DE3142820A1

DE3142820A1 - "tintenstrahldruckvorrichtung"

Info

Publication number: DE3142820A1
Application number: DE19813142820
Authority: DE
Inventors: Aquilino Dr.-Ing. 10018 Pavone Canavese Torino Barbero; Mario 10010 Carema Torino Buat
Original assignee: Olivetti SpA; Ing C Olivetti and C SpA
Current assignee: Telecom Italia SpA; Olivetti SpA
Priority date: 1980-10-31
Filing date: 1981-10-26
Publication date: 1982-05-27
Also published as: JPS57107847A; ES516560A0; DE3142818A1; ES8301771A1; IT1129356B; DE3142820C2; JPH0120066B2; ES8308762A1; SE8106392L; KR830007296A; SE449319B; ES506729A0; IT8068664A0; FR2493226A1; KR880002069B1; US4432003A; MX154119A; CA1169473A; BR8106882A; FR2493226B1

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Tintenstrahldrucker, bei dem das Drucken dadurch ausgeführt wird, daß Tintenteilchen veranlasst werden, selektiv aus einer Düse ausgestoßen zu werden.

Verschiedene Arten selektiver Tintenstrahldrucker oder anforderbarer Tintenstrahldrucker sind bekannt. In einer bekannten Druckerart werden die flüssigen Tintentröpfchen erzeugt, indem beispielsweise durch piezoelektrische Mittel ein selektiver Anstieg im Düsendruck hervorgerufen wird- Es ist auch bereitsvorgeschlagen worden, eine leitende flüssige Tinte zu verwenden und die Tintenteilchen.elektrostatisch zu entziehen, indem eine enorme Spannung von mehreren tausend Volt zwischen der Tinte und einer vor oder hinter dem Papier angeordneten Elektrode erzeugt wird (US-PS 2 600 129).

In diesen beiden Druckerarten nimmt das Tröpfchen, das auf dem Papier abgelagert wird, im allgemeinen ein sphärische Form mit einem Durchmesser von mehreren Mikrometern an.

Besonders im Fall des Drückens mit extrem deutlicher Druckschärfe müssen mehrere Tröpfchen erzeugt Werden, die auf dem Papier teilweise überlagert werden, und es ist daher erforderlich, daß man die Markierung schnei trocknen kann. Zu diesem Zweck ist vorgeschlagen worden,

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poröses Papier zu verwenden, aufgrund dessen einerseits die Markierung unscharf erscheint,.andererseits der Vorteil verloren geht, auf jeder Art Papier drucken zu können. Es ist auch vorgeschlagen worden, die gedruckte Markierung durch Heizen oder durch einen kalten Luftstrom zu trocknen, was die Vorrichtung kompliziert und teuer macht. Ein weiterer ernster Nachteil solcher Druckvorrichtungen ergibt sich daraus, daß die flüssige Tinte in der Düse die Neigung hat zu trocknen und Verkrustungen zu bilden. Diese machen es nicht nur schwierig, nach einiger Zeit der Inaktivität wieder mit dem Druck zu beginnen, sondern selbst während offensichtlich ständigen Drückens veranlassen sie die Tröpfchen, Abmessungen anzunehmen, die entsprechend, der unvermeidlich veränderlichen Pausen zwischen einem Tröpfchen und dem nächsten veränderlich sind»

Weiterhin ist ein Tintenstrahldrucker bekannt, bei dem die flüssige Tinte auf einem vorbestimmten Niveau in einem kleinen Rohr gehalten wird, dess.en freies Ende nach oben gerichtet ist. In dieses Rohr sind zwei Elektroden eingesetzt, die auf der gleichen horizontalen Ebene liegen, wobei sie unter einer Tintenschicht von vorherbestimmter Dicke untergetaucht bleiben. Der Tintenstrahl wird durch eine plötzliche Verdampfung des Teils der Tinte innerhalb des Rohres erzeugt, der zwischen den beiden Elektroden liegt, wodurch die nach oben gerichtete Tintenschicht ausgestoßen wird. Insbesondere in einer ersten Ausführungsform dieser Druckvorrichtung ist die Tinte

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elektrisch nicht leitend, und die Verdampfung wird durch den dielektrischen Niederschlag der Tinte erzeugt, wodurch ein Funke zwischen den Elektroden erzeugt wird (US-PS 3 177 800).

In einer weiteren Ausführungsform der Druckvorrichtung ist die Tinte elektrisch leitend und mit einem ziemlich hohen elektrischen spezifischen Widerstand versehen. Die Tinte ist in einem Reservoir enthalten, wo sie auf eine Temperatur vorgeheizt wird, die geringfügig unter dem Siedepunkt der Tinte liegt. Durch Erregung der beiden Elektroden mit einem Spannungsstoß fließt ein Strom in die Tinte, und infolgedessen wird ein großer Teil der Wärme unverzüglich erzeugt, wodurch ein Teil der Tinte zwischen den Elektroden verdampft und die nach oben gerichtete Tintenschicht ausgestoßen wird (US-PS 3 179 042). .

Beide Ausführungsformen der Druckvorrichtung mit zwei untergetauchten Elektroden haben den Nachteil, daß sie ein Rohr mit relativ großem Durchmesser erfordern, um die Elektroden unterzubringen, wodurch es nicht möglich ist, ausreichend kleine Punkte für einen Drucker mit hoher Druckdeutlichkeit zu drucken.

Das technische Problem, das mittels der Erfindung gelöst werden soll, besteht darin, einen selektiven Tintenstrahldrucker zu schaffen, der unauslöschliche Zeichen erzeugt, die sofort trocken sind und aus einer ."-. gleichmäßigen Tintenschicht gebildet werden.

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Diese Aufgabe wird durch eine Druckvorrichtung gelöst, bei welcher die flüssige Tinte in elektrischem Kontakt mit einer Elektrode steht und bei welcher eine Gegenelektrode der Düse benachbart angeordnet ist, wobei erfindungsgemäß vorgeschlagen wird, daß die Tinte elektrisch leitend ist und daß die Vorrichtung elektrische Mittel aufweist, die selektiv betrieben werden können» um die Elektrode"und die Gegenelektrode mit einer solchen •Spannung zu erregen, daß zwischen dem Meniskus der Tinte und der Gegenelektrode ein Bewegungszustand erzeugt wird, um den Ausstoß einer Vielzahl von Tintenteilchen durch die Düse zu erzeugen. Insbesondere diese Spannung ist so geartet, daß mindestens ein Funke zwischen der Gegenelektrode und dem Meniskus erzeugt wird.

