DE3638019A1

DE3638019A1 - Printer mit vorhangartiger, elektrischer feldstaerke

Info

Publication number: DE3638019A1
Application number: DE19863638019
Authority: DE
Inventors: Hideo Hotomi
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1985-11-09
Filing date: 1986-11-07
Publication date: 1987-05-14
Anticipated expiration: 2006-11-08
Also published as: US4717926A; DE3638019C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Printer, der eine vorhangartige elektrische Feldstärke verwendet.

Es sind zahlreiche Arten von Printern bekannt, wie beispielsweise ein Aufschlagprinter (Drahtpunkt- und Pendeltyp), ein elektrostatischer Printer, Wärmeprinter, Farbstrahlprinter und ein Laserprinter, die als Ausgabeapparat für Zeichenbilddaten oder dgl. entwickelt worden sind. Für einen Ausgabeapparat sind Eigenschaften erforderlich, wie kompakte Bauweise, Farbdruck, Wartungsfreiheit, geringe Kosten, geringes Geräusch, hohe Druckgeschwindigkeit und Auflösung. Ein Farbstrahlprinter ist ein Ausgabeapparat, der diese Anforderungen bezüglich kompakter Bauweise, Farbdruck, geringen Kosten und hoher Druckgeschwindigkeit am besten erfüllt.

Ein Farbstrahlprinter umfaßt den Druckimpulstyp, den Tropfstrahltyp und den Schlitzstrahltyp. Bei einem Printer vom Druckimpulstyp wird die Drucktinte entsprechend einer Druckänderung durch eine piezoelektrische Einrichtung aus einer Düse gestrahlt und erreicht ohne Strahlkraft ein Aufzeichnungspapier. Bei einem Printer vom Tropfenstrahltyp werden dagegen Tropfen durch eine in der Düse eingebettete Widerstandseinrichtung mittels Wärme erzeugt und die Drucktinte wird durch Ausnutzung der Kraft infolge der Ausdehung eines Tropfens abgestrahlt. Bei einem Printer vom Schlitzstrahltyp (siehe Abhandlung der 14. Bildtechnikkonterenz) wird die Druckfarbe in eine schlitzartige Öffnung gefüllt, in der Aufzeichnungselektroden fluchtend zu den Bildpunkten angeordnet sind, und es wird zwischen einer Aufzeichnungselektrode und einer Gegenelektrode hinter dem Aufzeichnungspapier ein Gleichspannungsimpuls angelegt. Damit wird die Druckfarbe um die Spitze der Aufzeichnungselektrode elektrisch geladen, so daß sie auf das Aufzeichnungspapier mit einer elektrostatischen Kraft abgestrahlt wird, um auf dem Papier einen Punkt aufzuzeichnen. Daher wird bei der Erzeugung eines Farbstrahls in einem Printer vom Schlitzstrahltyp ebenso wie bei der vorliegenden Erfindung eine elektrische Kraft verwendet, wobei jedoch die Prinzipien zur Strahlerzeugung differieren.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Farbstrahlprinter mit einer neuartigen Farbstrahlerzeugung zu schaffen, um einige der vorstehend beschriebenen Anforderungen zu erfüllen.

Ein Printer mit einer vorhangartigen, elektrischen Feldstärke gemäß der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch eine elektrisch isolierte Düseneinrichtung; die eine Öffnung mit einer Verengung aufweist; eine Einrichtung zum Zuführen eines Farbmaterials in die Düseneinrichtung; eine Einrichtung zum Anlegen einer schleierartigen elektrischen Feldstärke an das Farbmaterial in der Nähe der Düseneinrichtungsöffnung, bestehend aus wenigstens einem Paar Elektroden zum Erzeugen der vorhangartigen elektrischen Feldstärke, die in der Nähe der Öffnung so angeordnet sind, daß sie einander bezogen auf die Strahleinrichtung des Farbmaterials gegenüberstehen; eine elektrische Energiequelle zum Anlegen einer Wechselspannung an die Elektroden und eine Steuereinrichtung zum gesteuerten Anlegen der Wechselspannung der elektrischen Energiequelle in Abhängigkeit von einem Bildsignal.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in der Schaffung eines Farbstrahlprinters mit einer neuartigen Strahlerzeugung, bei der eine vorhangartige, elektrische Feldstärke verwendet wird.

