DE3787807T2

DE3787807T2 - Methode und apparat zum drucken durch ablenkung eines flüssigkeitsstroms.

Info

Publication number: DE3787807T2
Application number: DE87905929T
Authority: DE
Inventors: David Turvey; Leslie Wills
Original assignee: Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization CSIRO
Current assignee: Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization CSIRO
Priority date: 1986-08-28
Filing date: 1987-08-28
Publication date: 1994-02-10
Anticipated expiration: 2007-08-29
Also published as: EP0323474A1; EP0323474A4; DE3787807D1; US5070341A; EP0323474B1; WO1988001572A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung bezieht sich auf die Steuerung von Flüssigkeitsstrahlen. Insbesondere betrifft sie die genaue Auswahl diskreter Längsabschnitte eines Flüssigkeitsstroms (im folgenden als "Schüsse" (slugs) von Flüssigkeit bezeichnet) für Druckzwecke. Sie ist speziell auf die Auswahl von (auch als Spritzer zu bezeichnenden) Flüssigkeits-"Schüssen" zum Drucken mittels Strahldruckern anwendbar.

HINTERGRUND

Strahldrucker (häufig als "Tintenstrahldrucker" bezeichnet, weil sie verbreitet für das Ausdrucken von alphanumerischen Zeichen auf Papier mittels Druckfarbe benutzt werden) sind an sich bekannt. Derartige Drucker erzeugen gewöhnlich einen kontinuierlichen feinen Strahl von Tröpfchen, wenn eine Druckversorgung für eine Flüssigkeit, wie Druckfarbe oder Farbstoff, an eine kleine (enge) Düsenöffnung angeschlossen ist und (die Flüssigkeit) aus dieser austritt. Die einzelnen Tröpfchen im (Strom bzw.) Strahl werden beim Verlassen der Düsenöffnung aufgeladen. Sodann werden sie durch ein elektrostatisches Feld abgelenkt, so daß sie eine zu bedruckende Fläche an einer erforderlichen Stelle beaufschlagen oder zu einem Sammler gerichtet werden, ohne diese Fläche zu erreichen.
Die bei derartigen Druckern am häufigsten angewandte Tröpfchenerzeugungsanordnung ist die von R G Sweet in der Beschreibung seiner US-PS 3 596 275 beschriebene. Bei dieser Anordnung werden gleichmäßige Tröpfchen aus einem Flüssigkeitsstrahl, während dieser aus einer feinen Düse austritt, erzeugt oder geformt. Einige dieser Tröpfchen werden in dem Augenblick, in welchem das Tröpfchen aus dem Strahl aus der Düse aufbricht, durch eine Aufladeelektrode aufgeladen und anschließend durch ein elektrostatisches Feld auf eine spezifische Aufzeichnungsstelle auf einer zu bedruckenden Fläche abgelenkt. Die Amplitude der Ablenkung eines Tröpfchens ist der Ladung, die es von der Aufladeelektrode erhalten hat, proportional. Tröpfchen, die zum Ablöse- bzw. Aufbrechzeitpunkt nicht aufgeladen werden, werden durch das elektrostatische Feld nicht abgelenkt und, bevor sie auf die zu bedruckende Fläche auftreffen, durch einen Sammler oder Fänger (üblicherweise als "Abfluß" (gutter) bezeichnet) abgefangen und zum Flüssigkeitsvorrat zurückgeführt.
In der Praxis ergeben sich im Betrieb eines solchen Strahldruckers verschiedene Schwierigkeiten. Diese sind hauptsächlich auf die einwandfreie Bildung der Tröpfchen, das Vorhandensein von gleichzeitig geformten Satellittröpfchen und die Induktion der Ladung an den Tröpfchen im Augenblick der Bildung bzw. Erzeugung (Unfähigkeit zur einwandfreien Aufladung der Tröpfchen resultiert in einem ungenauen und unzuverlässigen Ausdruck) bezogen.
Eine andere Anordnung für einen derartigen Prozeß ist von R G Sweet und R C Cumming in (der Beschreibung) ihrer US-PS 3 373 437 beschrieben worden. Bei dieser Anordnung treten mehrere Ströme bzw. Strahlen von Flüssigkeit aus in einer (einem) linearen Reihe bzw. Array positionierten Düsenöffnungen aus. Wenn diese Strahlen in Tröpfchen aufbrechen, werden einige der Tröpfchen aufgeladen. Die aufgeladenen Tröpfchen werden elektrostatisch zu einem Sammler oder Abfluß abgelenkt, während sich die nichtaufgeladenen Tröpfchen zu der zu bedruckenden (Ober-)- Fläche weiterbewegen. Bei Verwendung dieser Strahldruckerart treten ähnliche Schwierigkeiten, wie oben angegeben, auf; weitere Schwierigkeiten sind mit der Bereitstellung einer großen Zahl von Strahlen und dem engen Abstand ihrer Düsenöffnungen und Aufladeelektroden verbunden. Da das einzelne, zur Erzeugung der Tröpfchen benutzte Modulierelement nicht jedem Flüssigkeitsstrahl die gleiche Stimulationsenergie zu erteilen vermag, brechen die Strahlen in unterschiedlichen Abständen von der Düsenöffnung in Tröpfchen auf, wobei das genaue Aufladen der einzelnen Tröpfchen unmöglich ist.
