DE3019012C2 - Farbstrahldrucker - Google Patents

Description

dadurch gekennzeichnet, daß

f) die Vorderwand (42) des Behälters zwei parallel zueinander verlaufende, spaltförmige, kapillare Ausstoßöffnungen (43,44) aufweist, daß

g) in den spaltförmigen Ausstoßöffnungen (43,44) die Nadelelektroden (46,47), deren Spitzen etwas über die Vorderwand (42) des Behälters hinaus vorstehen, eng nebeneinander angeordnet sind,

h) die Druckfarbe einen hohen elektrischen Widerstand hat und daß

i) die beiden Reihen von Nadelelektroden (46,47) versetzt zueinander angeot-: jiet sind.

Die Erfindung betrifft einen Farbstrahldrucker der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Gattung.

Aus der DE-OS 24 31 159 ist ein Farbstrahldrucker bekannt, der mehrere kapillare Ausstoßöffnungen für die Druckfarbe aufweist; in diesen Ausstoßöffnungen wird die Druckfarbe durch die Kapillarkräfte gehalten. Unter der Einwirkung eines elektrostatischen Feldes werden jedoch die Kapillarkräfte überwunden, so daß die Druckfarbe aus den Ausstoßöffnungen austreten kann. Die erforderlichen, elektrostatischen Kräfte werden durch ein elektrisches Feld erzeugt, das einerseits an die Ausstoßöffnungen und andererseits an eine Gegenelektrode angelegt wird.

Weiterhin geht aus dem Artikel »Hydraulic-Electrostatic Printer«, veröffentlicht im IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 13, No. 5, Oktober 1970, S. 1131,1132, ein Farbstrahldrucker mit einem Behälter für die Druckfarbe hervor, der kapillare Ausstoßöffnungen und zugeordnete Nadelelektroden aufweist. Der Aufzeichnungsträger durchläuft den Spalt zwischen der Stirnwand des Behälters mit den kapillaren Ausstoßöffnungen einerseits und Gegenelektroden andererseits. Die Druckfarbe wird durch elektrostatische Kräfte aus den kapillaren Ausstoßöffnungen ausgestoßen. Um die elektrischen Kräfte in der Mitte der Ausstoßöffnungen zu verbessern, kann die Nadelelektrode in der Mitte der kapillaren Ausstoßöffnungen angeordnet werden, die als zusätzliche Elektrode dient.

Ein Farbstrahldrucker der angegebenen Gattung geht aus dem Artikel »Nonimpact Printer«, veröffentlicht im IBM-Technical Disclosure Bulletin, Vol. 20, No. 7, Dezember 1977, S. 2814, 2815 hervor und weist einen Behälter für die Druckfarbe, in der Druckfarbe angeordnete Nadelelektroden, deren Spitzen mit Druckfarbe bedeckt sind, Gegenelektroden, eine Fördereinrichtung für den Transport eines Aufzeichnungsträgers durch den Spalt zwischen den Gegenelektroden und den Spitzen der Nadelelektroden sowie eine Steuereinrichtung für die Zuführung von Drucksignplen zu den Nadelelektroden und den Gegenelektroden auf.

Dabei wird ein nach oben offener Behälter für die Druckfarbe verwendet, in dem sich die Nadelelektroden befinden, die senkrecht nach oben über die Oberfläche der Druckfarbe hinaus ragen. Nachteilig ist hierbei der erforderliche, relativ große Abstand zwischen den einzelnen Nadelelektroden, so daß sich nur Aufzeichnungen mit geringer Auflösung ergeben.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Farbstrahldrucker der angegebenen Gattung zu schaffen, bei dem die Nadelelektroden einen geringeren Abstand voneinander haben und damit eine höhere Auflösung erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen darauf, daß keine zylindrischen, sondern spiJtförmige, kapillare Ausstoßöffnungen vorgesehen werden, in denen jeweils eine Reihe von Nadelelektroden so angeordnet ist, daß die mit Druckfarbe bedeckten Spitzen der Nadelelektroden etwas über die Vorderwand des Behälters hinaus vorstehen. Die Nadelelektroden können also in den spaltförmigen Ausstoßöffnungen nahe bei den Gegenelektroden angeordnet werden, so daß ein relativ geringes Potential für das Ausstoßen der Druckfarbe ausreicht. Dadurch können wiederum die einzelnen Nadelelektroden nahe beieinander in den Ausstoßöffnungen angeordnet werden, wodurch sich die Auflösung der erzeugten Druckzeichen verbessert. Die spaltförmigen Ausstoßöffnungen können eine relativ große Höhe haben, da die Druckfarbe durch ihre Oberflächenspannung zwischen den Nadelelektroden einerseits und den Rändern der Ausstoßöffnungen andererseits »fixiert« wird. Deshalb ist die Gefahr einer Verstopfung dieser relativ großen Ausstoßöffnungen sehr gering.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. I eine perspektivische Ansicht der Stirnwand des Behälters mit den spaltförmigen, kapillaren Ausstoßöffnungen,