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der folgenden Figuren im einzelnen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 (a) und 1 (b) schematische Darstellungen zur Erläuterung des Prinzips zum Erzeugen einer vorhangartigen elektrischen Feldstärke;

Fig. 2 (a) und 2 (b) jeweils einen Druckkopf mit einem Elektrodenpaar in schematischer Darstellung im Schnitt;

Fig. 3 (a) und 3 (b) jeweils einen Druckkopf mit zwei Elektrodenpaaren in schematischer Darstellung im Schnitt;

Fig. 4 (a) und 4 (b) jeweils einen Druckkopf mit einem Elektrodenpaar in schematischer Darstellung im Schnitt;

Fig. 5 (a) und 5 (b) jeweils einen Druckkopf mit zwei Elektrodenpaaren in schematischer Darstellung im Schnitt;

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Mehrfachkopfes;

Fig. 7 das Abgeben des Toners in schematischer Darstellung; und

Fig. 8 einen tonerverwendenden Printer in schematischer Darstellung.

Um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu fördern, wird das Prinzip zur Erzeugung der vorhangartigen elektrischen Feldstärke anhand der Fig. 1 (a) und 1 (b) beschrieben. Es sind zwei stangenförmige Elektroden 1, 2 parallel zueinander ausgerichtet, und es wird an diese eine Wechselstromquelle 3 angeschlossen. Die Wechselstromquelle 3 erzeugt das elektrische Wechselfeld und Fig. 1 (a) zeigt die zu diesem Zeitpunkt erzeugten elektrischen Feldlinien als gestrichelte Linien. Dann wirken ungeachtet der Polarität des elektrischen Feldes auf ein geladenes Teilchen, welches sich in der Nähe der stabförmigen Elektroden 1, 2 befindet, die folgenden drei Kräfte: Die Gradientkraft F _g, die parallel zum Gradienten des elektrischen Feldes liegt, die Zentrifugalkraft F _c, die rechtwinklig zur Gradientkraft f _g liegt und in Richtung weg von einer Ebene, in der die beiden Achsen der Elektroden 1, 2 liegen, ausgerichtet ist, und eine äußere Kraft F _e infolge der Erdanziehung und/oder der Luftbewegung. Wenn die äußere Kraft F _e vernachlässigbar klein ist, wirkt eine Kraft F _r = F _g + F _c auf ein geladenes Teilchen 4 in einer Richtung weg von der Ebene, in der die beiden Achsen der Elektroden 1, 2 liegen. (Ein geladenes Teilchen, welches unterhalb der Ebene durch die beiden Elektrodenachsen liegt, wird in der Fig. 1 (a) gesehen, nach unten bewegt).

Da die Richtung der elektrischen Feldlinien mit der angelegten Wechselspannung abwechselnd umgedreht wird, wird ein im Feld befindliches geladenes Teilchen wie in der Fig. 1 (b) dargestellt, zick-zack-förmig bewegt und fliegt in der Luft unter Einwirkung einer vorhangartigen elektrischen Feldstärke in Richtung des dargestellten Pfeiles (Fig. 1 (b)).

Im folgenden werden Printer gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.

In der Fig. 2 (a) und 2 (b) ist ein Aufzeichnungskopf eines Farbstrahlprinters gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt.

Eine elektrisch isolierende Farbflasche 12 ist mit einer Düse 11 mit einer Öffnung 11 a versehen. In die Farbflasche 12 wird über eine obere Öffnung eine geeignete Menge Farbe, infolge der Erdanziehung bis in die Öffnung 11 a hinunter, eingefüllt. Die Farbe 13 kann eine geladene Tinte sein, die einen hohen elektrischen Widerstand aufweist, in der die zuvor geladenen Farbpartikelchen gleichförmig dispergiert sind. An der Düse 11 sind in der Nähe der Öffnung 11 a einander gegenüberliegend bezogen auf die Mittellinie der Düse 11 zwei Elektroden so angeordnet, daß sie nicht mit der Farbe 13 in Berührung gelangen. Eine Elektrode 14 ist mit einer elektrischen Stromquelle 16 mit niederer Frequenz verbunden, während die andere Elektrode 15 über einen Schalter 17 an Masse gelegt ist.

