DE3308353A1

DE3308353A1 - Farbausstosskopf fuer einen farbstrahldrucker

Info

Publication number: DE3308353A1
Application number: DE19833308353
Authority: DE
Inventors: Yutaka Kawasaki Kanagawa Ebi; Tatsuya Furukawa; Masanori Tokyo Horike; Takuro Isayama; Takuro Yokohama Kanagawa Sekiya; Masaaki Tokyo Tachiki
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1982-03-09
Filing date: 1983-03-09
Publication date: 1983-09-22
Also published as: US4510509A; DE3308353C2

Description

-3-1Anwaltsakte: 32 686

Beschreibung

5Die Erfindung betrifft einen Farbausstoßkopf für einen Farbstrahldrucker, und betrifft insbesondere einen verbesserten Düsenabschnitt eines Farbausstoßkopfes, der in einem sogenannten auf Verlangen ein elektrisches Feld erzeugenden Farbstrahldrucker eingebaut ist.

Es ist ein sogenannter auf Verlangen ein elektrisches Feld erzeugender Farbstrahldrucker bekannt, in welchem Farbe oder Tinte an dem vordersten Ende einer Düse in einem Farbausstoßkopf durch ein konzentriertes elektrisches Feld ge-

15formt wird, um einen Farbstrahl zum Ausdrucken von Daten auf einem Blatt Papier auszubilden (siehe japanische Gebrauchsmuster-Veröffentlichung Nr. 54-19874/79 und offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 56-8268/81). Um für diese Art Farbstrahldrucker eine hochintegrierte Mehrdüsenausfüh-

20£"ung zu schaffen, haben sich jedoch Schwierigkeiten ergeben. Obwohl ein Versuch gemacht worden ist, Düsen in Zickzack-Form anzuordnen, ist es noch schwierig gewesen, eine Dichte von bis zu 8 Düsen/mm über der Breite eines DIN A 4-Formats (290mm) einzurichten.

Gemäß der Erfindung soll daher ein Farbausstoßkopf für einen auf Verlangen ein elektrisches Feld erzeugenden Farbstrahldrucker geschaffen werden, welcher eine stetige, gleichbleibende Färbzerstäubung in Tröpfchen fördert. Ferner soll ge-

30mäß der Erfindung ein Farbausstoßkopf für einen auf Verlangen ein elektrisches Feld erzeugenden Farbstrahldrucker geschaffen werden, welcher eine neue Düsenausführung aufweist, in dem die Anordnung verschiedener Elektroden zum kontrollierbaren Ansteuern eines Farbausstoßes vereinfacht

35ist, um eine Integration der Düsen zu erleichtern. Ferner soll gemäß der Erfindung ein Farbausstoßkopf für einen sogenannten auf Verlangen ein elektrisches Feld erzeugenden

* Farbstrahldrucker geschaffen werden, welcher durch eine einfache Steuereinrichtung angetrieben und gesteuert werden kann.

Gemäß der Erfindung ist dies bei einem Farbausstoßkopf für einen Farbstrahldrucker nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind

in den Unteransprüchen angegeben.
10

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Aus-' führungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teil einer schematischen Seitenansicht

eines Farbstrahldruckers, bei welchem ein Farbausstoßkopf gemäß der Erfindung anwendbar ist;

Fig. 2 eine vergrößerte Vorderansicht eines Düsenabschnittes in dem Farbausstoßkopf der Fig. 1;

Fig. 3 einen Teil einer Schnittansicht entlang der Linie A-A¹ in Fig. 2;

Fig. 4 eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie B-B¹ der Fig. 3; ·

Fig. 5 eine Teilansicht einer Düsenplatte der Fig. 3 und 4, wie sie von der Farbkammerseite aus gesehen wird;

Fig. 6 einen Teil einer Schnittansicht entlang der Linie A-A¹ der Fig. 2, wobei jedoch eine weitere Ausführungsform des Düsenabschnittes gemäß der Erfindung dargestellt ist;

Il 9 · · β φ · β β Q Λ β a · Q

-ΞΙ Fig. 7 eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie C-C der Fig. 6> und

Fig. 8 ein Zeitsteuerdiagramm_;das Signale wiedergibt, die an verschiedenen Elektroden angekoppelt

sind, welche in der Nähe jeder Düse angeordnet sind.