K i g. 2 eine Schemadarstellung zur Erläuterung der Funktionsweise dieses Farbstrahldruckers, und
F i g. 3 den Schaltungsaufbau der Steuerung für diesen Farbstrahldrucker.

Der aus F i g. 1 ersichtliche Farbstrahldrucker 41 weist einen Behälter für die Druckfarbe mit einer Vorderwand 42 auf, die zwei parallel zueinander verlaufende, spaltförmige kapillare Ausstoßöffnungen 43,44 enthält. In der spaltförmigen Ausstoßöffnung 43 befinden sich Nadelelektroden 46 und in der spaltförmigen Ausstoßöffnung 44 Nadelelektroden 47. Die Nadclelcktroden 47 sind so versetzt in Bezug auf die Nadelclektroden 46 angeordnet, daß sich jede Nadelelektrode 47 in einem Abstand dl2 in Zeilenrichtung zu den benachbarten Nadelelektroden der anderen Ausstoßöffnung befindet. Dadurch wird der Abstand zwischen den benachbarten Nadelelektroden 46, 47 größer und damit ihre

gegenseitige Beeinflussung geringer. Außerdem kann wobei die Schreibgeschwindigkeit ohne Verringerung der Auflösung erhöht werden. et =

Das Grundprinzip eines solchen Farbstrahldruckers q ist aus F i g. 2 ersichtlich, wobei zur Vereinfachung der 5 E Darstellung nur eine einzige spaltförmige, kapillare Ausstoßöffnung 17 dargestellt ist Diese Ausstoßöffnung 17 befinde;, sich in der Vorderwand 14 eines gehäuseartigen Behälters 13 für die Druckfarbe eines Ausstoßkopfes 12 des Farbstrahldruckers 11. Dem Behälter 13 wird die Druckfarbe über einen Einlaß 16 von einer Förderpumpe (nicht dargestellt) mit niedrigem, konstantem Druck zugeführt

Die Nadelelektrode 18 ist so in der spaitförmigen Ausstoßöffnung 17 angeordnet daß das Ende 18a der Nadelelektrode 18 etwas über die Außenfläche der Vorderwand 14 hinaus vorsteht Die Druckfarbe bedeckt aufgrund der Kapillarwirkung die Nadelelektrode 18 einschließlich des Endes 18a, d h., die gesamte Nadelelektrode is einschließlich ihrer Spitze 18a wird durch die Druckfarbe benetzt ohne daß diese aus tier Ausstoßöffnung 17 austreten würde.

Die Vorderwand 14 oder zumindest der Teil der Vorderwand 14, der die Ausstoßöffnung 17 definiert, besteht aus einem Material mit niedriger Oberflächenspannung, beispielsweise aus Polytetrafluorethylen, insbesondere einem Kopolymer von 4- oder 6-Ethylenfluorid. Die Nadelelektroden 18 werden aus einem Material mit hoher Oberflächenspannung, wie beispielsweise Wolfram, hergestellt Dadurch haftet die Druckfarbe an 3" der Nadelelektrode 18 und nicht an der Wandung der Ausstoßöffnung 17. Der Druck der Druckfarbe in dem Behälter 13 wird so gewählt, daß die Druckfarbe in der Ausstoßöffnung 17 einen nach außen gewölbten, konvexen Meniskus bildet, der über die Ausstoßöffnung 17 hinaus vorsteht und das Ende 18a der Nadelelektrode 18 bedeckt; infolge der Oberflächenspannung kann jedoch die Druckfarbe nicht aus der Ausstoßöffnung 17 austreten.