Wenn der Schalter 17 offen ist, wird das auf die Farbe 13 wirkende Wechselstromfeld nicht erzeugt. Dann drückt eine Kraft F ₂ infolge der Erdanziehung und drückt die Farbe in Richtung auf die Öffnung 11 a und es wirkt weiterhin auf die Farbe 13 zwischen der Öffnung 11 a und den Elektroden 14, 15 eine Oberflächenspannung F ₃, die die Farbe gegen die Kraft F ₂ zurückdrückt. Wenn die beiden Kräfte F ₂ und F ₃ ausgeglichen sind, wird wie in der Fig. 2 (a) zu sehen ist, die Farbe 13 nicht aus der Öffnung 11 (a) gedrückt.

Wenn der Schalter 17 von einer Strahlsteuerung 21 in Übereinstimmung mit einem Bildsignal, welches von einem Speicher 20 erhalten worden ist (siehe Fig. 2 (b)), geschlossen wird, wird das elektrische Feld erzeugt und wirkt auf die geladenen Farbteilchen in der Farbe 13 oder die geladene Farbe 13 selbst und ein Teil der Farbe in der Nähe der Öffnung 11 a wird vom anderen Teil der Farbe getrennt, bildet einen Tropfen 19 und dieser Tropfen 19 wird aus der Öffnung 11 a unter der Einwirkung der elektrischen Feldstärke F ₁ in Richtung auf ein Aufzeichnungspapier 18 gestrahlt, um dort einen Punkt zu bilden. (Der Printer gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform ist ein Anforderungstyp, bei dem ein Farbstrahl nur beim Drucken abgegeben wird). Bei dem anderen Teil der Farbe, der gegenüber der Öffnung 11 a bezogen auf das Elektrodenpaar 14, 15 liegt, wirkt die vorhangartige elektrische Feldstärke auf den anderen Teil so, daß sie diesen gegen die Kraft F ₂ zurückweist. Nach dem Abstrahlen des Tropfens wird der Düsenkopf durch einen Wagen 22 verschoben, der hierfür einen Antriebsmechanismus aufweist.

Die Düse 11 hat beispielsweise die folgenden Abmessungen: Innendurchmesser der Öffnung 11 a ungefähr 100 µm, Außendurchmesser der Düse 12 ungefähr 400 µm; Abstand zwischen der Düsenspitze und dem Mittelpunkt der Elektroden 14, 15 ungefähr 100 µm. Der Abstand zwischen dem vorderen Ende der Düse 12 und dem Aufzeichnungspapier 18 beträgt ungefähr 4 mm. Der Farbstoff 13 besteht aus einem Lösungsmittel mit hochwiderstandsfähiger Auflösung (seine elektrische Leitfähigkeit beträgt 1 × 10^-12 (Ω cm)^-1) und Pigmentteilchen mit Durchmessern von ungefähr 0,5 bis 10 µm, die im Lösungsmittel dispergiert sind. Die Viskosität der Farbe beträgt ungefähr 6 cP und die Oberflächenspannung beträgt ungefähr 27 dyn/cm. Wenn der Schalter 17 geschlossen ist und das Wechselspannungsfeld von 800 Hz mit einer Spannung von ungefähr 70 V zwischen den Elektroden 14 und 15 liegt, wird ein Farbtropfen 19 auf das Papier abgestrahlt, um dort einen Punkt zu bilden. Somit kann ein Punkt mit einem Durchmesser von ungefähr 50 µm gebildet werden, indem die Öffnung der Düse 12 verengt wird, und indem die Viskosität der Farbe 13 gesteuert wird.

Wenn eine Farbe, in der der Farbstoff in einem Lösungsmittel gelöst ist, als Farbe 13 verwendet wird, sollte dieser vor dem Einfüllen in die Farbflasche 12 geladen sein.

Eine Düse 11, hat, wie es in den Fig. 2 (a) und 2 (b) dargestellt ist, eine obere Grenze für das Ansprechen auf die Schaltfrequenz, weil es eine relativ lange Zeit benötigt, bis ein Hohlraum 13 a, der durch das Abstrahlen des Tropfens 19 verursacht worden ist, infolge der Erdanziehung und der Kapillarwirkung durch die verbleibende Farbe 13 aufgefüllt ist.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist jeweils ein Elektrodenpaar 14 a, 14 b und 15 a, 15 b vorgesehen, wie aus der Fig. 3 (a) zu ersehen ist. Das heißt, die vier Elektroden sind an der Düse 11 in der Nähe der Öffnung 11 a so angeordnet, daß sie die Farbe 13 nicht berühren; die Elektroden 14 a und 14 b weisen einen geeigneten Abstand zueinander auf und liegen den Elektroden 15 a und 15 b bezogen auf die Mittellinie der Düse 11 jeweils gegenüber.