Es ist offensichtlich j daß die Vielzahl der Tintenteilchen eine gleichmäßigere Verteilung von Tinte auf der Bezugsoberfläche hervorruft, so daß die gedruckte Markierung sofort trocknet, wobei sie vollkommen unauslöschlich bleibt. Es ist ebenso offensichtlich, daß die Entladungswirkung des Funkens auf den Meniskus nicht von irdendeiner mehr oder weniger trockenen oder geronnenen Oberflächenschicht des Mischungs-Meniskus beeinflußt wird, so daß die Markierung immer mit der gleichen Tintenstärke gedruckt wird.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt und wird nachstehend näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 eine Basisabbildung eines Tintenstrahldruckers entsprechend der Erfindung,

Fig. 2 eine Abbildung, die den Betrieb des Druckers zeigt,

Fig. 3 ein elektrisches Schaltbild, das den..Drucker-" -■■ Steuerschaltkreis zeigt,

Fig. 4 ein Kurvenbild des Stroms und der Spannung ; zwischen den Elektroden,

Fig. 5 ein Schemabii.d einer weiteren Ausführungsform

des erfindungsgemäßen Druckers, ^a

Fig. 6 einen Querschnitt durch den Drucker entsprechen'd Fig. 5 in vergrößertem Maßstab,

Fig. 7 eine Vorderansicht des Druckers entlang der Linie VII-VII in Fig. 6,

Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 6, _:

Fig. 9 einen Schnitt durch eine Einzelheit der Fig. 7 in wesentlich vergrößertem Maßstab,

Fig. 10 eine Zeichnung des Punktes, der mit einem herkömmlichen Tintenstrahldrucker und mit dem Drucker entsprechend Fig. 5 gedruckt ist, _?

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Fig. 11 eine Zeichnung eines Zeichens mit außerordentlicher Druckschärfe, gedruckt mit dem Drucker entsprechend Fig. 5,

Fig. 12 und 13 zwei Abwandlungen der Druckvorrichtung mit unterschiedlichen Elektrodenformen,

Fig. 14 und 15 zwei Abwandlungen einer weiteren Ausführungsform der Druckvorrichtung mit natürlicher Tintenzirkulation,

Fig. 16 bis 19 vier Abwandlungen einer weiteren Ausführungsform der Druckvorrichtung, bei der die Stellung des Tintenmeniskus in der Düse mechanisch gesteuert wird,

Fig. 20 und 21 zwei Abwandlungen einer weiteren Ausführungsform der Druckvorrichtung, bei denen magnetische Tinte verwendet wird,

Fig. 22 bis 24 drei Abwandlungen einer weiteren Ausführungsform der Druckvorrichtung, bei denen die Stellung des Meniskus außerhalb der Düse liegt,

Fig. 25 bis 27 drei Abwandlungen einer weiteren Ausführungsform der Druckvorrichtung, bei denen die Tintenzirkulation durch einen Kanal stattfindet, der konzentrisch zur Düse verläuft,

Fig. 28 und 29 zwei Abwandlungen der Druckvorrichtung, die verschiedene Düsenformen aufweisen.

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Fig. I zeigt mit der Bezeichnung 31 eine Trägerwalze für das Blatt 32, auf dem ein Tintenstrahldrucker mit einem als Ganzes mit 33 bezeichneten Druckkopf drucken soll.

Dieser Kopf umfaßt einen Behälter 34 aus Isoliermaterial, der durch eine Platte 35 abgeschlossen wird, die ebenfalls aus Isoliermaterial besteht.'

In der Platte 35 ist eine Düse 36 vorgesehen, die aus einer Bohrung mit sehr kleinem Durchmesser besteht, nämlich nur wenigen hundertste! Millimetern. Diese Bohrung kann erhalten werden, indem die Platte 35 mit einem Laserstrahl durchbohrt wird, der ihr ein etwas konisches Aussehen mit einer im wesentlichen abgerundeten Innenkante verleiht.

Eine gewisse Menge elektrisch leitender flüssiger Tinte ist in dem Behälter 34 enthalten.

Die Tinte 37 besteht aus pigmentierten Teilchen, die in einer leitenden flüssigen Mischung angeordnet sind. Im Behälter 34 befindet sich eine erste Elektrode 38, die an den Negativpol einer Gleichstromquelle 39 angeschlossen ist, deren Positivpol an eine zweite oder Gegenelektrode 40 angeschlossen ist. Diese liegt zwischen der Düse 36 und dem Papier 32 und ist insbesondere auf der Platte 35 befestigt, wobei ein Ende neben der Außenkante der Düse 36 liegt. Ein insgesamt mit 4Γ bezeichneter Impulsgenerator ist so angeordnet, daß er selektiv betrieben werden kann, um den Anschluß zwischen der ,.

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Spannungsquelle 39 und den Elektroden 38 und 40 zu aktivieren, so daß die Druckimpulse geliefert werden.

Es ist offensichtlich, daß diä von der Quelle 39 gelieferte Spannung einen geeigneten Wert in bezug auf den Abstand der Elektrode 40 von der Düse 36 sowie auf die anderen elektrischen und physikalischen Eigenschaften der Tinte 37 haben muß, so daß, wenn die Elektroden 38 und 40 erregt werden, ein plötzlicher Anstieg der Ionisierung des Raums zwischen der Gegenelektrode 40 und dem Meniskus 42 der freien Oberfläche der Tinte stattfindet, der sich normalerweise innerhalb der Düse bildet. Wenn die Höhe der Ionisierung einen ausreichend hohen Wert erreicht, wird das aus der Luft bestehende Dielektrikum perforiert, und zwischen dem Tintenmeniskus und der Gegenelektrode 40 bildet sich ein Funke. Dieser Funke löst eine Entladung positiver Ionen zwischen der Gegenelektrode 40 und dem Meniskus 42 aus, während eine Welle negativer Ionen durch den Meniskus 42 zu der Gegenelektrode 40 hin ausgestoßen wird in ähnlicher Weise, wie dies bei Kohlenstofflampen geschieht. Die Bombardierung des Meniskus 42 durch die positiven Ionen, die aus der Gegenelektrode 40 stammen, erzeugt einen Zustand mechanischer Bewegung auf dem Meniskus 42, unterstützt durch die teilweise Verdampfung der Tinte 37 aufgrund der Wärme, die durch den Aufschlag der positiven Ionen und durch den Joule-Effekt erzeugt wird, der durch die Entladung erzeugt wird, so daß ein großer Druckanstieg stattfindet. Der Aufschlag dieser Bombardierung- auf der Oberflache des Meniskus 42 erzeugt eine Zerstäubung, die aus einer großen Anzahl von Tintenteilchen fn der Düse

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besteht, und unabhängig von dem mehr oder weniger flüssigen, plastischen oder trockenen Zustand der Oberfläche des Meniskus 42 ist. Diese Teilchen werden innerhalb der örtlichen Temperatur- und Druckumgebung turbulent und werden durch die Düse 36 ausgestoßen. Sie werden gegen das Papier 32 geschleudert, zumindest teilweise durch die Länge der Düse 36 geführt, im wesentlichen entlang der Achse der Düse 36. In der Praxis bildet sich eine kreisförmige Anordnung von Mikrotröpfchen und diese erstrecken sich ziemlich gleichmäßig auf dem Papier 32 über einen Oberflächendurchmesser von weniger als 0,1 mm, wodurch ein Punkt gedruckt wird. Es ist \ experimentell festgestellt worden, daß diesesPhänomen ^? selbst dann auftritt, wenn die Polarität der beiden Elektroden 38 und 40 umgekehrt wird. Dies liegt daran, * daß trotz geringerer Masse es auch die negativen Ionen > fertigbekommen, auf dem flüssigen Meniskus 42 die Bedingungen zu erfüllen, die erforderlich sind, um die Tintenteilchen 37 auszustoßen, während die positiven Ionen, die gegen die Elektrode 40 schlagen, nicht in der Lage sind, diese letztere zu zerschrammen, die im allgemeinen aus einem sehr viel widerstandsfähigeren Material hergestellt ist, wie im folgenden'deutlich werden wird. ·

Mehr im einzelenen wurden in den ausgeführten Experimente solche Tinten verwendet, die eine Dichte von zwischen 1,01 und 1,1 in bezug auf destilliertes Wasser hatten,

2 eine Oberflächenspannung von zwischen 30 und 50 Dyn/cnw und eine Leitfähigkeit von zwischen 4 und 6 mmhos/cm, «

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Die getesteten Tinten enthielten zwischen 3 bis 5% Farbteilchen in einer Mischung, die im wesentlichen Wasser und Diäthylenglycol enthielt und durch ein elektrolytisches Salz leitfähig gemacht wurde, beispielsweise durch Sthylendiamintetraessigsäure.