Eine Gegenelektrode 19 befindet sich gegenüber dem Ende 18a der Nadelelektrode 18. Ein zu bedrückendes Blatt Papier 21 wird zwischen der Vorderwand 14 und der Gegenelektrode 19 hindurchgeführt. Bei der Aufzeichnung wird das Blatt 21 im rechten Winkel zu der stationären Einheit aus Aufzeichnungskopf 12 und Gegenelektrode 19 verschoben.

Soll ein Punkt auf dem Blatt 21 aufgezeichnet werden, so wird von einer Spanpungsquelle 22 ein positives, elektrisches Potential an die Nadelelektrode 18 angelegt, während von einer Spannungsquelle 23 ein negativcs elektrisches Potential an die Gegenelektrode 19 angelegt wird. Die Druckfarbe am Ende 18a der Nadelelektrode 18 wird dann durch die Zusammenwirkung elektrischer Kräfte zu der Gegenelektrode 19 hin angezogen, d. h., der Tropfen Druckfarbe fliegt von dem Ende 18a zu dem Papier 21. Gleichzeitig wird das Tröpfchen Druckfarbe zerstäubt, so daß sich da: gewünschte Punktmuster ergibt.

Die Kraft F, die die Druckfarbe von dem Ende 18a der Nadelelektrode 18 zu der Gegenelektrode 19 bringt, hängt von der Dielektrizitätskonstanten der Druckfarbe, der Stärke des elektrischen Feldes im Bereich des Endes 18a und von dem spezifischen elektrischen Widerstand der Druckfaibe ab und läßt sich durch folgende Gleichung ausdrücken:

= die Polaritätskonstante der Druckfarbe,
= die Ladung der Druckfarbe, und
= elektrische Feldstärke sind.

Der Durchmesser des erzeugten Druckfarbentröpfchens kann innerhalb eines festgelegten Bereiches durch Änderung der Schärfe des spitzen Endes 18a der Nadelelektrode 18 sowie durch Einstellung der Strecke justiert werden, die das Ende 18a über die Außenfläche der Wandung 14 hinaus vorsteht

Da das elektrische Potential zwischen der Nadelelektrode 18 und der Gegenelektrode 19 bei größeren Abständen abnimmt sollten die Elektroden 18,19 und das Blatt 21 nahe beieinander angeordnet werden. Dadurch ergibt sich außerdem eine größere Druckgenauigkeit und eine Verringerung der Abweichung der Druckfarbentröpfchen von der gewünschten -vuftreffstelle, da etwaige Luftströmungen den Flug der Tröpfchen nicht beeinflußen können.

Für die Funktionsweise dieses Farbstrahldruckers ist wesentlich, da die verwendete Druckfarbe einen hohen elektrischen Widerstand hat. Gute Ergebnisse werden erreicht, wenn der spezifisch elektrische Widerstand der Druckfarbe mehr als ΙΟ⁸ Ωαη beträgt

F i g. 3 zeigt die elektrische Schaltungsanordnung für die Ansteuerung des Farbstrahldruckerr- 41. Die Spannungsquelle 22 ist über eine erste Ansteuereinheit 48 und über eine zweite Ansteuereinheit 49 selektiv mit den Nadeielektroden 46 bzw. 47 verbunden. Die Ansteuereinheiten 48, 49 weisen elektrische Schalter, wie beispielsweise Transistoren, auf, die durch entsprechend elektrische Signale geschaltet werden; diese Signale stellen das zu druckende Muster dar, wodurch die Spannungsquelle 22 in entsprechender Weise mit den Nadelelektroden 46,47 verbunden wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

F = λ · grad (E)² + qE

Claims (1)

1. Patentanspruch:
   Farbstrahldrucker

   a) mit einem Behälter für die Druckfarbe,

   b) mit in der Druckfarbe angeordneten Nadelelektroden, deren Spitzen mit Druckfarbe bedeckt sind,

   c) mit Gegenelektroden,

   d) mit einer Fördereinrichtung für den Transport eines Aufzeichnungsträgers durch den Spalt zwischen den Gegenelektroden und den Spitzen der Nadelelektroden, und

   e) mit einer Steuereinrichtung für die Zuführung von Drucksignalen zu den Nadelelektroden und den Gegenelektroden,