Diese Schwierigkeiten werden bis zu einem gewissen Grad durch die Vorrichtung vermieden, die von C H Hertz in (der Beschreibung) seiner US-PS 3 416 153 und von R L Gamblin in seiner GB-Patentveröffentlichung 2 108 433 offenbart ist. Diese beiden Veröffentlichungen beschreiben jeweils Anordnungen, bei denen ein unstimulierter Flüssigkeitsstrahl benutzt und das natürliche Aufbrechen des Strahls in eine ungleichförmige oder willkürliche bzw. wahllose Größe besitzende Tröpfchen zugelassen wird.
Beim Hertz-Prozeß werden die Tröpfchen von bzw. aus der projizierten Strahlachse, d. h. Achse des ausgestoßenen Strahls, radial in Form eines Kegels gestreut, und zwar durch die gegenseitige Abstoßung von Ladung, die durch eine einzelne, am Aufbrechpunkt dicht am Strahl angeordnete, ringförmige Aufladeelektrode induziert wird. Die gestreuten Tröpfchen werden durch einen ringförmigen Sammler daran gehindert, die zu bedruckende Fläche zu erreichen. Aufgrund des Fehlens einer Spannung an der Aufladeelektrode bleiben die Tröpfchen unaufgeladen. Die unaufgeladenen Tröpfchen bewegen sich ohne Streuung durch die zentrale Öffnung des Sammlers, um auf die Druckfläche aufzutreffen.
Ein einschränkendes Merkmal beim Hertz-Prozeß besteht darin, daß eine Einzeltröpfchenauflösung schwierig zu erreichen ist und gewöhnlich mehrere Tröpfchen auf die zu bedruckende Fläche an jedem Punkt auftreffen. Zudem ist dieser Prozeß am besten für sehr feine Flüssigkeitsstrahlen geeignet, so daß die gegenseitige oder wechselweise Coulombabstoßungsstreuung in einem praktischen Abstand von der Düsenöffnung auftreten kann. Dieses Merkmal verleiht dem Hertz-Prozeß eine nur begrenzte Brauchbarkeit für Druck-Anwendungsfälle, in denen große Fluidvolumina benötigt werden (etwa beim Bedrucken von textilen Geweben).
Bei der Gamblin-Methode werden Tröpfchen willkürlicher (oder wahlloser) Größe aus unstimulierten Strahlen geformt. Laut Gamblin besitzen die aus einem Einzelstrahl willkürlich oder wahllos geformten Tröpfchen eine engere Größenverteilung und Aufbrechpunktvariabilität, als sie bisher für möglich gehalten wurde, so daß Strahldrucker einer ähnlichen Form, wie von Sweet und Cumming in der US-PS 3 373 437 offenbart, unter Verwendung unstimulierter Flüssigkeitsstrahlen zuverlässig und mit annehmbarer Druckgenauigkeit betrieben werden können. Der praktischen Durchführung der Gamblin-Methode steht jedoch eine große Schwierigkeit entgegen, nämlich das vorher geschilderte, mit der großen Zahl und dem engen Abstand der Strahlströme sowie der Notwendigkeit, jeden Tröpfchenstrahl mit der nötigen einzelnen Aufladeelektrode zu umschließen, zusammenhängende Problem.
Eine andere Möglichkeit der Tröpfchenerzeugung ist von R A Toupin in seiner US-PS 3 893 623 beschrieben worden. Nach Toupin wird ein feiner Flüssigkeitsstrahl moduliert, um ihm eine anfängliche variable Viskosität (varicosity) zu erteilen, die zunimmt und zur Bildung von Tröpfchen verschiedener Durchmesser aus dem Strahl führt. Die einen über einer vorbestimmten Größe liegenden Durchmesser aufweisenden Tröpfchen treffen auf eine gekrümmte Fläche eines Wehrs oder Damms auf und lagern sich selbst entsprechend dem Coanda-Effekt am Wehr oder Damm an. Kleinere Tröpfchen fliegen am Wehr (und einer nachgeschalteten Leitplatte) vorbei und können elektrostatisch abgelenkt werden, bevor sie auf eine zu bedruckende Fläche auftreffen. Eine eng beabstandete Anordnung von Düsen kann ein einziges Wehr und eine einzige Leitplatte verwenden.
Mit der Toupin-Technik werden die mit dem Aufladen der Tröpfchen im Augenblick ihrer Bildung verbundenen Probleme vermieden, doch erfolgt die Auswahl oder Wahl der Druck-Tröpfchen aus dem Strahl nahe dem Aufbrechpunkt der Tröpfchen. Bei der Toupin-Anordnung müssen daher die Tröpfchen in der Praxis eine lange Flugbahn vor dem Auftreffen auf die zu bedruckende Fläche aufweisen, was für ein genaues Bedrucken unerwünscht ist.