In Fig. 1 ist ein in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichneter

lOFarbausstoßkopf gemäß der Erfindung dargestellt. Der Kopf 10 weist einen Düsenabschnitt 20 auf, welcher gegenüber einer Gegenelektrode 40 angeordnet ist, wobei dazwischen ein Blatt Papier 30 verläuft. Wie in Fig. 2 dargestellt, weist der Düsenabschnitt 20 eine Düsenplatte 22 auf,

15welche mit einer Anzahl Düsen N₁₁ bis N₅ in einer zweidimensionalen Matrixanordnung versehen ist, d.h. die Anzahl Düsen sind in den X- und Y-Richtungen angeordnet, welche senkrecht zueinander sind. Eine erste Elektrode d (siehe Fig. 4) ist fest an der inneren Umfangsflache jeder Düse

2ON angebracht. Leitungsanschlüsse T₁ bis T sind vorgesehen, um die ersten Elektroden d jeweils mit einer Anordnung von fünf Daten, die sich entlang der Y- oder Blattzuführrichtung erstrecken, zu verbinden . Der Anschluß T₁ verbindet z.B. die ersten Elektroden d einer Anordnung von fünf Düsen N₁₁

25bis N₅₁. Das gleiche gilt für die anderen Leitungsanschlüsse bis zu dem Anschluß T , welcher die ersten Elektroden d der Düsen N₁ bis N₅ verbindet. Die Leitungsanschlüsse T₁ bis T. werden mit Spannungsimpulsen versorgt, welche einem Bilddatensignal entsprechen.

Die Düsenplatte 22 legt zusammen mit einem Düsenhalter 26, welcher dazu verwendet wird, die Düsenplatte 22 zu halten, eine Farbkammer 24 fest. Wie in Fig. 3 bis 5 dargestellt, sind die Düsen N in der Düsenplatte 22 an ihren

35Enden nahe bei der Farbkammer 24 einzeln von zweiten Elektroden D₁ bis D₅ umgeben. Die zweite Elektrode D₁ weist einen geformten Streifen auf, welcher im allgemeinen mit

-δ-den Düsen N₁₁ bis N₁ verbunden ist, welche entlang der Breite eines Blattes oder in der X-Richtung ausgerichtet sind. Das gleiche gilt für die anderen zweiten Elektroden bis den Elektroden D₅, welche im allgemeinen mit der An-5 Ordnung der Düsen N^₁ bis N₁. verbunden sind. In jeder der Düsenanordnungen N₁₁-N₅₁ bis ^N _1n~^N _5n sind die Düsen entlang der Breite des Blattes oder in der X-Richtung schrittweise um einen Abstand von 0,1mm versetzt, so daß ein hohes Auflösungsvermögen von 10 Punkten/mm durch das Auswählen der ersten Elektroden d und der zweiten Elektroden D₁ bis Dc erhalten werden kann, die den jeweiligen Düsen zugeordnet sind.

Wie in Fig. 4 dargestellt, ist jede erste Elektrode d in der Düsenausführung so bemessen, daß sie über die vordere Fläche der Düsenplatte 22 vorsteht. Die Anschlußleitungen T₁ bis T , die von den ersten Elektroden d ausgehen, sind in der Düsenplatte 22 jeweils geändert , wie in Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Die zweiten Elektroden D verlaufen parallel zu einander in der Blattzuführrichtung oder in der Y-Richtung, so daß jede von ihnen von einer Anordnung von Düsen N, welche in der X-Richtung ausgerichtet sind, gemeinsambenutzt werden kann; die zweite Elektrode D₁ wird von der Düsenanordnung N₁₁ bis N₁ , die zweite Elektrode D„ wird von der Düsenanordnung N₃₁ bis N„ , die zweite Elektrode D^ wird von der Düsenanordnung N₃₁ bis N_ , die zweite Elektrode D. wird von der Düsenanordnung N₄₁ bis N₄ und die zweite Elektrode D₅ wird von der Düsenanordnung Nc₁ bis Nr gemeinsam benutzt.