Wenn zwischen den Elektrodenpaaren 14 a, 14 b und 15 a, 15 b die elektrische Wechselspannung angelegt wird, wirkt das vorhangartige elektrische Feld auf die Farbe in der Nähe der Elektroden 14 a, 14 b, 15 a, 15 b, wie durch die Pfeile in der Fig. 3 (a) angegeben. Die Kraft des elektrischen Feldes wirkt nicht auf einen Teil der Farbe im Bereich zwischen den ersten und zweiten Elektrodenpaaren 14 a, 15 a und 14 b, 15 b, weil die durch die ersten und zweiten Elektrodenpaare erzeugten elektrischen Felder in entgegengesetzter Richtung wirken, so daß sie einander aufheben. Im Gegenteil wirkt die durch das erste Elektrodenpaar erzeugte elektrische Feldstärke auf einen Teil der Farbe an der rechten Seite des ersten Elektrodenpaares 14 a, 15 a (Fig. 3 (c)), während die vom zweiten Elektrodenpaar erzeugte Feldstärke nach links wirkt (Fig. 3 (c)).

Wie aus der Fig. 3 (a) zu ersehen ist, ist die Schubkraft F ₂ so gesteuert, daß sie mit der Oberflächenspannung F ₃ bei offenem Schalter 17 im Gleichgewicht ist. Daher wird die Farbe 13 nicht wie im Fall der Fig. 2 (a) aus der Öffnung 11 a herausgedrückt.

Wenn der Schalter 17 wie in der Fig. 3 (b) dargestellt, geschlossen wird, wird die Farbe zwischen dem ersten Elektrodenpaar 14 a, 15 a und der Öffnung 11 a aus der Öffnung 11 a in Richtung auf das Papier 18 in Folge der elektrischen Feldstärke abgestrahlt und der abgestrahlte Tropfen 19 bildet auf dem Papier 18 einen Punkt (siehe Fig. 2 (b)). Auf der anderen Seite wirkt die elektrische Feldstärke im Bereich innerhalb des zweiten Elektrodenpaares 14 b, 15 b so auf die Farbe, daß ein Hohlraum 13 b gebildet wird. Weiterhin wirkt die elektrische Feldstärke in wesentlichen nicht auf die Farbe 13 c zwischen den ersten und zweiten Elektrodenpaaren 14 a, 15 a, und 14 b, 15 b, wie vorstehend bereits erwähnt worden ist. Somit verbleibt die Farbe 13 c in ihrer Stellung und es wird ein Farbvorrat für den nächsten Tropfen, der bei dem folgenden Signalimpuls zum Schließen des Schalters 17 erzeugt. Das heißt, der Hohlraum 13 b, der durch das Abstrahlen des Tropfens 19 gebildet worden ist, wird sofort durch den Farbvorrat 13 c in Folge der Erdanziehung und der Kapillarwirkung aufgefüllt. Daher kann die Frequenzansprechbarkeit der Farbdüse 11 verbessert werden und die Größe eines Punktes verringert werden.

Wenn mehr als zwei Elektrodenpaare vorgesehen sind, sollten sie so angeordnet sein, daß die elektrische Feldstärke auf die Farbe in Richtung der Öffnung wirkt und eine stockende Farbe in der Nähe der Elektroden 14 a, 15 a, 14 b, 15 b, für den nächsten Impuls verbleibt.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist die Farbe 13 vorher geladen worden. Die vorliegende Erfindung kann jedoch ebenfalls bei einer nicht vorher geladenen Farbe angewendet werden. Ein solches Beispiel ist in den Fig. 4 (a) und 4 (b) gezeigt, bei dem ein Elektrodenpaar 34, 35 an der Innenwand der Düse 11 in der Nähe der Öffnung 11 a angeordnet ist, die, bezogen auf die Mittellinie der Düse 11 einander gegenüberliegen, so daß die Elektroden 34 und 35 die Farbe 33 berühren. Eine Elektrode 34 ist mit einer elektrischen Stromquelle 16 mit niedriger Fequenz verbunden, während die andere Elektrode 35 über einen Schalter 17 an Masse gelegt ist.