Eine andere Möglichkeit für das Aufladen der Tröpfchen im Augenblick ihrer Bildung, welche eine Perturbation (perturburbation) des Flüssigkeitsstrahls, um ihm eine anfängliche variable Viskosität (varicosity) zu verleihen, nutzt, ist von J B Gunn in seiner US-PS 3 769 625 beschrieben worden. Laut Gunn wird "ein Druckfarbstrahl erzeugt, der unter dem kombinierten Einfluß von Oberflächenspannung und einer angelegten schwingenden Störung in Tröpfchen aufbricht". Der perturbierte (gestörte) Strahl der Tröpfchen wird über eine benachbarte Anordnung von Elektroden geleitet, an welche ein Spannungssignal sequentiell mit einer Geschwindigkeit oder Frequenz angelegt wird, die der Geschwindigkeit der Flüssigkeit an den Elektroden vorbei entspricht. Das Aufbrechen des Flüssigkeitsstrahls in einzelne Tröpfchen findet frühzeitig im Vorbeiflug des Flüssigkeitsstrahls an der Elektrodenanordnung statt. Durch Verschieben des an die Elektroden angelegten Spannungssignals mit einer Geschwindigkeit entsprechend derjenigen des Flüssigkeitsstrahls soll lt. Gunn eine erforderliche Ladung an ein Tröpfchen angelegt werden können, bevor sich das Tröpfchen bildet (unter der Wirkung des elektrostatischen Felds auf den perturbierten Flüssigkeitsstrahl), und auch nach der Bildung des Tröpfchens, wodurch die mit der Synchronisierung der Tröpfchenbildung und der Anlegung einer erforderlichen Ladung an ein Tröpfchen zusammenhängenden Probleme erheblich verringert werden.
Obgleich Tröpfchen benutzende Strahldrucker die üblichste Form von Strahldruckern sind, ist bereits (mehrfach) vorgeschlagen worden, einen Strahl einer Druckflüssigkeit durch Ablenkung von Abschnitten oder Teilen desselben zu steuern. Ein derartiger Vorschlag ist der von N E Klein und W H Stewart entwickelte und in deren GB-PS 1 456 458 offenbarte. Die in dieser Schrift beschriebene Technik erfordert, daß jeder Strahlstrom (jet stream) in einer linearen Anordnung von aus einer Düsenöffnungsplatte austretenden Flüssigkeitsströmen bzw. -strahlen durch einen Luftstrom abgelenkt werden kann. Die Luftströme werden durch hohle Rohre, die in dichter Nähe zu den Strahlen (streams) angeordnet sind, gegen ihre jeweiligen Strahlen gerichtet. Die abgelenkten Strahlen werden in einem Abfluß aufgefangen. Jeder Luftstrom wird durch ein elektrisch betätigtes pneumatisches Ventil so gesteuert, daß er entweder strömt oder nicht vorliegt. Der Strahlstrom des Aufzeichnungsfluids beaufschlagt das Drucksubstrat, wenn sich dieses Ventil im "Aus"-Zustand befindet und der Luftstrom nicht auf den Flüssigkeitsstrahl trifft und diesen ablenkt.
Diese Methode ist auf dem Fluidsteuergebiet inhärent zuverlässig, besitzt jedoch ein vergleichsweise niedriges Frequenzansprechen (bezüglich) der Strahlablenkung, welches in erster Linie durch die Schaltgeschwindigkeit der verfügbaren elektropneumatischen Ventile und die durch die Schallgeschwindigkeit in der Luft bedingten Einschränkungen begrenzt ist. Dieses niedrige Frequenzansprechen bedeutet eine geringe räumliche Auflösung auf der Druckfläche.
Eine andere Strahlablenkvorrichtung - ein Registriergerät - ist in der 1933 auf Clarence W Hansell erteilten US-PS 1 941 001 beschrieben. Bei diesem Registriergerät nach Hansell wird ein unaufgebrochener Flüssigkeitsstrom bzw. -strahl durch eine Elektrode angezogen, an die eine hohe Spannung angelegt worden ist. Der abgelenkte Flüssigkeitsstrahl kann durch eine zwischen diese Düse, aus welcher der Strahl austritt, und die Druckfläche eingeschaltete Leitplatte abgefangen werden. Bei Anwendung dieser Anordnung erreicht nur der nichtabgelenkte Teil des Strahls die Druckfläche.
Im Prinzip sollte die Vorrichtung nach Hansell wirksam funktionieren, wenn eine Markier/Nichtmarkiersignal Registrier- oder -Aufzeichnungsanordnung erforderlich ist. Es wird angenommen, daß diese Vorrichtung während kurzer Zeitspannen (z. B. bei der Aufzeichnung in einem wissenschaftlichen Experiment) gut funktioniert, doch haben sich Probleme beim Einsatz einer ähnlichen Vorrichtung in einem Prototyp-Strahldrucker ergeben. Das Hauptproblem ergibt sich daraus, daß der Übergang des Strahls von einer Flugbahn auf eine andere eine endliche Zeit beansprucht. Die Vorderkante der Leitplatte fängt Flüssigkeit im Übergangsbereich zwischen den abgelenkten und nichtabgelenkten Strahlen ab. Dies führt zu einer Ansammlung von Flüssigkeit, welche die Selektivität der Leitplatte (Sammler) herabsetzt, was geringe Auflösung und unerwünschte Verschmutzung auf der Druckfläche zur Folge hat.

OFFENBARUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Wählen oder Aussteuern von auch als Spritzer zu bezeichnenden Flüssigkeits-Klumpen bzw. -Schüssen aus einem kontinuierlichen Flüssigkeitsstrom bzw. -strahl zur Verwendung bei Strahldruckern, wodurch die Nachteile der oben umrissenen bisherigen Techniken und Anordnungen im wesentlichen vermieden werden (sollen).
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt durch Ablenkung eines Teils eines unaufgebrochenen, kontinuierlichen Strahls von Flüssigkeit aus seiner normalen Flugbahn sowie Unterbrechen und Sammeln oder Abfangen entweder der abgelenkten oder der nichtabgelenkten Teile des Strahls. Vorzugsweise erfolgt das Unterbrechen und Sammeln (Abfangen) mittels entweder einer Leitplatte oder eines Wehrs bzw. Damms (ggf. unter Nutzung des Coanda-Effekts). Der nichtabgefangene Teil des Flüssigkeitsstrahls wird zu einer Reihe von Flüssigkeits-Schüssen, die für Druckzwecke benutzbar sind. Ersichtlicherweise werden Schüsse (oder auch Spritzer bzw. Klumpen) einer kurzen Länge zu kleinen Tröpfchen der Flüssigkeit.
Zur Hervorbringung der Ablenkung eines Teils des unaufgebrochenen Flüssigkeitsstrahls ist ein(e) Reihe oder Array von Elektroden, bei der (dem) es sich um eine lineare oder bogenförmige Reihe von Elektroden handeln kann, dicht neben dem kontinuierlichen Flüssigkeitsstrahl montiert. An die Elektroden der Reihe wird sequentiell ein elektrisches Signal angelegt, während der abzulenkende Teil des Flüssigkeitsstrahls an ihnen vorbeiströmt. Das an eine Elektrode angelegte Spannungssignal induziert eine Ladung entgegengesetzten Vorzeichens in dem dieser Elektrode nahegelegenen Bereich des Flüssigkeitsstrahls. Die resultierende elektrostatische Anziehung bewirkt, daß der dieser Elektrode nahegelegene Teil des kontinuierlichen (ununterbrochenen) Flüssigkeitsstrahls beim Passieren dieser Elektrode zu dieser hin abgelenkt wird. Wenn eine Ablenk- oder Leitplatte (vorzugsweise ein Wehr der in der US-PS 3 893 623 beschriebenen Art) so plaziert ist oder wird, daß sie entweder den nichtabgelenkten Flüssigkeitsstrahl oder den abgelenkten Teil des Strahls abfängt, kann das Aufladen der Elektroden dazu benutzt werden, einen erforderlichen kurzen Schuß oder ein Tröpfchen oder aber einen vergleichsweise langen Flüssigkeits- Schuß oder einen kontinuierlichen Flüssigkeitsstrahl zu erzeugen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist damit ein Verfahren zum Erzeugen eines Zuflusses von Flüssigkeits- Schüssen oder -Klumpen einer vorbestimmten Länge, umfassend die folgenden Schritte:
(a) Liefern eines Stroms bzw. Strahls einer Flüssigkeit aus einer Düsenöffnung,
(b) Leiten des Flüssigkeitsstrahls über eine benachbarte Reihe von Elektroden, welche Elektrodenreihe in der gleichen Richtung wie der Flüssigkeitsstrahl verläuft, und
(c) sequentielles Anlegen eines Spannungssignals an die Elektroden der Reihe mit einer Geschwindigkeit oder Frequenz, welche der Geschwindigkeit der Flüssigkeit des Strahls an den Elektroden vorbei im wesentlichen gleich ist, das dadurch gekennzeichnet ist, daß
(d) der Flüssigkeitsstrahl ein kontinuierlicher, an der Düsenöffnung keine Perturbation erfahrender Strahl mit einem natürlichen Aufbrechpunkt, an welchem der kontinuierliche Strahl in Tröpfchen aufbricht, ist,
(e) die Elektrodenreihe zwischen der Düsenöffnung und dem natürlichen Aufbrechpunkt angeordnet ist oder wird,
(f) durch das Anlegen eines Spannungssignals ein Abschnitt bzw. Teil des Flüssigkeitsstrahls von der nichtabgelenkten Bahn des Strahls hinweg abgelenkt wird und
(g) entweder der abgelenkte oder der nichtabgelenkte Teil des Flüssigkeitsstrahls unterbrochen (abgefangen) und gesammelt wird, so daß der nichtgesammelte Teil des Flüssigkeitsstrahls zu Schüssen (slugs) der Flüssigkeit geformt wird.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Zuflusses von Flüssigkeits- Schüssen oder -Klumpen einer vorbestimmten Länge, umfassend:
(a) eine mit einem Flüssigkeitsvorrat verbundene Düse mit einer Düsenöffnung zum Liefern eines Strahls einer Flüssigkeit aus ihr,
(b) eine neben der Bahn des Flüssigkeitsstrahls montierte Reihe von Elektroden und
(c) Spannungsanlegeeinheiten zum Anlegen eines Spannungssignals fortschreitend an die Elektroden der Reihe mit einer Geschwindigkeit (oder Frequenz), welche der Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstrahls an den Elektroden vorbei im wesentlichen gleich ist,
die dadurch gekennzeichnet ist, daß
(d) die Düse durch eine Pumpe mit der Flüssigkeit bei konstantem Druck und ohne Perturbation gespeist wird, so daß der Flüssigkeitsstrahl ein kontinuierlicher (ununterbrochener) Strahl mit einem natürlichen Aufbrechpunkt ist, an welchem der Strahl in Tröpfchen aufbricht,
(e) die Elektrodenreihe zwischen der Düsenöffnung und dem natürlichen Aufbrechpunkt angeordnet ist, wobei bei Anlegung des Spannungssignals an die Elektroden mittels der Spannungsanlegeeinheiten in einem Teil des Flüssigkeitsstrahls, der sich an den Elektroden vorbeibewegt, eine Ladung einer dem Spannungssignal entgegengesetzten Polarität induziert und dadurch dieser Teil der (des) Flüssigkeit(sstrahls) zu der Elektrodenreihe hin abgelenkt wird, und
(f) die Vorrichtung eine stromab der Elektrodenreihe angeordnete Unterbrechungseinheit zum Abfangen entweder des nichtabgelenkten Flüssigkeitsstrahls oder seines zur Elektrodenreihe hin abgelenkten Teils aufweist, wobei die durch die Unterbrechungseinheit nicht abgefangene Flüssigkeit eine Schuß-Flüssigkeit (oder Flüssigkeitsspritzer) bildet.