Die Gegenelektrode oder die dritte Elektrode 30 auf der Rückseite des Blattes 40 soll mit einer hohen negativen Gleichspannung von 2 bis 4kV versorgt werden; die ersten Elektroden d sollen von einer (nicht dargestellten) Steuerschaltung aus mit positivenSpannungsimpulsen von 3 00 bis 800 V versorgt werden, welche Bilddaten darstellen, und die zweiten Elektroden D, welche an dem Ausdrucken beteiligt

• ft *

ft 0*4

It β

• · · ■

-7-

X sind, sollen mit einer negativen Spannung von 300 bis 800V versorgt werden, während der Rest mit einer auf Erdpotential liegenden Spannung oder einer positiven Spannung von 300 bis 800V versorgt wird. Farbe oder Tinte wird dann aus den Düsen ausgestoßen, an deren ersten und zweiten Anschlüssen die Spannungsimpulse angelegt sind.

Bekanntlich kann, wenn das elektrische Feld, das von den ersten bis dritten Elektroden erzeugt worden ist, eine Kraft F auf die Farbe oder Tinte an dem vordersten Ende einer Düse ausübt, der Mechanismus des Farbausstoßes durch folgende Gleichung dargestellt werden:

F = οζ · grad(E) +qE

¹^ wobei c* der Koeffizient ist, welcher der Polarisierungskraft der Farbe zugeordnet ist, q eine Ladung ist, die an der Farbe durch das äußere elektrische Feld induziert worden ist, und E die Stärke des elektrischen Feldes ist.

Die Polarisierungskraft, die durch den ersten Ausdruck der vorstehend wiedergegebenen Gleichung dargestellt ist, ergibt sich aus dem Spannungsimpuls, der an die ersten und zweiten Elektroden angelegt worden ist. Die Coulomb¹ sehe Kraft, die durch den zweiten Ausdruck dargestellt ist, wird durch die an die dritte Elektrode angelegte Gleichspannung entwickelt. Diese Kräfte werden zusammengefaßt, damit ein Farbmeniskus an dem Auslaß der Düse zunimmt bzw. größer wird, während die Konzentration des von der dritten Elektrode ausgehenden, elektrischen Feldes entsprechend dem Wachsen des Meniskus beschleunigt wird. Ein Farbstrahl bildet sich außerhalb der Düse in dem Augenblick von selbst, wenn die Kraft F die Oberflächenspannung des Meniskus überwunden hat.

Bei einem sogenannten auf Befehl arbeitenden Farbstrahldrucker der dargestellten und beschriebenen Art wird somit

-δι ein stetiger Farbstrahl erreicht, wenn die Farbe einen

spezifischen Widerstand hat, welcher nicht kleiner als

4 10

10 .Acm und nicht größer als 10 Λ cm ist. Wie durch das Zeitsteuerdiagramm der Fig. 8 dargestellt ist, werden Spannungsimpulse für einen Farbausstoß an die Düsenanordnungen angelegt. Obwohl, wie dargestellt, impulsförmige Signale mit positiven Spannungen von 300 bis 800V, welche Bilddaten anzeigen, an die Leitungsanschlüsse T.. bis T angelegt werden, wird ein Spannungsimpuls mit einer negativen Spannung von 300 bis 800V sequentiell und wiederholt auf einer Time-Sharing-Basis an die zweiten Elektroden D. bis D₁. angelegt. Eine derartige Matrixansteuerung der Düsen setzt die Anzahl der erforderlichen Steuerschaltungen und folglich die Herstellungskosten herab.

Gemäß der Erfindung ist somit ein Farbausstoßkopf geschaffen, welcher infolge des integrierten Aufbaus einer kreisförmigen Düse und einer ersten Elektrode eine stetige, gleichbleibende Farbzerstäubung in Tröpfchen sicherstellt.

Der Farbausstoßkopf ist leicht zu integrieren, da eine Anzahl Düsen eine zweite Elektrode gemeinsam benutzen, wodurch der Elektrodenaufbau vereinfacht wird. Darüber hinaus wird durch die Matrixansteuerurig für einen Farbausstoß die Anzahl der erforderlichen Steuerschaltungen verringert, und dadurch kann derFarbausstoßkopf wirtschaftlich hergestellt werden.

Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Abwandlungen möglich. Beispielsweise können, wie in Fig. 6 und 7 dargestellt ist, die zweiten Elektroden D₁ bis D- statt an der Düsenplatte 22, wie es bei der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform der Fall ist, an dem Düsenhalter oder -träger 26 angebracht werden, welcher der ersten Elektrode d gegenüberliegt, wobei dazwischen die Farbkammer 24 angeordnet ist.