Wenn der Schalter 17 geschlossen ist und über die elektrische Stromquelle die elektrische Wechselspannung angelegt ist, sind die Farbe 33 oder die in der Farbe 33 enthaltenen Farbpartikelchen in Folge ihres Kontaktes mit den Elektroden 34, 35 geladen. Somit wirkt das elektrische Feld auf die Farbe 33. Selbst wenn die Ladungsmenge der Farbe 33 oder der Farbpartikelchen, die durch den Kontakt übertragen wird, zuerst klein ist, wird die Farbe oder die Farbpartikelchen in Folge des Wechselspannungsfeldes vielfach oszilliert und es wird die Reibungsladung wiederholt. Schließlich ist die Farbe oder sind die Farbpartikelchen ausreichend geladen, um unter der Einwirkung der elektrischen Feldstärke einen Tropfen zu bilden. In den Fig. 5 (a), 5 (b) ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der an der Innenseite der Düse anstatt der Elektroden 34, 35 von Fig. 4 (a) jeweils zwei Elektrodenpaare 34 a, 34 b und 35 a, 35 b angeordnet sind, um die Frequenzcharakteristik durch Abwendung des Prinzips gemäß der Fig. 3 (a), 3 (b) zu verbessern. Die vier Elektroden sind an der Innenwand der Düse 11 in der Nähe der Öffnung 11 a angeordnet, um mit der Farbe 33 in Berührung zu stehen, wobei die Elektroden 34 a und 34 b einen geeigneten Abstand zueinander aufweisen und bezogen auf die Mittellinie der Düse 11 jeweils den Elektroden 35 a und 35 b gegenüberliegen. Wenn zwischen den Elektroden 34 a, 34 b und 35 a, 35 b das elektrische Feld angelegt wird, erzeugt die elektrische Feldstärke einen Tropfen 39, der in Richtung auf das Papier 18 abgestrahlt wird, in der Nähe der Öffnung 11 a einen Hohlraum 33 a und hinter den zweiten Elektroden 34 b, 35 b einen Hohlraum 33 b zurückläßt, während die stockende Farbe 33 c zwischen den ersten und zweiten Elektrodenpaaren 34 a, 35 a und 34 b, 35 b zurückgehalten wird. Somit kann die Frequenzcharakteristik verbessert werden.

Fig. 6 zeigt in schematischer Darstellung einen Mehrfachkopf, in dem mehrere sehr kleine Düsen parallel zu jeder Bildzeile ausgerichtet sind. Eine Farbdüse ist durch die Kombination eines elektrisch isolierenden Düsenkopfes 41 mit parallelen Nuten und einer elektrisch isolierenden Abdeckplatte 42 aufgebaut, so daß mehrere Düsen gebildet werden, die jeweils einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Am Boden der rechteckigen Nuten sind Goldelektroden 43 a, 43 b, . . . mit ungefähr 50 µm Breite und ungefähr 10 µm Dicke ausgebildet, und über Schalter 44 a, 44 b . . . jeweils an Masse gelegt. An der Unterseite der Platte 42 sind Goldelektroden 45 a, 45 b, . . . mit ähnlicher Größe ausgebildet, die jeweils mit einer der Elektroden 43 a, 43 b, . . . zusammenwirken und mit einer Wechselspannungsquelle 46 verbunden sind. Durch selektives Schließen der Schalter 44 a, 44 b, . . . mittels einer Strahlsteuerung (nicht dargestellt) gemäß den in einem Speicher (nicht dargestellt) gespeicherten Bildsignalen werden nur aus den mit den geschlossenen Schaltern verbundenen Nuten Tropfen abgestrahlt.

Als Druckmaterial für den Printer gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch Toner verwendet werden, der in großem Umfang für elektrophotographische Systeme verwendet wird.