Die Leitfähigkeit einer solchen Mischung ist sehr viel größer als die von Luft, so daß eine geeignete Spannung, die zwischen zwei Metallelektroden 43 und 44 (Fig. 2) angelegt wird, die durch eine Schicht aus einer Mischung 45 und eine Schicht aus Luft 46 getrennt sind, einen Funken 47 in der Luft erzeugt, die als Dielektrikum wirkt, während die Mischung. 45 als Leiter für den Widerstand, R wirkt. Wäre die Leitfähigkeit der Mischung 45 geringer als oder gleich der der Luft, würde die Spannung zwischen den beiden Elektroden 43 und 44 einen Funken 48 erzeugen, der sich sowohl durch die Luft 46 als auch durch die Mischung 45 fortpflanzen würde. Es wurde experimentell herausgefunden, daß, wenn die Mischung in der Vorrichtung 33 (Fig. 1) von geringer Leitfähigkeit ist, ohne Rücksicht auf die erhöhte Temperatur aufgrund des Funkens und damit den erhöhten Druck innerhalb der Düse 36 der Tintenstrahl sich nicht bildet, wodurch die wesentliche Einwirkung der Funkenionen auf die Oberfläche des Meniskus bestätigt wird. Es ist daher klar,"daß die Mindestleitfähigkeit der Tinte 37 zum. Drucken mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung geringfügig größer ist als die von Luft bei den Feuchtigkeits- und Ionisierungsbedingungen der Düse 36 während des Betriebs.

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3 H 2 a 2 O

Eine Bestätigung der kombinierten Wirkung des Funkens und des Drucks auf die Extraktion von Tintenteilchen wurde mittels des folgenden Experiments erhalten. Eine seitliche Bohrung 49, die in Fig. 1 in gestrichelten Linien angedeutet ist, wurde in der Düse 36 gebildet. Bei Aktivierung der Verbindung zwischen der Spannungsquelle 39 und den Elektroden 38 und 40 mittels des Generators 41, wie im vorhergehenden Fall , wurde .herausgefunden, daß der Funke in gleicher Weise, erzeugt wird, daß aber der Tintenstrahl in Form von Dampf verloren geht, der dünn sowohl aus der Düse 36 als auch aus der seitlichen Bohrung 49 ausströmt. Dieses Experiment macht auch deutlich, daß die Tintenextraktion nicht aufgrund des elektrischen Windes stattfindet, der durch ein Glimmentladungsphänomen des Punktleiters erzeugt wir^d, der durch die Tinte in der Düse 36 dargestellt ist, da in einem solchen Fall das Drucken auch bei Vorhandensein der seitlichen Bohrung 49 stattfinden können müßte.

Eine wesentliche Voraussetzung für das korrekte Arbeiten des Druckers besteht darin, daß der Meniskus 42 sich stets in Berührung mit Luft bei einer im wesentlichen zurückgezogenen Stellung in der Düse 36 bildet. Unter dynamischen Bedingungen verändert sich diese Stellung mit der Oberflächenspannung der Tinte 37 und ihrem Drück in der Düse 36,während sie unter statischen Bedingungen die gesamte Düse 36 ausfüllt. Wenn der Behälter 34 eine begrenzte Kapazität hat, fällt der Druck in der Düse 36, wenn die Tinte verbraucht wird. Um die Menge

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der für die Düse 36 zur Verfugung stehenden Tinte 37 zu erhöhen und damit die Selbständigkeit des Druckers, und um den Druck der Tinte 37 in der Düse 36 konstant zu halten, ist der Drucker mit einem Reservoir .51 versehen, das ein sehr viel größeres Fassungsvermögen aufweist als der Behälter 34. Das Reservoir 51 ist mittels eines hydraulischen Kreises an den Behälter angeschlossen, der ein Zufu'hrrohr 52, ein Auslaßrohr und eine Pumpe 54 umfaßt, die die Tinte ständig mit einer im wesentlichen gleichmäßigen vorherbestimmten Fallhöhe h durch den Behälter 34 zirkulieren läßt. Diese Zirkulation begünstigt nicht nur die Verteilung der durch die Funken erzeugten Wärme, sondern verursacht auch die Entfernung jeglicher Blasen, die sich in der Düse 36 bilden. Diese Blasen könnten die.Rückkehr des Meniskus 42 in seine Ruhestellung verhindern und eine zusätzliche Schicht zwischen der Luft und der flüssigen Tinte·37 schaffen, die die Aktivität des Funkens verfälschen würde. ■

Die Pumpe 54 kann eine Saugpumpe mit einer Förderhöhe, h sein, die in das Auslaßrohr 53 eingesetzt wird, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Die Pumpe 54' kann aber auch eine Druckpumpe mit einer Förderhöhe h¹ sein und in das Zufuhrrohr 52 eingesetzt sein, wie', in gestrichelten Linien in Fig. 1 angedeutet. In beiden Fällen ist die Förderhöhe h oder h' negativ, und der Meniskus nimmt eine konkave Form an. Die Förderhöhe h¹ ist auch unabhängig von der Höhe der freien Tintenoberfläche im Reservoir 51. Offensichtlich dürfen die Förderhöhen h und h¹ der Pumpe 54 und 54' nicht so hoch

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sein, daß sie den Meniskus 42 zum Verlassen der Düse 36 veranlassen, wodurch Luft von außen eingesaugt würde.

Die ausgeführten Experimente haben eine gewisse Verbesserung des Drückens bei Vorhandensein einer Tintenzirkulation bewiesen. Sie haben aber keinen wesentlichen Unterschied im Druckergebnis zwischen der einen oder der anderen Pumpenanordnung ergeben. In der Praxis ist eine Förderhöhe von zwischen 1 cm und 20 cm ausreichend. Die Vorrichtung kann auch mit einer positiven Förderhöhe arbeiten, die erreicht wird, indem man das Reservoir 51 oberhalb des Behälters 34 anordnet. In diesem Fall ist der Meniskus 42 konvex.

Unmittelbar nach dem Aufschlag des Funkens zieht sich der Meniskus zeitweise zurück sowohl wegen des in der Düse 36 gebildeten Drucks als auch wegen des Absaugens der Tintenteilchen, um sich beispielsweise nach 42' zu bewegen (Fig. 1).

