DE3050914C2

DE3050914C2 -

Info

Publication number: DE3050914C2
Application number: DE19803050914
Authority: DE
Inventors: Yutaka Tokio/Tokyo Jp Ebi
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1979-05-18
Filing date: 1980-05-19
Publication date: 1988-03-17
Also published as: JPS55154169A; DE3019012C2; JPS6250309B2; DE3019012A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Farbstrahldrucker nach dem Ober begriff des Anspruches 1.The invention relates to a color jet printer according to the Ober Concept of claim 1.

Aus der GB-PS 14 84 368 ist bereits ein Farbstrahldrucker be kannt, der einen Behälter für die Druckfarbe umfaßt, wobei Nadelelektroden in der Druckfarbe angeordnet sind und die Spitzen der Nadelelektroden mit Druckfarbe bedeckt sind. Bei einer Ausführungsform dieses bekannten Farbstrahldruckers ist auch eine Gegenelektrode vorhanden und es sind Fördermittel vorgesehen, um einen Aufzeichnungsträger durch den Spalt zwi schen Gegenelektrode und den Spitzen der Nadelelektroden zu bewegen.From GB-PS 14 84 368 a color jet printer is already knows, which comprises a container for the ink, wherein Needle electrodes are arranged in the printing ink and the Tips of the needle electrodes are covered with printing ink. At is an embodiment of this known color jet printer there is also a counter electrode and there are grants provided to a recording medium through the gap between counter electrode and the tips of the needle electrodes move.

Um einen gezielten und gesteuerten Druckvorgang zu realisieren, ist bei diesem bekannten Farbstrahldrucker eine Steuereinrich tung für die Zufuhr von Drucksignalen zu den Nadelelektroden und der gemeinsamen Gegenelektrode vorgesehen. In order to realize a targeted and controlled printing process, is a Steuereinrich in this known color jet printer device for the supply of pressure signals to the needle electrodes and the common counter electrode.

Da sich die Spitzen der Nadelelektroden im Bereich des obe ren Flüssigkeitsspiegels der Farbe befinden, muß bei dieser bekannten Konstruktion der Füllungsgrad des Behälters mit der Druckfarbe fortwährend überwacht und auch nachgestellt werden, um ein zu tiefes Absinken des Flüssigkeitsspiegels der Druckfarbe in dem Behälter zu vermeiden und einen ein wandfreien Druckvorgang sicherzustellen, so daß hier eine Überwachungs- und Nachfülleinrichtung erforderlich ist. Auch kann aufgrund dieser bekannten Anordnung der Nadelelektroden der Farbstrahldrucker nur in einer ganz bestimmten Lage op timal betrieben werden und bereits geringfügige Schrägstel lungen des Behälters mit der Druckfarbe bringt die Gefahr mit sich, daß die Nadelelektroden den Oberflächenspiegel der Druckfarbe durchstoßen und nicht mehr benetzt werden. In die sem Fall ist ein einwandfreier Druckvorgang nicht mehr mög lich.Since the tips of the needle electrodes are in the area of the above ren liquid level of the color must be at this known construction of the degree of filling of the container the ink is continuously monitored and also adjusted to a too low drop in the liquid level to avoid the ink in the container and one ensure wall-free printing, so that here Monitoring and refill equipment is required. Also can due to this known arrangement of the needle electrodes the color jet printer only in a very specific position op be operated timally and even slight inclinations Lunging the container with the printing ink brings the danger with itself that the needle electrodes the surface level of the Puncture the printing ink and stop wetting it. In the In this case, perfect printing is no longer possible Lich.