Wie bereits erwähnt, ist die Unterbrechungseinheit bevorzugt ein konvex gekrümmtes Wehr (bzw. ein Damm), so daß die abgefangene Flüssigkeit unter der Wirkung des Coanda-Effekts von selbst am Wehr anhaftet.
Bei Verwendung einer linearen Elektrodenreihe kann eine zweite lineare Elektrodenreihe an der gegenüber der erstgenannten Elektrodenreihe gegenüberliegenden Seite des Flüssigkeitsstrahls positioniert sein; in diesem Fall wird die zweite Elektrodenreihe in einer Weise (noch zu beschreiben) aufgeladen, welche den Anfangs- und Endpunkt des abgelenkten Teils des Flüssigkeitsstrahls, welcher einen Flüssigkeits-Schuß oder -Klumpen bilden soll, verschärft (schärfer begrenzt).
Gekrümmte Elektroden, welche den kontinuierlichen Flüssigkeitsstrahl teilweise umschließen, oder bogenförmige oder segmentierte langgestreckte Elektroden können zum Lenken des Flüssigkeitsstrahls in einer erforderlichen Weise benutzt werden.
Ausführungsformen der Erfindung, die lediglich als Beispiel angeführt sind, sind im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestalteten Flüssigkeitsschuß-Erzeugungsvorrichtung,
Fig. 2 eine Ladungsverteilung, die beim Aufladen einer Einzelelektrode aufgestellt oder erzeugt wird,
Fig. 3 eine Darstellung der Ablenkung eines Teils des Flüssigkeitsstrahls dann, wenn ein Spannungsimpuls an eine dicht neben dem Flüssigkeitsstrahl angeordnete Elektrode angelegt wird,
Fig. 4 ein Zeitsteuerdiagramm zur Darstellung typischer Signalwellenformen, die an die Elektroden der Elektrodenreihe bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 3 angelegt werden können, um eine laufende oder wandernde Ablenkkraft für einen Teil der Flüssigkeit im Strahl bereitzustellen,
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Flüssigkeitsstrahls, der zwischen zwei gegenüberstehenden Elektrodenreihen hindurchläuft, wobei die Elektroden in jeder Reihe aufgeladen sind, um die Ablenkung eines Teils des Flüssigkeitsstrahls aus diesem zu begünstigen,
Fig. 6 ein Zeitsteuerdiagramm zur Darstellung eines Satzes von Signalwellenformen, die an die Elektroden der Reihen gemäß Fig. 5 anlegbar sind,
Fig. 7 eine schematische Darstellung der Konfiguration bzw. Ausgestaltung eines Flüssigkeitsschuß- Erzeugers mit Coanda-Effekt-Strahlabfangung des abgelenkten Teils des Flüssigkeitsstrahls,
Fig. 8 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Darstellung der Strahlabfanganordnung des Flüssigkeitsschuß-Erzeugers nach Fig. 7,
Fig. 9 eine perspektivische Skizze zur Veranschaulichung, wie analoge Ablenkung und binäres Strahlsammeln oder -abfangen (miteinander) kombiniert werden können,
Fig. 10 eine Darstellung eines Flüssigkeitsschuß-Erzeugers unter Verwendung einer langgestreckten Radialanordnung von Wanderwellenelektroden, die zur Erzielung einer präzisen analogen Ablenkung eines Flüssigkeitsstrahls benutzt werden kann, und
Fig. 11 eine teilweise im Schnitt gehaltene Darstellung einer Vorrichtung unter Verwendung einer linearen Reihe von Düsenöffnungen und zugeordneten orthogonalen Reihen von Wanderwellenelektroden mit einer Coanda-Effekt-Sammlerfläche, die als Hochgeschwindigkeit-Reihendrucker einsetzbar ist.