Es ist von wesentlicher Bedeutung, daß der Meniskus 42' nicht aufgrund der Wirkung dieses Zurückziehens abwechselnd innerhalb und außerhalb der Düse 36 angeordnet ist, sondern entweder immer innerhalb oder immer außerhalb der Düse 36 verbleibt. Zu diesem Zweck ist festgestellt worden, daß die Düse 36 eine Länge von mindestens 0,2 mm haben muß. Sie darf eine Länge von 2 mm nicht überschrei ten , damit vermieden wird, daß sie sich mit Blasen füllt. Eine optimale Situation für den Entzug der Tintenteilchen wird erreicht, wenn der Funke induziert wird, '-während der Meiiskus sich von der zurückgezogenen Stellung

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42' in seine Extremsten un^:g 42 bewegt, und zwar bevor er seine Extremstellung erreicht ha.t, obwohl keine erheblichen Unterschiede im Druckergebnis auftreten, wenn der Meniskus 42 sich in seiner Ursprung!ichen· Stellung befindet*

Mit den vorgenannten Tinten und Ausmaßen der Düse 36 und ihrer Förderhöhe in dem hydraulischen Kreislauf können Ausstoßfrequenzen für die Tinte 37 von bis zu 20.000 Hz leicht erreicht werden, ohne daß der Meniskus sich zu weit in die Düse 36 zurückzieht. Mit dieser Frequenz wird bei einem 5x7-Punktdrucken eine Druckgeschwindigkeit von 400 Zeichen pro Sekunde mit einer einzigen Düse 36 erreicht.

Die zur Erzeugung des Funkens zwischen den Elektroden 38 und 40 erforderliche Spannung kann durch-einen Schaltkreis erzeugt werden, der im wesentlichen aus einem Transformator 56 (Fig. 3) besteht, dessen · Primärwicklung 57 an eine Niederspannungsquelle angeschlossen ist, während die Sekundärwicklung 58 an die beiden Elektroden 38 und 40 angeschlossen ist. Die Primärwicklung 57 ist außerdem an einen Transistor 59 angeschlossen, dessen Basis von einem Tor 60 unter Steuerung durch einen Timer (Taktgeber) 61 gesteuert wird, der die erforderliche Ausstoßfrequenz erteilt. Die Geschwindigkeit der Relativbewegung des Papiers (Fig. 1) und der Düse 36 muß auf diese Frequenz abgestimmt sein. Das Tor 60 wird außerdem von einem logischen Signal gesteuert,, das durch einen Zeichenerzeuger-Schalt-

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kreis 62 geliefert wird. Der Transistor 59 wird sodann in einer solchen Weise gesteuert, daß er die Druckimpulse in der Sekundärwicklung 58 erzeugt.

Beispielsweise kann der Transistor 59 normalerweise unter Leitung gehalten werden. In dem Moment, wo es erforderlich wird, das Drucken zu veranlassen, wird er blockiert, um ein mehr oder weniger sofortiges Anhalten des Stroms in der Primärwicklung 57 (Signal B in Fig. 4) zu erzeugen. Durch die Induktionswirkung wird dann, in der Sekundärwicklung 58 (Fig. 3) ein Spannungsimpuls erzeugt, der schnell auf ein Maximum ansteigt, bei welchem der Funke geschlagen wird, wonach die Spannung wieder schnell fällt. Die Veränderung in dieser Spannung ist in Fig. 4 durch Kurve V dargestellt. Der Strom * seinerseits nimmt zwischen den Elektroden die Veränderung⁵ der Kurve A an, aus der ersehen werden kann, daß sich * der Strom nach dem Funken auf einem Mittelwert stabilisiert, bevor er vollkommen aufhört. Der Zeitraum, während dessen der Ausstoß der Tinte 37 stattfindet, liegt im wesentlichen zwischen den Abszissen t. und tp, in dem der Abfall der Entladungsspannung stattfindet.

Durch Anordnung der Elektrode 40 in einem Abstand zwischen 0,2 und 1 mm von der Außenkante der Düse 36 ist festgestellt worden, daß es innerhalb der Grenzen für die vorgenannten Parameter für die Tinte, die Düse, den hydraulischen Kreislauf und den elektrischen Schaltkreis ausreichend ist, eine maximale Spannung von zwischen 1OQO und 3000 Volt zu erzeugen, der ein Maximal strom von zwischen 10 und 30 mA entspricht. Die Dauer der

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Entladung und infolgedessen des Ausstoßes t~ - t, liegt zwischen 5 und 15 psec, so daß bei einer Frequenz von 20000 Hz eine Zeit von zwischen 45 und 35 psec zwischen dem Ende eines Ausstoßes und dem Beginn des nächsten verbleibt.

Der Transistor 59 (Fig. 3) kann offensichtlich so gesteuert werden, daß er für eine vorherbestimmte Zeit leitend gemacht wird, wobei der Primärwicklung 57 ein quadratischer Impuls mit einer Spannung Q (Fig. 4) erteilt wird, der beispielsweise eine Dauer von 2 bis Msec hat. In der Sekundärwicklung 58 (Fig. 3) erzeugt die Induktion des Schaltkreises eine Spannungswelle und Stromwelle, die im wesentlichen wie in Fig. 4 dargestellt variieren.

Eine Ausführungsform des Druckers, beispielsweise zum Drucken auf einem Computerstreifen, umfaßt einen Schlitten 66 (Fig. 5), der auf zwei Führungen 67 parallel zu einer Trägerwalze 68 für das Papier 69 quer verläuft» wobei diese Walze quer befestigt ist. Ein insgesamt mit 70 bezeichneter Druckkopf ist auf dem Schlitten angeordnet und umfaßt einen prismatischen Behälter 71 für die Tinte 72. Der Behälter 71 ist aus Isoliermaterial und an seinen, beiden Enden mit zwei zylindrischen Ansätzen 73 und 74 versehen, an die zwei Rohre 76 bzw. zum Zuführen bzw. Ableiten der Tinte 72 angeschlossen sind. Zu diesem Zweck ist auf dem festen Rahmen der Maschine ein Tintenreservoir 78 angeordnet, zu dem das Rohr 77 führt, und eine Druckpumpe 79, die an einem Ende an das Zufuhrrohr 76 und am anderen durch eine

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Leitung 81 an das Reservoir 78 angeschlossen ist, wie in Fig. 5 um 90° gedreht dargestellt ist. Der Behälter ist an seiner Rückseite durch eine Platte 82 verschlossen, in der, wie weiter unten deutlich werden wird, ein Satz von zehn Düsen 83 in Reihe und mit gleichem Abstand von beispielsweise 5,08 mm voneinander angeordnet ist, wobei jede Düse 83 zum Drucken zweier Zeichen vorgesehen ist. Die Platte 82 ist ebenfalls aus Isoliermaterial und trägt auf ihrer Vorderseite eine gedruckte Schaltung 84 in Form eines innerhalb des Behälters 71 angeordneten gewöhnlichen Leiters. Die Platte 82 trägt auf ihrer Rückseite eine gedruckte Schaltung 86 in Form eines Satzes konzentrischer Ringe 87, wobei die Düsen 83 durch vertikale Leiter 88 an eine gleiche Anzahl von Sockel- = stiften 89 angeschlossen sind (Fig. 7 und 8). V

Ein Vielfach-Anschluß 91 (Fig. 6), der einen Satz von "", zehn Federkontakten 92 aufweist, ist in eine nach unten gerichtete Verlängerung 93 der Platte 82 auf eine solche Weise eingesetzt, daß jeder Federkontakt in Kontakt mit dem entsprechenden Stift 94 gehalten wird. Der Anschluß ist ebenfalls an eine Steuereinheit 94 angeschlossen, die neun Steuerschaltkreise beispielsweise von der in Fig. 3 dargestellten Art aufweist.