Das heißt, es können in einen Düsenkopf eingefüllte Tonerteilchen durch die Wirkung der elektrischen Feldstärke nach außen abgestrahlt werden. Fig. 7 zeigt eine Versuchsanordnung in schematischer Darstellung, bei der Tonerpulver 51 mit einem kleinen Teilchendurchmesser von 10 bis 20 µm in eine elektrisch isolierende Düse 52 mit einer Öffnung mit einem Innendurchmesser von 2 mm eingefüllt sind. Das Tonerpulver ist vorher unter Verwendung eines Oberflächenaktivierungsprozesses mit 8 bis 16 µC/g geladen worden. An der Außenwand der Düse 52 sind Elektroden 53 und 54 angeordnet. Eine Elektrode 53 ist mit einer Wechselspannungsquelle 55 verbunden, während die andere Elektrode 54 über einen Schalter 56 an Masse gelegt ist.

Wenn eine elektrische Wechselspannung von ungefähr 2 kV zwischen den Elektroden 53, 54 nach dem sie zu wechselnden Impulsen geformt war, angelegt worden war, wurden Tonerteilchen 51 wie ein Dampf versprüht. Der Grund für die Formung der Wechselspannung zu Wechselimpulsen liegt darin, daß durch eine abrupte Änderung der Spannung eine stärkere elektrische Feldstärke erreicht werden kann. Durch die Verwendung einer Anziehungselektrode 57, die unterhalb des Papiers 58 liegt, wird auf dem Papier 58 ein Tonerbild ausgebildet und durch die Fixierwalzen 59 fixiert.

Fig. 8 zeigt einen Printer mit einem Düsenkopf, bei dem die vorstehend anhand der Fig. 7 erläuterte Idee verwendet wird. Eine elektrisch isolierende Düse 61 hat eine Öffnung 62 mit einem Innendurchmesser von ungefähr 100 µm. An der Außenseite der Düse 61 ist ein Elektrodenpaar 63, 64 so angeordnet, daß sie einander bezogen auf die Mittellinie der Düse 61 gegenüberliegen. Die Elektrode 63 ist mit einer Wechselspannungsquelle 65 verbunden, während die andere Elektrode 64 über einen Schalter 66 an Masse gelegt ist. Hinter einem der Öffnung 62 der Düse 61 gegenüberliegenden Papier 69 ist eine Elektrodennadelanordnung 67 angeordnet. Die Elektrodennadelanordnung 67 ist aus mehreren sehr kleinen Elektrodennadeln zusammengesetzt, die rechtwinklig zur Papierzuführrichtung ausgerichtet sind. Die elektrische Spannungsquelle 68 kann an die Elektrodennadel eine Gleichspannung anlegen, so daß aus der Öffnung 62 abgestrahlte Tonerteilchen auf eine korrekte Position auf dem Papier oder die Elektodennadel angezogen werden, wie dies in der Fig. 8 durch die Pfeile angegeben ist. Eine mit einer Gleichspannungsquelle 71 verbundene Elektrodenplatte 70 ist schräg unterhalb des Bereiches zwischen der Öffnung 62 und dem Papier 69 angeordnet, um ein Versprühen der Tonerteilchen zu verhindern. Daran anschließend ist ein Sammeltrog 72 vorgesehen, um die von der Elektrodenplatte 70 angezogenen Tonerteilchen zu sammeln. Die von der Spannungsquelle 71 angelegte Gleichspannung ist so hoch eingestellt, daß sie streuende Tonerteilchen, die nicht in Richtung auf das Papier 69 bewegt werden, anzieht.

Über einen Einzelbehälter 76 mit einem Motor zur Zufuhr der Tonerteilchen, wird Toner 73 in die Düse 61 eingefüllt. Die Düse 61 kann mittels eines Wagens 77 rechtwinklig zur Papierzuführrichtung entlang dem Aufzeichnungspapier 69 verschoben werden. Wenn die Düse 61 in eine Position entsprechend einer Druckposition bewegt worden ist, wird zwischen den Elektroden 63, 64 durch Schließen des Schalters 66 mittels einer Strahlsteuerung 75 gemäß einem Bildsignal von beispielsweise einem nicht dargestellten Bildlesegerät, eine Gleichspannung angelegt. Gleichzeitig wird an einer der Druckposition entsprechenden Elektrodennadel in der Elektrodennadelanordnung 67 eine Gleichspannung angelegt. Dann haften die vorher aufgeladenen Tonerteilchen, die an der Öffnung 62 abgestrahlt werden, an einer vorgesehenen Position auf dem Papier 69.