Ende der Beschreibung

-θ-

Leerseite

Claims

BER6T«; STAPf; ""SCHWABE-:· SANDMAIR • O « C MAUERKIRCHERSTRASSE 45 8000 MÜNCHEN 80 Anwaltsakte: 32 686 Ricoh Company, Ltd. Tokyo / Japan Farbausstoßkopf für einen Farbstrahldrucker Patentansprüche

1. Farbausstoßkopf für einen'Farbstrahldrucker, welcher Daten auf ein Blatt Papier ausdruckt, indem Farbtröpfchen unter der Wirkung eines elektrischen Feldes ausgestoßen werden, gekennzeichnet durch

eine Düsenplatte (22); eine Anzahl Düsen (N₁ bis N₁- ], welche durch die Düsenplatte (22) gebildet sind, um eine Matrix in der Breitenrichtung und in der Zuführrichtung des Blattes auszubilden;

eine Anzahl erster Elektroden (d), die jeweils integriert * an der inneren Umfangsfläche einer der Düsen (N₁ bis N₅ ) nahe bei deren Farbausstoßöffnung angeordnet sind, wobei die ersten Elektroden (d) dem Blatt (30) gegenüberliegen;

15eine Anzahl Leitungsanschlüsse (T₁ bis T ) , die jeweils gemeinsam mit den ersten Elektroden (d) verbunden sind, die mit den Düsen (N₁ bis N ) integriert sind, welche eine Anordnung in der Blattzuführrichtung bilden; eine Anzahl zweiter Elektroden (D₁ bis O₁.) , die jeweils ge-

20meinsam mit den Düsen (N. bis N₅ ) verbunden sind, welche eine Anordnung in der Breitenrichtung des Blattes (30) bilden, wobei die zweiten Elektroden (D₁ bis D₅) auf der Rückseite VII/XX/Ktz - 2 -

»(089) 98 82 72 - 74 Telax: 5 24 680 BERG d Bankkonten: Bayer. Vereinsbank München 453100 (BU 7oo 202 70)

Telegramme (cable): Telekopierer: (089) 983049 Hypo-Bank München 4410122850 (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO t

BERGSTAPFPATENT München KaIIe Infotec 6350 Gr. Il + III Postscheck München 653 43-808 (BLZ 700100 80)

^ der ersten Elektroden (d) angeordnet sind, und eine Gegenelektrodenanordnung (40), die vor den ersten Elektroden (d) und auf der Rückseite des Blattes (30) angeordnet ist, wobei die Gegenelektrode (40) eine dritte Elektrode

§ darstellt.

2. Farbausstoßkopf nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet durch ein Trägerteil (26) zum Tragen und

Halten der Düsenplatte (22), und durch eine Farbkammer, die IQ zwischen dem Trägerteil (26) und der Düsenplatte (22) festgelegt ist.

3. Farbausstoßkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Elektroden (D. bis D₅), an einer Fläche der Düsenplatte(22) angebracht sind, welche der Farbkammer benachbart ist.

4. Farbausstoßkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Elektroden (D. bis D₁.) an dem Tragteil (26) in Gegenüberlage zu den Düsen

bis N₁. ) angebracht sind, wobei dazwischen die Farbkammer festgelegt ist.

5. Farbausstoßkopf nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η-zeichnet, daß an die ersten Elektroden (d) über die Leitungsanschlüsse (T₁ bis T ) Bilddaten entsprechende Spannungsimpulse angelegt werden, daß an die zweiten Elektroden (D₁ bis Oc) t die an dem Ausdrucken teilnehmen, eine Spannung angelegt wird, deren Polarität der der Spannungs-,-Q impulse entgegengesetzt ist, daß an den Rest der zweiten Elektroden eine Nullspannung oder eine Spannung, deren Polarität der der Spannungsimpulse entspricht, nacheinander und wiederholt auf einer Time-Sharing-Basis angelegt wird, und daß an die dritte Elektrode (40) eine konstante Spange nung angelegt wird, welche in ihrer Polarität den Spannungsimpulsen entgegengesetzt ist.