Der Schlitten 66 (Fig. 5) läuft durch Hin- und Herbewegung für einen nutzbringenden Hub von 5,08 mm, während die Walze 68 das Papier 69 schrittweise zuführt. Die Steuereinheit 94 (Fig. 5) ist entsprechend der 5x7-Punkte-Matrix synchronisiert, so daß das Drucken mit einer

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Geschwindigkeit von bis zu 200 Zeilen pro Sekunde ausgeführt werden kann. Die Platte 82 (Fig. 9) besteht aus einer 0,5 mm dicken Isolierschicht aus Aluminium •oder anderen feuerfesten Materialien wie Fosterit, Steatit oder Glas oder aus photogravierbaren Glas-Keramik-Materialien wie den als Fotoform oder Fotocream der Firma.Corning Glass Works bekannten Materialien. Mit Hilfe des Seidensiebdruck-Verfahrens ist auf der einen Seite der Schicht 82 der gewöhnliche Leiter 84 abgelagert und auf der anderen Seite eine erste Schicht 96 aus erosionsbeständigem Material, einschließlich Erosion bei hohen Spannungen, wie Nickel. Diese Schicht wird dann durch ein galvanisches Verfahren mit Hilfe einer zweiten Schicht 97 aus nicht-oxydierendem leitenden Metall mit hohem Schmalzpunkt verstärkt, beispielsweise Platin, damit die Kante der Schicht 97 in einer Entfernung von 0,2 mm von der Kante der Düse 36 entfernt liegt. Schließlich sind die Düsen 83 durch^Laserstrahl durchbohrt, um einen Durchmesser von 0,05. mm an der Außenkante der Düse 83 zu" erreichen.

Die Innenkante der Düse 83 kann auch in Form einer scharfen Kante 98 gebildet sein, wie dies in gestrichelten Linien in Fig. 9 dargestellt ist, und zwar durch Bohrung mit anderen Mittein als Laserstrahlen, beispielsweise durch Verwendung eines Bohrers oder nach der Laserperforierung durch einen Bohrvorgang auf der Innenfläche der Platte Die scharfe Kante erleichtert das Brechen der Dampfblasen und damit den Dampfausstoß.

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Der Schlitten 66 (Fig. 5) ist so angebracht, daß er die Düsen 83 in einer Entfernung von zwischen 0,1 und 5 mm vom Papier 69 trägt. Dieser Abstand kann eingestellt werden, um eine optimale Schärfe und Deutlichkeit der Markierung zu erreichen. Mit einem Abstand von 0,2 mm wurde bei Verwendung der beschriebenen Ausführungsform mit dem Elektronenmikroskop herausgefunden, daß die Tintenteilchen eine Geschwindigkeit von etwa 50 m/sec haben und daher viel schneller sind als die Vorschubgeschwindigkeit des Schlittens 66. Um mit 200 Zeilen pro Sekunde bei 20.000 Hz zu schreiben, wobei das Drucken jeweils sowohl bei dem Hub nach außen als auch bei dem zurück stattfindet, muß der Schlitten 66 in dieser Beziehung mit einer Geschwindigkeit von 3,5 m/sec laufen. Es besteht; daher ein offensichtlicher Vorteil gegenüber den bekannten selektiven Tintenstrahldruckern, in denen die Tintengeschwindigkeit in der gleichen Größenordnung liegt wie die Vorschubgeschwindigkeit (etwa 5 m/sec bei piezoelektrischer Steuerung), so daß der Kreisquerschnitt-Strahl die Neigung hat, eine ovale Markierung mit Ausfransungen an seinen Enden zu erzeugen. Der Vorteil bleibt auch gegenüber bekannt kontinuierlichen Tintenstrahldruckern bestehen, bei denen die Tintengeschwindigkeit ungefähr dreimal so groß ist wie die der piezoelektrischen Steuerung aber immer noch nur etwas größer als die der •Vorschubgeschwindigkeit zwischen dem Papier und der Düse,

Eine weitere mit dem Elektronenmikroskop gemachte Feststellung bezieht sich auf die Vielzahl von Mikrotröpfchen, die jedesmal von einer Düse ausgestoßen werden. Es ist

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festgestellt worden, daß der Durchmesser dieser Mi krotröpfchen zwischen 5 und 10 μην liegt gegenüber einem Durchmesser von 50 bis 60 pm im Fall von Tröpfchen, die durch piezoelektrische Steuerung erzeugt wurden, so daß ein gleiches Tintenvolumen, ausgestoßen durch Funken, mehrere hunderte von Mikrotröpfchen anstelle eines einzigen Tröpfchens erbrachte. Bei Ablagerung auf dem Papier wird das piezoelektrische Tröpfchen so angeordnet wie bei 99 in Fig. 10 angedeutet, mit geringem Eindringen in das Papier 69 und einer maximalen Dicke S, die eine lange Zeit zum Trocknen erfordert oder sogar eine Wärme- oder Warmluftquelle. Bei der Zerstäubung durch Entladung infolge des Funkens dringen die einzelnen Mikrotröpfchen dagegen mehr in das Papier ein und erstrecken sich ziemlich gleichmäßig über die Oberfläche, wie bei 100 in Fig. 10 angedeutet, wodurch sie der Luft eine gewellte Oberfläche bieten, die sehr viel größer ist als die des Zeichens 99, und dies bei einer maximalen Dicke S', die geringer ist als die Dicke S der Schicht 99. Es ist daher offensichtlich, daß das durch die Zerstäubung aufgrund des Funkens erzeugte Zeichen sofort trocknet und unauslöschlich bleibt. Es ist festgestellt worden, daß die Markierung selbst bei beschichtetem oder durchscheinendem Papier wie Transparent-Zeichenpapier scharf, unauslöschlich und trocken bleibt.

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Für eine Druckvorrichtung mit hoher Druckschärfe kann der Schlitten 66 zum Seriendruck entlang der gesamten Zeile laufen. Der Druckkopf 70 kann drehbar auf dem Schlitten 66 angeordnet werden, beispielsweise um einen Zentralpunkt 101 (Fig. 7) herum. Die Drehung kann so sein, daß mit den verschiedenen Düsen auf verschiedenen Zeilen eines vorbestimmten Netzes gedruckt werden kann. Beispielsweise kann die Neigung so sein, daß die Hälfte der Höhe des Zeichens mit den zehn Düsen bedeckt ist, so daß ein Zeichen mit zwei Durchlaufen des Kopfes 70 erhalten wird. Eine gute Schärfe wird bei einem Netz von 0,2 mm erhalten. Dies ergibt eine Zeichenhöhe von 2 mm, wobei der Raum zwischen zwei Zeichen aus 100 Punkten 100 besteht (Fig. 10). Mit einer einzigen Düse 83 des beschriebenen Typs und mit einer Betriebs- * frequenz von 20 000 Hz wird dann eine. Druckgeschwindigkeit von 200 Zeichen pro Sekunde erreicht, während bei " einem Kopf mit zehn Düsen die Geschwindigkeit 2000 Zeichen pro Sekunde beträgt.

