generating and controllable application of liquid droplets, e.g. ink droplets, onto an information carrier, thereby characterized in that one or a plurality of a liquid container 1 Nozzles 3 go out, each of which in front of the liquid outlet in the direction of the information carrier an anode 4 and a cathode 5 offset opposite one another, the cathode closer to the liquid outlet opening as the anode, are arranged and that the in the Nozzle 3 or the nozzles 3 located liquid column by means of pulsed applied Voltage separated, thus formed and transported as droplets; those of the Liquid column separated amount of liquid as droplets on the information carrier 6 brought and at the same time the liquid column by the same amount from the liquid container 1 is tightened.

2) Device according to claim 1, characterized in that anode-4 and cathode 5 are electrically isolated from one another, the nozzle material 3 electrically must not be conductive and that the liquid 2 in the nozzle or nozzles 7 through the applied pulse voltages must be separable, i.e. not conductive needs to be.

3) Device according to claims 1 and 2, characterized in that that the diameter or the width of the anode 4 and the cathode 5 are equal to or about are equal to the diameter or the width of the nozzle 3.

4) Device according to claims 1 to 3, characterized in that that the droplet size by changing the voltage impulses and or by switching changed to the other row of cathodes, Figure 4, or anodes, Figure 4a can be.