Eine ähnliche Anordnung von Druckfarbe und Nadelelektroden ist aus der Literaturstelle "IBM Technical Disclosure Bulletin", Vol. 20, Nr. 7, Dezember 77, Seiten 2814 und 2815, bekannt. Auch bei dieser bekannten Konstruktion sind bei einem Farb strahldrucker Nadelelektroden in einem Behälter mit Druck farbe angeordnet, und zwar derart, daß die Spitzen der Na delelektroden geringfügig über den Oberflächenspiegel der Druckfarbe vorstehen. Auch hier muß der Pegel der Druckfarbe innerhalb des Behälters fortwährend überwacht werden und nachgestellt werden, damit die oberen Spitzen der Nadelelek troden nicht zu weit aus der Flüssigkeit herausragen und da durch ein Druckvorgang nicht mehr möglich wird. Oberhalb des Behälters ist eine gemeinsame Gegenelektrode vorgesehen, wo bei ein Aufzeichnungsträger in einem Bereich zwischen Gegen elektrode und den Nadelelektroden hindurchbewegt wird. Auch diese bekannte Konstruktion ist sehr lageempfindlich und kann nur in einer ganz bestimmten Lage optimal betrieben werden.
A similar arrangement of printing ink and needle electrodes is known from the "IBM Technical Disclosure Bulletin", Vol. 20, No. 7, December 77, pages 2814 and 2815. Also in this known construction, needle electrodes are arranged in a container with printing ink in a color jet printer, in such a way that the tips of the electrode electrodes protrude slightly above the surface level of the printing ink. Again, the level of the ink within the container must be continuously monitored and adjusted so that the top tips of the Nadelelek electrodes do not protrude too far from the liquid and there is no longer possible by a printing process. A common counter electrode is provided above the container, where a recording medium is moved through in a region between the counter electrode and the needle electrodes. This known construction is also very sensitive to the situation and can only be operated optimally in a very specific position.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, einen Farbstrahldrucker der angegebenen Gattung zu schaffen, der in besonders kompakter Bauweise ausgeführt werden kann und die Möglichkeit bietet, in besonders einfacher Weise die Tröpfchengröße einstellen zu können.The object underlying the invention is to create a color jet printer of the specified type, which can be carried out in a particularly compact design and offers the possibility, in a particularly simple manner, of To be able to adjust droplet size.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeich nungsteil des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst.This object is achieved by the in the character solved part of claim 1 listed features.

Bei der Konstruktion nach der vorliegenden Erfindung kann der Durchmesser des jeweils erzeugten Farbtröpfchens inner halb eines festgelegten Bereiches durch Einstellen der Strecke justiert werden, die das Ende der jeweiligen Nadel elektrode über die Außenfläche der Wandung hinaus vorsteht.In the construction according to the present invention can the diameter of the color droplet generated inside half of a specified range by setting the The distance to be adjusted is the end of each needle electrode protrudes beyond the outer surface of the wall.

Aufgrund der Konstruktion nach der vorliegenden Erfindung kann der Farbstrahldrucker auch in sehr verschiedener Win kellage aufgestellt werden, wobei dies keinerlei Einfluß auf die Druckqualität hat, wobei aber darüber hinaus auch Einrichtungen zum Überwachen des Pegels der Druckfarbe in nerhalb eines Behälters und eine geregelte Nachfülleinrich tung nicht mehr erforderlich sind.Because of the construction of the present invention the color jet printer can also be used in very different win cellar be set up, this has no influence on print quality, but also beyond Means for monitoring the level of the ink in within a container and a regulated refill tion are no longer required.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 6.Particularly advantageous refinements and developments the invention result from subclaims 2 to 6.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei spiels unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigtIn the following, the invention is illustrated by means of an embodiment game explained with reference to the drawings. It shows

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch einen Farbstrahldrucker mit Merkmalen nach der Erfindung, Fig. 1 is a vertical section through an ink jet printer embodying the present invention,

Fig. 2 eine Vorderansicht der Stirnwand dieses Farbstrahldruckers, und Fig. 2 is a front view of the front wall of this color jet printer, and

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Stirnwand des Behälters mit der spaltförmigen, kapillaren Ausstoßöffnung. Fig. 3 is a perspective view of the end wall of the container with the gap-shaped, capillary discharge opening.

Der aus Fig. 1 ersichtliche, allgemein durch das Bezugs zeichen 11 angedeutete Farbstrahldrucker weist einen Farbausstoßkopf 12 auf. Dieser Ausstoßkopf 12 enthält ein Gehäuse 13, das an seiner Vorderseite durch eine Platte 14 verschlossen ist, die als Vorderwand 32 (siehe Fig. 3) dient. Die Druckfarbe wird dem Gehäuse 13 über einen Einlaß 16 von einer Förderpumpe (nicht darge stellt) zugeführt, die einen niedrigen, konstanten Druck liefert.The apparent from Fig. 1, generally indicated by the reference character 11 color jet printer has a color ejection head 12 . This ejection head 12 contains a housing 13 which is closed on its front by a plate 14 which serves as a front wall 32 (see FIG. 3). The ink is supplied to the housing 13 through an inlet 16 from a feed pump (not shown) which provides a low, constant pressure.

In der Platte 14 befindet sich eine kapillare Ausstoßöff nung, die in Fig. 1 durch das Bezugszeichen 17 und in Fig. 3 durch das Bezugszeichen 33 angedeutet ist.In the plate 14 there is a capillary discharge opening, which is indicated in Fig. 1 by the reference number 17 and in Fig. 3 by the reference number 33 .