Fig. 11 zeigt ein 50-fach vergrößertes Zeichen, das mit einem Druckkopf 70 der vorbeschriebenen Art gedruckt wurde und eine Steigung von 0,2 mm hat. Es kann gesehen werden, daß die Ränder des Zeichens genau definiert sind.

In Fig. 11 sind die Punkte 102 durch eine gestrichelte Linie angedeutet und geben das theoretische Profil des durch eine fortlaufende Linie dargestellten Zeichens wieder. Das tatsächliche Profil des Zeichens ist bei

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dargestellt. Es kann daraus ersehen werden, daß regellose Tintenteilchen 104 und Teile des kontinuierlichen Profils 105, die aus dem theoretischen Profil herausfallen, relativ selten und von geringem Ausmaß oder Größe sind. .

Offensichtlich können die Zah.l und Größe der Düsen 83 entsprechend der Art der Anwendung, zu der der Kopf 70 •bestimmt ist»verändert werden. Außerdem können mehrere Köpfe 70 parallel vorgesehen werden, wobei jeder von ihnen dazu bestimmt ist, einen einzigen Zeilenteil zu drucken. Insbesondere bei einem Drucker eines Faksimileübertragungsgeräts kann die Reihe von Düsen vertikal angeordnet werden, so daß die verschiedenen Düsen 83 gleichzeitig verschiedene Zeilen abtasten. Offensichtlich muß in diesem Fall der Träger für das Papier 69 flach statt zylindrisch sein. .

Die Relativstellung der Düse 36, des Behälters 34 und der Elektroden 38 und 40 sowie ihre Form können auf verschiedene Weise verändert werden. Ebenso kann die Zirkulation der Tinte 37 durch andere Mittel stattfinden als durch die Saug- oder Druckpumpe 54, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. Insbesondere die Gegenelektrode 40 neben der Düse 36 kann aus einer im wesentlichen rechtwinkligen Platte 106 (Fig. 12) bestehen, bei der ein Punkt 107 beispielsweise unter der Kante der Düse 36 angeordnet ist. Die Elektrode 38 ihrerseits kann aus einem Stab 108 (Fig. 13) bestehen, der in einen Isolierkörper 109 in dem Behälter 34

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eingebettet ist und einen Fortsatz 111 aufweist, der in die Tinte 37 eingetaucht ist.

In den oben beschriebenen Ausführungsformen wurde vorausgesetzt, daß die Tinte mittels einer Pumpe durch den Behälter zirkuliert wird. In der Ausführungsform der Fig. 14 besteht der Druckkopf. 33 einfach aus einer Platte 112, die mit der Gegenelektrode 40 und der Düse'36 versehen ist. Das Ende eines kapillar- '-rohrs 113, dessen eines Ende 114 mit der unteren . Innenkante der Düse 36 ausgerichtet ist, ist an der Platte 112 befestigt. Das Rohr 113 ist an ein Reservoir 115 angeschlossen, das auf dem Maschinenrahmen befestigt ist. Die Elektrode 38 ist in die Tinte 37 des Reservoirs 115 eingetaucht, in dem die Tinte auf einem Spiegel gehalten wird, der leicht über der Kante des Rohrs 113 liegt.

Die Tinte 37 steigt so aufgrund von Kapillarität bis zur Kante 114, und aufgrund ihrer Oberflächenspannung bildet sich ein konvexer Meniskus 116'auf der Innenkante der Düse 36 und ein konvexer Meniskus 117 zwischen der Kante 114 und der oberen Innenkante des Rohrs 113. Auf diese Weise wird ein Tintentröpfchen ■-in einer im wesentlichen konstanten Stellung erzeugt, das bereit ist, den Aufschlag des Funkens zu empfangen. Diese Abwandlung hat auch den Vorteil, daß jegliche möglichen Dampfblasen, die sich aufgrund des Funkens bilden, leicht in die Luft ausgestoßen werden können.

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Die Abwandlung der Fig. 15 entspricht derjenigen der Fig. 14, soweit die Meniskusbildung betroffen ist. In der Abwandlung der Fig. 15. wird das Reservoir 118 von dem gleichen Schlitten- getragen wie der Kopf 33, während die Tinte 37 zu der Düse 36 durch eine Schicht von porösem Material 119 mittels einer oder mehrerer Leitungen 120 in Verbindung mit dem Reservoir 118 gebracht wird.

Die Schicht 119 reicht an die untere Kante der Düse 36, so daß die Tinte einen Meniskus 121 in der Düse 36 und eine Reihe von Meniski 122 auf der freien Oberfläche, der Schicht 119 bildet. Die Elektrode 38 ist auf der inneren Oberfläche der Platte: 35 angebracht.

In der Abwandlung der Fig. 16 hat das poröse Material die Form einer Stange 123, die innerhalb der zylindrischen Metallelektrode 124 getragen wird. Diese ist mittels eines biegsamen Rohrs 125 m.it einem Tintenreservoir' verbunden, das auf dem Drucker befestigt ist. Die Endfläche der Stange 123 steht mit Luft in Berührung und ist mit einer Reihe Meniski 127 bedeckt, bis zu denen die IonenentTadung reicht, während die Dampfblasen leicht in die Luft entweichen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine poröse Schicht als Leitung für die Tinte in dem hydraulischen Kreislauf, der eine in der Zeichnung nicht dargestellte Pumpe aufweist, verwendet. Im Bild von Fig. 17 und der folgenden Figuren ist die durch die

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Pumpe verursachte Tinten-Zirkulation durch einen wellenförmigen Pfeil dargestellt.

In der Abwandlung der Fig. 17 wird die poröse Schicht gesondert von der Innenfläche der Platte 35 an der Düse 36 mittels der Dicke der Elektrode 38 gehalten, die ausreichend von der Innenkante der Düse 36 entfernt gehalten wird. Auf der freien Oberfläche der porösen Schicht bildet sich eine Vielzahl von konvexen Meniski 12-9, auf die der Funke aufgrund der minimalen Entfernung der Gegenelektrode 40 von der Elektrode aufschlägt. Die ausreichend große freie Oberfläche _: der porösen Schicht 128 ermöglicht eine Absorption jeglicher Dampfblasen. =

In der Abwandlung der Fig. 18 erleichtern eine Bohrung 130 in der Rückwand 131 des Kopfes 33 und in der porösen Schicht 128 das Entweichen der Dampfblasen in die Luft.

In der Abwandlung der Fig·. 19 ist die Metallblechelektrode 38 zwischen der porösen Schicht 128 und der Rückwand 133 angeordnet, während die Bohrung in der porösen Schicht und damit auch in der Elektrode 38 und der Wand 133 einen solchen Durchmesser aufweist, daß der Ring zwischen der Schicht 128 und der Innenkante der Düse 36 entfernt wird, so daß diese Oberfläche der Schicht 128, die der Entladung ausgesetzt ist, dem Ausmaß nach erheblich vergrößert wird und aus der inneren Oberfläche der Bohrung 134 besteht.

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Offensichtlich können die Abwandlungen der Fig. 17 bis 19 auch dann arbeiten, wenn das poröse Material weggelassen und der Tinte freies Einfließen in den Zwischenraum ermöglicht wird.