Auch wenn es sehr wirksam ist, nur an einer Elektrodenübereinstimmung mit der Druckposition eine Gleichspannung anzulegen, kann die Spannung ebenfalls gleichmäßig an allen Elektrodennadeln der Anordnung 67 angelegt werden.

Als Mechanismus, wie beispielsweise Wagen 22, 77 zur Bewegung einer oder mehrerer Düsen relativ zum Papier kann ein Kopfantriebsmechanismus verwendet werden, der bei einem herkömmlichen Farbstrahlprinter oder Thermoprinter verwendet wird (siehe beispielsweise US-PA 7 86 821).

Ein Printer gemäß der vorliegenden Erfindung hat die folgenden Vorteile:
Prinzip und Aufbau des Druckkopfes sind einfach.
Die Größe des Düsenkopfes kann, verglichen mit einem Farbstrahlprinter vom Impulsdrucktyp kleiner ausgeführt werden, da eine große Volumenänderung mit einer kleinen Wirkungsfläche erzielt werden kann.
Der Kopf hat eine lange Lebensdauer, weil er bei Anwendung von Wechselspannung keiner physikalischen Belastung ausgesetzt ist.
Verglichen mit einem Farbstrahldrucker vom Tropfstrahltyp verschlechtert sich die Farbe nicht infolge von Hitze und die Hitze wird nicht im Kopf gespeichert.
Das Anlegen der Wechselspannung mit niedriger Frequenz kann nur durch einen an Masse gelegten Schalter erfolgen. Dadurch ist der Antrieb des Druckkopfes einfach.
Die Frequenzcharakteristik des Abstrahlens des Farbmaterials kann mit Erhöhen der Frequenz der Wechselspannung verbessert werden, um die Aufzeichnungsgeschwindigkeit zu erhöhen (damit ist die Geschwindigkeit durch die Viskosität der Farbe und Farbgröße begrenzt).
Die Richtung der elektrischen Feldstärke alterniert mit der Frequenz der angelegten Wechselspannung. Damit oszilliert geladenes Tonermaterial, so daß ein Kopf kaum blockieren kann. Der Abstrahldruck kann gesteuert werden, weil die Abstrahlkraft proportional zur angelegten Spannung ist.

Die vorliegende Erfindung kann auch unabhängig von der vorliegenden Beschreibung auf andere Arten praktiziert und ausgeführt sein. Die bevorzugten Ausführungsformen dienen daher nur zur Erläuterung und stellen keine Begrenzung des Schutzumfanges dar, wie er in den Patentansprüchen ausgedrückt ist.

Claims

1. Printer zum selektiven Abstrahlen von Farbmaterial auf ein Aufzeichnungselement, gekennzeichnet durch
eine Düseneinrichtung aus elektrisch isolierendem Material mit einer engen Öffnung (11 a);
eine Einrichtung zum Zuführen des Farbmaterials (33) in die Düseneinrichtung;
eine Einrichtung zum Anlegen der elektrischen Feldstärke an das Tonermaterial in der Nähe der Düsenöffnung (11 a) mit wenigstens einem Elektrodenpaar (14, 15) zum Erzeugen der elektrischen Feldstärke, wobei die Elektroden (14, 15) in der Nähe der Öffnung (11 a) bezüglich der Abstrahlrichtung des Tonermaterials einander gegenüber angeordnet sind;
eine elektrische Stromquelle (16) zum Anlegen einer Wechselspannung an die Elektroden (14, 15); und
eine Steuereinrichtung zum selektiven Anlegen der Wechselspannung in Abhängigkeit von einem Bildsignal.

2. Printer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin eine Einrichtung zum Verschieben der Düseneinrichtung relativ zum Aufzeichnungselement (18) vorgesehen ist.

3. Printer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düseneinrichtung mehrere in einer Linie parallel zueinander liegende Düsen (11) aufweist.

4. Printer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode (14) des Elektrodenpaares (14, 15) mit der elektrischen Stromquelle (16) verbunden ist, und die andere Elektrode (15) über einen durch die Steuereinrichtung gesteuerten Schalter (17) an Masse gelegt ist.

5. Printer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei nebeneinanderliegende Paare Elektroden (14 a, 15 a und 14 b, 15) vorgesehen sind.