In der Ausstoßöffnung 33 sind nebeneinander in einer Reihe Nadelelektroden angeordnet, die in Fig. 1 durch das Bezugszeichen 18 und in Fig. 3 durch das Bezugszei chen 34 angedeutet sind. Die Spitzen 18 a der Nadelelek troden 18 stehen etwas über die Vorderwand 32 des Behäl ters hinaus vor; die Nadelelektroden 18 bzw. 34 sind eng nebeneinander angeordnet.In the discharge opening 33 are arranged side by side in a row of needle electrodes, which are indicated in FIG. 1 by the reference numeral 18 and in FIG. 3 by the reference numeral 34 . The tips 18 a of Nadelelek electrodes 18 protrude slightly beyond the front wall 32 of the container; the needle electrodes 18 and 34 are arranged closely next to each other.

Infolge der Kapillarkräfte bedeckt die Druckfarbe die Nadelelektroden 18 einschließlich ihrer Spitzen 18 a, d. h., die gesamte Fläche jeder Nadelelektrode 18 ein schließlich ihrer Spitze 18 a ist mit Farbe benetzt.As a result of the capillary forces covers the ink, the needle electrodes 18, including their tips 18 a, ie, the entire surface of each needle electrode 18 including their tip 18 a is wetted with ink.

Die Vorderwand 14 oder zumindest der Teil der Vorderwand 14, der die Ausstoßöffnung 17 definiert, besteht aus einem Material, welches die Druckfarbe abstößt wie bei spielsweise aus Polytetrafluorethylen, insbesondere einem Copolymer von 4- oder 6-Ethylenfluorid. Die Nadel elektroden 18 werden aus einem Material mit hoher Ober flächenspannung, wie beispielsweise Wolfram, herge stellt. Die Druckfarbe haftet in der gezeigten Weise an der Nadelelek trode 18 und nicht an der Wandung der Ausstoßöffnung 17. Der Druck der Druckfarbe in dem Behälter 13 wird so ausgewählt, daß die Druckfarbe in der Ausstoßöffnung 17 einen nach außen gewölbten, konvexen Meniskus bildet, der über die Ausstoßöffnung 17 hinaus vorsteht und die Spitze 18 a der Nadelelektrode 18 bedeckt; infolge der Oberflä chenspannung kann jedoch die Druckfarbe nicht aus der Ausstoßöffnung 17 ausfließen.The front wall 14 or at least the part of the front wall 14 which defines the discharge opening 17 consists of a material which repels the printing ink, such as polytetrafluoroethylene, in particular a copolymer of 4- or 6-ethylene fluoride. The needle electrodes 18 are made of a material with high surface tension, such as tungsten, Herge provides. The printing ink adheres in the manner shown to the Nadelelek electrode 18 and not to the wall of the discharge opening 17th The printing ink in the container 13 is selected so that the ink in the discharge opening 17 forms an outwardly convex, convex meniscus which protrudes beyond the discharge opening 17 and covers the tip 18 a of the needle electrode 18 ; due to the surface tension, however, the printing ink cannot flow out of the discharge opening 17 .

Eine Gegenelektrode 19 befindet sich gegenüber dem Ende 18 a der Nadelelektrode 18. Ein zu bedruckendes Blatt Papier 21 wird zwischen der Vorderwand 14 und der Gegen elektrode 19 hindurchgeführt. Bei der Aufzeichnung wird das Blatt 21 im rechten Winkel zu der stationären Einheit aus Aufzeichnungskopf 12 und Gegenelektrode 19 verscho ben.A counter electrode 19 is located opposite the end 18 a of the needle electrode 18 . A sheet of paper 21 to be printed is passed between the front wall 14 and the counter electrode 19 . When recording, the sheet 21 is moved at right angles to the stationary unit of the recording head 12 and counter electrode 19 ben.

Soll ein Punkt auf dem Blatt 21 aufgezeichnet werden, so wird von einer Spannungsquelle 22 ein positives, elektri sches Potential an eine Nadelelektrode 18 angelegt, während von einer Spannungsquelle 23 ein negatives elektrisches Potential an die Gegenelektrode 19 angelegt wird. Die Druckfarbe an der Spitze 18 a der Nadelelektrode 18 wird dann durch das Zusammenwirken der elektrischen Kräfte zu der Gegenelektrode 19 hin angezogen, d. h., der Tropfen Druckfarbe fliegt von der Spitze 18 a zu dem Papier 21. Gleichzeitig wird das Tröpfchen Druckfarbe zerstäubt, so daß sich das gewünschte Punktmuster ergibt.If a point is to be recorded on the sheet 21 , a positive electrical potential is applied to a needle electrode 18 from a voltage source 22 , while a negative electrical potential is applied to the counter electrode 19 by a voltage source 23 . The printing ink at the tip 18 a of the needle electrode 18 is then attracted to the counter electrode 19 by the interaction of the electrical forces, ie the drop of printing ink flies from the tip 18 a to the paper 21 . At the same time, the droplet of printing ink is atomized, so that the desired dot pattern results.