Entsprechend einer weiteren Ausführungsform wird die magnetische Tinte in ein magnetisches Feld eingetaucht verwendet, dessen Kraftlinien die Tintenteilchen am Einlaß der Düse 3.6 halten. In der Abwandlung der Fig. wird das Magnetfeld durch einen ringförmigen Permanentmagneten 141 erhalten, der mit einem Anker 142 zusammenwirkt, auf dem ein Zylinder 143 befestigt ist, der in dem Magneten 141 verlauft und ein abgerundetes Ende 144 aufweist. Die Kraftlinien des Magnetkreises liegen wie in der Figur in gestrichelten Linien angedeutet so, daß, obwohl die magnetischen Tintenteilchen der Zirkulation unterworfen sind, die durch eine Pumpe erzeugt wird, sie doch an den Seiten des Endes 144 des Zylinders 143 liegen und die Düse 36 frei lassen, um die durch den Funken entzogenen Tintenteilchen zu führen.

In der Abwandlung der Fig. 21 sind zwei Permanentmagnete 146 und 147 vorgesehen, die in entgegengesetzter Richtung angeordnet sind. In dem magnetischen Tintenstrom nehmen daher die Kraftlinien das durch gestrichelte Linien in Fig. 21 angedeutete Muster an und werden zur Wand 148 hin dichter. Die Tintenteilchen werden in einer solchen Weise abgelagert, daß sie besser von der Düse 36 geführt werden können.

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Offensichtlich können die Magnete 141, 146 und 147 in den beiden Abwandlungen der Fig, 20 und 21 aus magnetischem Gummi statt aus magnetisc-hem .Eisenmaterial bestehen.

In einer weiteren AusfUhrungsform der Erfindung ist zwischen der Düse 36 und der Tinte eine Luftschicht vorgesehen, um die Trennung zwischen dem Tintennieniskus und der Düse zu gewährleisten. Insbesondere in der Abwandlung der Fig. 22 ist der Tintenbehälter 34 durch eine Platte 149 verschlossen, die die Gegenelektrode 40 um eine Bohrung 150 herum trägt, in der sich der Meniskus 42 bi1det. Eine zweite Platte 15! ist in einem bestimmten Abstand von der Platte 149 angeordnet, mit der sie beispielsweise seitlich verbunden ist und ³-■ einen Zwischenraum 152 bildet, der eine vertikale Luftzirkulation ermöglicht. Die eigentliche Tinten-Führungsdüse 36 wird von der Platte 151 getragen, so daß sie nur als eine Führung für die Tintenteilchen dient, die in ihr Inneres geschossen werden. Dagegen hält die Platte 151 alle mikroskopischen Tintenteilen auf, die nicht parallel zur Achse der Bohrung 150 ausgestoßen werden. Der Zwischenraum gewährleistet auch die Entfernung jeglicher Dampfblasen. ■

In der Abwandung der Fig. 23 besteht die Gegenelektrode aus einer Metallisierungsschicht 153 auf einer Bohrung in der zweiten Platte 151, so daß die Düse 36 durch diese Metallisierungsschicht 153 gebildet wird. In der Ausführungsform der Fig. 24 ist die Gegenelektrode 40 auf * der Außenwand der zweiten Platte 151 angeordnet. *

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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Tinte durch einen mit der Düse konzentrisch verlaufenden Kanal zirkuliert. In der Abwandlung der Fig. wird die Tinte durch eine Bohrung 156 in der Rückwand 157 ■ gezogen, die mittels eines biegsamen Rohrs 158 an die Pumpe angeschlossen ist. Die Tinte Wird durch ein Paar Leitungen 159 geführt, die .oberhalb und unterhalb der Düse 36 liegen. Die Elektrode 38 ist an der Wand 157 befestigt, während die Gegenelektrode 40 an der Vorderplatte 160 befestigt ist. Es ist offensichtlich, daß der Tintenstrom eine Einziehung des Meniskus 42 aus der Düse 36 und eine Verringerung des Tintendrucks an der Düse 36 verursacht.

In den Abwandlungen der Fig. 2'6 und 27 ist die Mittelbohrung durch ein starres Röhr 161 bzw. 162 vorgesehen. Das Rohr 161 besteht aus Metall und wirkt als Elektrode. Das Rohr 162 ist isolierend und trägt in seinem Inneren die Elektrode 38. Offensichtlich kann die Richtung des Tintenstroms in den drei Abwandlungen der Fig. 25, 26 und 27 ohne irgendeine merkliche Veränderung des Ergebnisses des Tintenstrahls umgekehrt werden.

In. einer weiteren Ausführurigsform der Erfindung besteht die Düse aus zwei Teilen, um eine Unterbrechung für die physikalischen oder geometrischen Eigenschaften ihrer inneren Oberfläche zu bilden. In der Abwandlung der Fig.28 ist die Vorderwand des Behälters 34 aus zwei gleichen Platten 163 und 164 gebildet, die einzeln vom Laser durchbohrt und dann verschweißt sind. Auf diese Weise

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bilden die beiden Bohrungen 165 und 166· an der Kontaktfläche 167 zwischen den Platten einen Absatz, so daß die Bohrung 165 als eine Führungsdüse dient und der Tintenmeniskus niemals in sie einfällt.

In der Abwandlung der Fig. 29 bestehen die beiden Platten 168 und 169 aus verschiedenen Materialien, und insbesondere das Material der Platte 169 ist besser durchfeuchtbar durch Tinte als das Material der Platte 168. Die beiden Platten 168 und 169 werden erst miteinander verschweißt und dann gemeinsam durchbohrt. Auch in diesem Fall bildet sich an der Trennfläche zwischen den beiden Platten eine Unterbrechung, die den Meniskus aufhält und ihm nicht ermöglicht, über diese Ebene hinaus zu gelangen» so daß dieser durch die Bohrung 171 in der Platte 168 gebildete Teil der Düse nur zur Führung der Tintenteilchen dient, die .die Bohrung 172 der Platte 169 verlassen.

In der beschriebenen Druckvorrichtung können verschiedene Abwandlungen und Verbesserungen vorgenommen werden, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird. Beispielsweise kann die Tinte in dem Behälter durch andere Mittel als die Pumpe unter Bewegung gehalten werden, beispielsweise durch eine Kugel oder einen Mikrosauger, die hinter der Düse angeordnet sind und sich durch die Wirkung von Beschleunigung oder eines Magnetfeldes bewegen. Im Fall verschiedener, parallel angeordneter Düsen kann die Kugel durch eine.

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zylindrische oder geriffelte Stange ersetzt werden, die für alle Düsen gemeinsam ist. Schließlich¹ kann die Düse 36 in bezug auf die Kugel oder die Stange auch verzweigt se τη.

Schließlich kann die Entfernung der Dampfblasen einfach dadurch erleichtert werden, daß man.einen Hochfrequenzvibrator am Druckkopf befestigt.

Se/MP - 27 763

Claims

Patentansprüche

Y 1. ^Tintenstrahl druckvorrichtung, bei welcher das Drucken '

urch Einleiten des selektiven Ausstoßes von Teilchen *. flüssiger Tinte aus einer Düse ausgeführt wird, wobei die Tinte in elektrischem Kontakt mit einer Elektrode. * •steht, und bei welcher eine Gegenelektrode der Düse benachbart zwischen dieser letzteren und dem Druckträger angeordnet ist, dadurch gekenn ze ich η et, daß die Tinte elektrisch leitend ist und daß die Vorrichtung elektrische Einrichtungen aufweist, die selektiv betrieben werden können, um die Elektrode und die Gegenelektrode mit einer solchen Spannung zu erregen, daß zwischen dem Meniskus der Tinte und der Gegenelektrode ein Bewegungszustand geschaffen wird, um den Ausstoß einer Vielzahl von Tintenteilchen durch die Düse zu verursachen.