GENAUE BESCHREIBUNG DER DARGESTELLTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die vorliegende Erfindung nutzt die Anlegung einer elektrostatischen Kraft an einen zusammenhängenden, nichtaufgebrochenen Flüssigkeitsstrahl vor seinem natürlichen Aufbrechen in Tröpfchen zum Ablenken eines Teils des Strahls aus seiner normalen Bahn. In der Praxis wird diese Wirkung dadurch erzielt, daß eine lineare oder bogenförmige Reihe von Elektroden dicht neben dem nichtaufgebrochenen Strahl angeordnet und sequentiell ein Spannungssignal an jede Elektrode der Reihe angelegt wird. Wenn eine Elektrode mit einer Spannung beaufschlagt ist, wird in einem Abschnitt oder Teil des Strahls eine Ladung induziert, wobei der Strahl dann durch die Oberflächenladung an die Elektrode angezogen wird. Die auf den Teil des Flüssigkeitsstrahls wirkenden elektrostatischen Kräfte bewirken dabei eine resultierende Ablenkung dieses Teils des Strahls. Um die Einwirkung der Anziehungskraft auf den erforderlichen Teil des Flüssigkeitsstrahls, während sich dieser an den Elektroden in der Reihe vorbeibewegt, aufrechtzuerhalten, muß das Spannungssignal an jeweils jede Elektrode (nacheinander) in Zeitabständen angelegt werden, die so (bestimmt) sind, daß die Ausbreitungs- oder Laufgeschwindigkeit des Spannungssignals längs der Elektrodenreihe der Strahlstromgeschwindigkeit praktisch gleich ist.
Da jede Elektrode in der Reihe nur den unmittelbar neben ihr befindlichen Strahl anziehen kann, ist die theoretisch erzielbare Auflösung ein Einzel-Schuß des Flüssigkeitsstrahls, dessen Länge ungefähr dem Maß in der Richtung parallel zum Strahlfluß eines einzigen oder einzelnen Elektrodensegments gleich ist. Die erzielte Ablenkamplitude ist die gleiche, wie sie dann erzielt werden würde, wenn eine Einzel-Elektrode mit einer Länge entsprechend der Summe aus den einzelnen Elektrodensegmenten verwendet werden würde. Zur Erhöhung der Auflösung bei einem Strahldrucker sollte daher in der Reihe eine größere Zahl kleinerer Elektroden verwendet werden.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung tritt ein Flüssigkeitsstrom oder -strahl 1 (z. B. ein Druckfarbstrahl oder ein Strahl eines flüssigen Farbstoffs) unter Druck aus einer Düsenöffnung 2 einer Düse 2A aus, die über ein Filter 3 mit der Flüssigkeit gespeist wird. Der Flüssigkeitsvorrat wird durch eine mit einem Flüssigkeits(vorrats)behälter 5 kommunizierende Druckpumpe 4 aufrechterhalten. Neben dem Flüssigkeitsstrahl 1 ist eine lineare Reihe von Ablenkelektroden 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 und 13 positioniert. Diese Elektroden sind mit jeweiligen Hochspannung-Elektrodentreibern 14 verbunden, die durch eine digitale Datenquelle 15 gesteuert werden. Wenn eine Spannung an eine oder mehrere der Elektroden der Reihe angelegt wird, wird mindestens ein Abschnitt oder Teil 18 des Flüssigkeitsstrahls aus seiner normalen Bahn abgelenkt. Der nichtaufgebrochene, d. h. zusammenhängende Flüssigkeitsstrahl bricht an einem Punkt 16 in Tröpfchen 19 einer willkürlichen Größe auf. Die Tröpfchen werden gegen eine zu bedruckende Fläche 17 geschleudert. (Wenn die geschleuderten Schüsse, wie vorher angegeben, sehr kurz sind, werden sind zu Einzeltröpfchen der Flüssigkeit.) Nicht abgelenkte Flüssigkeit passiert das äußerste Ende eines durch eine Leitplatte 22 gebildeten Strahlfängers. Die aus den Schüssen der Flüssigkeit, die gegen die Ablenkelektroden angezogen worden ist, geformten Tröpfchen werden durch die Vorderkante der Leitplatte oder des Sammlers 22 abgefangen und treffen nicht auf die Druckfläche 17 auf. Obgleich der Strahl 1 in Fig. 1 als am Aufbrechpunkt 16 in Tröpfchen 19 aufbrechend dargestellt ist, ist es für den Fachmann auf diesem Gebiet unmittelbar ersichtlich, daß der Flüssigkeitsstrahl nicht in Tröpfchen aufzubrechen braucht, damit die Flüssigkeit an der Leitplatte 22 gesammelt bzw. abgefangen werden kann. Tatsächlich wirken alternative, von der Anordnung gemäß Fig. 1 verschiedene Strahlsammel- oder -abfanganordnungen, die auf den zusammenhängenden Flüssigkeitsstrahl mit seinen abgelenkten Teilen einwirken, in dem Sinne wirksamer, als für das Sammeln oder Abfangen eine geringere Strahlablenkung erforderlich ist. Derartige alternative Anordnungen sind in den nachfolgenden Figuren dargestellt.