Die Kraft F, die die Druckfarbe von dem Ende 18 a der Nadelelektrode 18 zu der Gegenelektrode 19 bringt, hängt von der Dielektrizitätskonstanten der Druckfarbe, der Stärke des elektrischen Feldes im Bereich des Endes 18 a und von dem spezifischen elektrischen Widerstand der Druckfarbe ab und läßt sich durch folgende Gleichung ausdrücken:The force F , which brings the ink from the end 18 a of the needle electrode 18 to the counter electrode 19 , depends on the dielectric constant of the ink, the strength of the electric field in the region of the end 18 a and the specific electrical resistance of the ink and leaves are expressed by the following equation:

F = α · grad (E) ² + qE F = α · grad (E) ² + qE

wobeiin which

α = the polarity constant of the printing ink,
q = the charge of the ink, and
E = the electric field strength

sind.are.

Der Durchmesser des erzeugten Druckfarbentröpfchens kann innerhalb eines festgelegten Bereiches durch Änderung der Schärfe des spitzen Endes 18 a der Nadelelektrode 18 sowie durch Einstellung der Strecke justiert werden, die das Ende 18 a über die Außenfläche der Wandung 14 hinaus vorsteht.The diameter of the ink droplets generated can be adjusted within a defined range by changing the sharpness of the tip end 18 a of the needle electrode 18 and by adjusting the distance that the end 18 a protrudes beyond the outer surface of the wall 14 .

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 Verrin gerung der Abweichung der Druckfarbentröpfchen von der gewünschten Auftreffstelle, da etwaige Luftströmungen den Flug der Tröpfchen nicht beeinflussen können.Since the electrical potential between the needle electrode 18 and the counter electrode 19 decreases with larger distances, the electrodes 18, 19 and the sheet 21 should be arranged close to one another. This also results in greater printing accuracy and a reduction in the deviation of the ink droplets from the desired impact point, since any air currents cannot influence the flight of the droplets.

Für die Funktionsweise dieses Farbstrahldruckers ist auch vorteilhaft, wenn die verwendete Druckfarbe einen hohen elektrischen Widerstand hat. Gute Ergebnisse werden erreicht, wenn der spezifische elektrische Widerstand der Druckfarbe mehr als 10⁸ Ω cm beträgt.For the functioning of this color jet printer it is also advantageous if the printing ink used has a high electrical resistance. Good results are achieved if the specific electrical resistance of the printing ink is more than 10 ⁸ Ω cm.

Claims

1. Color jet printer

a) with a container for the printing ink,
b) with needle electrodes arranged in the printing ink, the tips of which are covered with printing ink,
c) with counter electrodes,
d) with a conveyor for the transport of a record carrier through the gap between the counter electrodes and the tips of the needle electrodes, and
e) with a control device for the supply of pressure signals to the needle electrodes and the counter electrodes,

characterized in that

f) the front wall ( 14, 32 ) of the container has a gap-shaped, capillary discharge opening ( 17, 33 ),
g) the needle electrodes ( 18, 34 ) are arranged closely next to one another in the gap-shaped ejection opening ( 17, 33 ),
h) the tips ( 18 a) of the needle electrodes ( 18, 34 ) protrude slightly beyond the front wall ( 14, 32 ) of the container,
i) the protrusion of the electrodes over the front wall of the container is adjustable,
j) the wall of the discharge opening consists of a material that repels the printing ink.

2. Color jet printer according to claim 1, characterized in that each needle electrode ( 18, 34 ) is assigned a counter electrode ( 19 ).

3. Color jet printer according to claim 1 or 2, characterized in that the material of the wall of the discharge opening ( 17, 33 ) consists of Polytetrafluoräthy len.

4. Color jet printer according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Na delelektroden ( 18, 34 ) consist of a material which repels the printing ink.

5. Color jet printer according to claim 4, characterized characterized that the material is tungsten.

6. Color jet printer according to one of claims 1 to 5, characterized in that the printing color has high electrical resistance of at least 10 ⁸ Ω cm.