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MÜNCHEN: TELEFON (O-8O) 3SS5 85 KASEL: PROPiNDUS · TELEX 0524344

BERLIN: TELEFON (O3O) 8 3120 88 KABEL: PROPINDUS .TELEX 01 84 05 7
2. Vorrichtung nach Anspruch 1» d a d u r cn gekennzeichnet, daß der Bewegungszustand durch die Entladung von Ionen erzeugt wird, die durch die Spannung zwischen der Gegenelektrode und dem Meniskus und aus der dadurch erzeugten Wärme erzeugt wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e η η ζ e i c h η et, daß die Spannung so beschaffen ist„ daß zumindest ein Funke zwischen der Gegenelektrode und dem Meniskus erzeugt wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung für .einen Zeitraum zwischen 10 und 40 μεεο zwischen 1000 und 3000 V liegt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4»

da d u r c h g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die Gegenelektrode auf der äußeren Oberfläche einer Platte angeordnet ist., die einen Behälter für die Tinte verschließt., wobei der Behälter elektrisch isolierend ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e η η ζ e i c h η et, daß

. die Tinte derart unter Druck gehalten wird, daß innerhalb der Düse ein freier .Oberflächenmeniskus gebildet wird.

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7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch geken-nzeichne t, daß die Tinte an der Düse durch einen hydraulischen Kreislauf in Umlauf gehalten wird, der eine Pumpe umfaßt, die zwischen

'dem· Behälter und einem Tintenreservoir angeschlossen .ist, das eine sehr viel höhere Kapazität als der Behälter hat.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, da d ure h g e k en η ζ e i c h η e t, d a B die Tinte in einer Schicht aus porösem Material in dem Behälter enthalten ist. .
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Elektrode aus einem hohlen Stab gebildet ist, der ebenfalls eine. der Leitungen des hydraulischen Kreislaufs darstellt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tinte durch Kapillaritätswirkung aus einem Reservoir bis zur Düsenöffnung geleitet wird.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzei chnet, daß die Kapillaritäts-

■ wirkung"durch ein Kapillarrohr erreicht wird, dessen freies Ende der Unterkante der Düse benachbart ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Kapillaritäts- *■ wirkung durch eine Schicht porösen Materials erreicht wird, dessen freies Ende.neben der Düsenkante liegt. "
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, ge ken η.ze i c hn et du rc h Mittel , die so angeordnet sind , daß .sie den Meniskus der freien Oberfläche der Tinte auf einem vorherbestimmten Abstand von der Außenkante der Düse halten.
14. Vorrichtung nach Anspruch 43, dadurch

g e k e η η ζ e i c h η e t, -daß diese Mittel so angeordnet sind, daß sie den Meniskus ,der freien Oberfläche der Tinte im wesentlichen außerhalb der Düse halten.
15. Vorrichtung nach Anspruch 5,8 und 1.4, d a d u.r c h g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die den Meniskus haltenden Mtttel .einen Raum ,.zwischen dem porösen Material und der inneren Oberfläche .der Düsenplatte aufweisen.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, da durch

• g e k e η η ze i eh η et, daß .der Raum aus einer Bohrung in dem porösen Material besteht, die koaxial zu der Düse verläuft und in der Luft frei zirkuliert.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, d .a d u r c h

g e k e η η ζ e i c h η e t, daß diese Bohrung mit einer Bohrung in dem Tintenbehälter .ausgerichtet ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 13, d a d u r c h

ge k e η η ze i c h η e t, daß die den Meniskus haltenden Mittel eine zweite Platte umfassen, die · eine mit der Düse ausgerichtete Bohrung aufweist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Platten aus dem gleichen Isoliermaterial bestehen und unabhängig voneinander durchbohrt sind, und daß sie in gegenseitiger Berührung miteinander angeordnet sind* um eine Unterbrechung in der Düsenoberfläche zu erzeugen.
20. ·Vorrichtung nach Anspruch 18, da d u r c h ^

gekennzeichnet, da ßdie beiden Platten'

einen verschiedenen Befeuchtungsgrad durch die

Tinte aufweisen und erst miteinander verbunden und dann durchbohrt werden. . ,
21. Vorrichtung nach Anspruch 18, d a d υ r c h gekennzeichnet, daß die Platten in einem vorherbestimmten Abstand voneinander angebracht sind, um einen Zwischenraum zu bilden, in dem Luft zirkuliert.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Gegenelektrode auf der inneren Platte aufgedruckt ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 1.3, d a d u r c h ge k e η η ζ e i c h η e t, daß die Tinte von magnetischer Art ist, und daß die Mittel Magnete enthalten, die hinter dem Behälter angeordnet und so eingerichtet sind, daß sie die Tinte am Düseneingang verdünnen.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekenn· zei c h η e t, daß. die Magnete einen Permanentmagneten von ringförmiger Form aufweisen, der koaxial zur Düse verläuft und einen Anker mit einem zylindrischen Ansatz umfaßt, der in die Magnetböhrung hineinläuft und einen in die Tinte eingetauchten Abschnitt aufweist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 23, d a d u r c h

g e k e η η ζ e i c h η e t,.daß ein Paar Magnete vorgesehen sind, die in entgegengesetzte Richtungen eingestellt und symmetrisch um die Düsenachse angeordnet sind.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Tinte 3 bis 5% gefärbter Teilchen in einer Mischung enthält-, die Diathylenglycol und ein elektrolytisches Salz enthält und so angeordnet ist, daß sie eine Leitfähigkeit von zwischen 4 und 6 mmhos/cm ergibt.

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27. Vorrichtung nach Anspruch 26, d a d u r c h gekennzeichnet, daßdie Tinte eine Relativdichte von zwischen 1,01 und 1,1 und eine

2 Oberflächenspannung von zwischen 30 und 50 Dyn/cm

hat." ·
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckträger in einem Abstand von zwischen 0,1 und 5 mm von der Außenkante der Düse angeordnet ist.
29. Vorrichtung nach Anspruch 7 und einem der Ansprüche 8 bis 28, d a d u r c h ge k e η η ζ e i c h η et,⁵ daß eine Vielzahl von Düsen in gleichmäßigem Abstand voneinander auf einem einzigen Druckkopf angeordnet ' sind, wobei der hydraulische Kreislauf zwischen einem allen Düsen gemeinsamen Behälter und dem Reservoir angeordnet ist.
30. Vorrichtung nach Anspruch 29, d a d u r c h gekennzeichnet, daß der Druckkopf auf einem quer beweglichen Schlitten angeordnet ist, wobei die Pumpe und das Reservoir auf dem Maschinenrahmen befestigt sind.
31. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen in einer Reihe angeordnet sind, die veränderlich neigbar ist, um gleichzeitig verschiedene Zeilen eines Drucknetzes, zu umfassen,
32. Vorrichtung nach Anspruch 31, d a d u r c h gekennzeichnet, daß das Netz einen zwischen 0,1 und 0,2 mm liegenden Abstand aufweist, um Zeichen mit hoher Druckschärfe zu drucken.

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