Fig. 2 dient zur Veranschaulichung, auf welche Weise die Ladung dem Flüssigkeitsstrahl induziert wird, wenn an eine Elektrode ein Spannungssignal angelegt ist. Fig. 2 veranschaulicht drei Elektrodensegmente 6, 7, 8 einer linearen Reihe von Elektroden (dicht) neben dem Fluidstrahl 1. Der Strahl 1 ist relativ zur Elektrode geerdet bzw. an Masse gelegt. An die Elektrode 7 ist eine positive Spannung angelegt worden. Diese positive Spannung bewirkt eine Umverteilung der negativen Ladung im Strahl und insbesondere an der Strahloberfläche im Bereich der Elektrode 7. Fig. 2 zeigt, daß die Elektroden 6 und 8 geerdet bzw. an Masse gelegt sind und daß sich der Bereich des Feldeinflusses von der Spannung an der Elektrode 7 über die physikalischen bzw. körperlichen Grenzen dieser Elektrode hinaus erstreckt. Die Erfinder vorliegender Anmeldung haben festgestellt, daß mit einer Elektrodenlänge von 1 mm die zu beeinflussende Gesamtlänge des Strahls bei Anwendung dieser Anordnung eine Größe von (bis zu) 3 mm aufweist.
Gemäß Fig. 3 sind die Elektroden 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 und 13 planparallele Leiterplatten, die dicht neben dem nicht aufgebrochenen bzw. zusammenhängenden Strahl 1 angeordnet sind. Der abgelenkte Abschnitt oder Teil 18 des Strahls befindet sich neben bzw. an dem Elektrodenelement 11, das - wie dargestellt - eine positive Oberflächenladung deshalb aufweist, weil es über eine Schaltereinheit seines zugeordneten Treibers 14 mit einer Hochspannungsversorgung V+ verbunden ist. Die positive Oberflächenladung an der Elektrode 11 induziert eine entsprechende negative Oberflächenladung am Strahl 1 im Bereich bzw. Teil 18, so daß das Strahlelement 18 an die Elektrode 11 angezogen wird. Wenn somit bei dieser Anordnung an jede der Elektroden 6 bis 13 nacheinander ein Spannungssignal mit einer Geschwindigkeit angelegt wird, welche der Geschwindigkeit des Strahls angepaßt ist, kann der Strahl 1 als eine bewegliche oder sich bewegende Elektrode betrachtet werden, die nacheinander oder fortlaufend an jedes der stationären Elektrodenelemente 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 und 13 angezogen wird. Der neben dem Elektrodenelement 11 dargestellte abgelenkte Teil 18 des Strahls besitzt daher eine Ablenkamplitude, welche derjenigen gleich ist, die auftreten würde, wenn die elektrostatische Kraft während der Gesamtzeit eingewirkt hätte, welche der Strahl für die Bewegung von der Düsenöffnung 2 zur Elektrode 11 benötigt.
Wenn jedoch an alle Elektroden 6 bis 13 eine positive anziehende Ladung angeschaltet wäre und diese Elektroden auf den Strahl während der Zeitspanne einwirken würden, die der abgelenkte Teil 18 benötigt, um von der Düsen- Öffnung 2 zum Bereich neben der Elektrode 13 zu laufen, würde ein langer Abschnitt des Strahls, der sich vom Bereich der Elektrode 6 zu einem Punkt um einen Reihenabstand stromab von der Elektrode 13 erstreckt, um unterschiedliche Beträge entsprechend der Einwirkzeit der elektrostatischen Anziehungskraft versetzt (abgelenkt) sein.
Die Methode, nach welcher nur dem versetzten oder abgelenkten Abschnitt bzw. Teil 18 des Fluidstrahls 1 eine Ablenkung gleich derjenigen verliehen wird, die auftreten würde, wenn die durch die Elektrodenelemente 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 und 13 induzierte elektrostatische Kraft während der Gesamtzeit zur Einwirkung gebracht worden wäre, welche der angegebene Teil 18 des Strahls 1 benötigt, um von der Düsenöffnung 2 zum Bereich in der Nähe des Elektrodenelements 13 zu laufen, ist nachstehend anhand des Zeitsteuerdiagramms gemäß Fig. 4 im einzelnen erläutert.
Die in Fig. 4 dargestellten Wellenformen repräsentieren die an die bezeichneten Elektroden als Funktion der Zeit angelegten Spannungssignale. Für den Fachmann ist ohne weiteres ersichtlich, daß die in Fig. 4 veranschaulichte Zeittaktbeziehung durch Takten eines Einzeldatenbits durch ein Schieberegister 19 mittels eines Taktoszillators 20 (vgl. Fig. 3) erreicht werden kann. Die Taktfrequenz des Oszillators ist so eingestellt, daß die Ausbreitungs- oder Laufgeschwindigkeit des Wanderwellenimpulses längs der segmentierten Elektrode aus den Elementen 6 bis 13 der Ausstoßgeschwindigkeit des Strahls angepaßt bzw. gleich ist. Dies bedeutet, daß dann, wenn sich der versetzte oder abgelenkte Teil 18 des Strahls in der Nähe eines Elektrodensegments befindet, entsprechend der Zeitsteuerung nach Fig. 4 eine Spannung an dieses Segment angelegt wird.