6. Printer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Elektrode (14 a, 14 b) jedes Paares mit der Stromquelle (16) und die andere Elektrode (15 a, 15 b) über einen durch die Steuereinrichtung gesteuerten Schalter (17) an Masse gelegt ist.

7. Printer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Farbmaterial Tinte ist.

8. Printer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tinte aus einem Lösungsmittel und im Lösungsmittel gelösten Farbstoffen besteht.

9. Printer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tinte aus einem Lösungsmittel und im Lösungsmittel dispergierten Pigmenten besteht.

10. Printer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin eine Einrichtung zum Verschieben der Düseneinrichtung relativ zum Aufzeichnungselement (18) vorgesehen ist.

11. Printer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Düseneinrichtung mehrere Düsen (11) aufweist, die entlang einer Linie parallel zueinander angeordnet sind.

12. Printer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode (14) des Elektrodenpaares (14, 15) mit der elektrischen Stromquelle (16) und die andere Elektrode (15) über einen, durch die Steuereinrichtung gesteuerten Schalter (17) an Masse gelegt ist.

13. Printer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei nahe beieinander liegende Elektrodenpaare (14 a, 15 a und 14 b, 15 b) angeordnet sind.

14. Printer nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Elektrode (14 a, 14 b) jedes Paares mit der elektrischen Stromquelle (16) und die andere Elektrode (15 a, 15 b) über einen durch die Steuereinrichtung gesteuerten Schalter (17) an Masse gelegt ist.

15. Printer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (14, 15) an der Außenseite der Düse (11) angeordnet sind, so daß das Farbmaterial nicht berührt wird und das Tonermaterial vor dem Einfüllen in die Düseneinrichtung aufgeladen ist.

16. Printer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (34, 35) an der Innenseite der Düse (11) angeordnet sind, so daß das Farbmaterial berührt wird und das Tonermaterial beim Anlegen der Wechselspannung durch die Steuereinrichtung aufgeladen wird.

17. Printer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Farbmaterial aus feinen Tonerteilchen besteht.

18. Printer nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin eine Einrichtung zum Verschieben der Düseneinrichtung relativ zum Aufzeichnungselement vorgesehen ist.

19. Printer nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Düseneinrichtung mehrere in einer Reihe parallel zueinander angeordnete Düsen (61) aufweist.

20. Printer nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode (63) des Elektrodenpaares mit der elektrischen Stromquelle (65) und die andere Elektrode über einen durch die Steuereinrichtung (75) gesteuerten Schalter (66) an Masse angelegt ist.

21. Printer nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwei, nahe beieinander liegende Elektrodenpaare angeordnet sind.

22. Printer nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode jeden Elektrodenpaares mit der elektrischen Stromquelle und die andere Elektrode über einen durch die Steuereinrichtung gesteuerten Schalten an Masse angelegt ist.

23. Printer nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden an der Außenseite der Düseneinrichtung (61) angeordnet sind, um das Tonermaterial (73) nicht zu berühren und das Tonermaterial vor dem Einfüllen in die Düseneinrichtung geladen ist.

24. Printer nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden an der Innenseite der Düse angeordnet sind, um das Tonermaterial zu berühren und das Tonermaterial beim Anlegen der Wechselspannung durch die Steuereinrichtung aufgeladen wird.

25. Printer nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin eine zweite Elektrodeneinrichtung (67) gegenüber der Düse (61) hinter dem Aufzeichnungselement (69) angeordnet ist.

26. Printer nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrodeneinrichtung (67) mehrere Elektrodennadeln aufweist.

27. Printer nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodennadeln linear angeordnet sind.

28. Printer nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Elektrodeneinrichtung (70) unterhalb eines Raumes zwischen Düse (61) und Aufzeichnungselement (69) angeordnet ist.

29. Printer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Elektroden an der Außenseite der Düse angeordnet sind, so daß das Tonermaterial nicht berührt wird und das Tonermaterial vor dem Einfüllen in die Düseneinrichtung aufgeladen worden ist.

30. Printer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden an der Innenseite der Düse angeordnet sind, um das Tonermaterial zu berühren und das Tonermaterial beim Anlegen der Wechselspannung durch die Steuereinrichtung aufgeladen wird.