Die optimale räumliche Auflösung und die maximale Ablenkung von Teilen des Fluidstrahls werden gleichzeitig erreicht, wenn im Zeitsteuerdiagramm von Fig. 4 dargestellte Signale an die bezeichneten Elektroden nach Fig. 1 und 3 auf die folgende Weise angelegt werden. Um einen Teil des Fluidstrahls abzulenken, der eine Länge etwa gleich dem durchlaufenen Maß eines einzelnen Elektrodensegments besitzt und aus der Düsenöffnung 2 zum Zeitpunkt t = 0 austritt, wird die Spannung V+ bis zum Zeitpunkt t = 1 an das Elektrodenelement 6 angeschaltet, wenn der Strahlteil das Ende der Elektrode 6 erreicht hat. Zu diesem Zeitpunkt werden gemäß der Zeitsteuerung nach Fig. 4 das Spannungssignal an die Elektrode 7 angeschaltet und das an der Elektrode 6 liegende Spannungssignal abgeschaltet. Dieser Vorgang wird mit der Vorrichtung gemäß Fig. 3 durch eine derartige Anordnung bewerkstelligt, daß die Laufzeit oder -geschwindigkeit des Einzeldatenbits durch das Schieberegister entsprechend der vorstehenden Beschreibung zeitlich abgestimmt wird und andauert, bis jede der Elektroden nacheinander durch das laufende Signal aktiviert worden ist. Der Vorgang wird für ein Einzelelement zur Strahlablenkung abgeschlossen, wenn das Elektrodenelement 13 zum Zeitpunkt t = 8 auf den inaktiven Zustand umschaltet.
Die Art des für diesen Zweck verwendbaren Schieberegisters ist unkritisch; es kann jeder beliebige Typ mit Reiheneingang und Parallelausgang benutzt werden. Das von der Firma Signetics Corporation unter der Bezeichnung 74164 vertriebene Register hat sich als besonders zufriedenstellend arbeitend erwiesen. Das Hochspannungsumschalten kann mittels eines beliebigen einer Vielfalt von Schaltern erfolgen, die für diesen Vorgang gleich gut brauchbar sind. Ein derartiger Schalter ist ein Einzeltransistor mit passivem Pull Up-Widerstand. Ein Schalter, der von den Erfindern vorliegender Erfindung im Fall einer Elektrodenversorgungsspannung von 350 V benutzt worden ist, bestand aus einem NPN-Transistor des Typs 40887 (erhältlich von der Firma RCA) und einem Pull Up-Widerstand von 500 kΩ.
Für Elektronikingenieure ist es offensichtlich, daß die in Fig. 3 gezeigte Schieberegisteranordnung lediglich eine Möglichkeit zur Gewährleistung der erforderlichen Wanderwellenformen darstellt und daß andere digitale Methoden, z. B. Verwendung eines Zählers und Decodierers oder einer programmierten Digitalrechner-Schnittstelle oder einer analogen Verzögerungs- bzw. Laufzeitleitung, ebenfalls für die Realisierung dieser Erfindung eingesetzt werden können.
Die physikalische Ausgestaltung eines Druckkopfes, der nach der Wanderwellenmethoden gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet, hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab. Diese Faktoren umfassen die Fluidmassenübertragungsmenge, den Düsenöffnungsdurchmesser, die erforderliche Auflösung des Ausdrucks, den Abstand bis zum Aufbrechen des Fluidstrahls aus der Düsenöffnung sowie den Abstand zwischen den Elektroden und dem Strahl.
Die vorliegende Erfindung ist erfolgreich für das Bedrucken von Teppichen angewandt worden. Abgesehen von Bedruckungszwecken ist die vorliegende Erfindung auch für andere Verwendungszwecke geeignet. Diese umfassen ein Kraftstoffeinspritzsystem, durch welches Kraftstoff einer Brennkraftmaschine zugespeist wird, und die Verteilung von Chemikalien für Pflanzenbesprühung. Auf diesen Anwendungsgebieten (einschl. des Bedruckens von Teppichen) sind große Massenübertragungs- oder -durchsatzmengen an Flüssigkeit nötig. In anderen Anwendungsfällen, z. B. bei Rechner-Zeilendruckern und hochqualitativen reprographischen Vorrichtungen, sind im allgemeinen wesentlich niedrigere Größen des Flüssigkeitsmassendurchsatzes, kombiniert mit einer höheren räumlichen Auflösung des Ausdrucks, erforderlich.
Die mit einem die vorliegende Erfindung anwendenden Druckkopf erzielbare Volumenauflösung ist durch die Länge des Abschnitts oder Schusses der Flüssigkeit definiert, der von einem Strom bzw. Strahl abgelenkt werden kann. Dies wird prinzipiell durch den Düsenöffnungsdurchmesser, die Länge der einzelnen Elektrodensegmente, den Abstand von Strahl zu Elektrode, den Sammlerwirkungsgrad, die Ablenkung des Strahls und die Eigenschaften der Flüssigkeit bestimmt.
Um einen weiten Bereich von Anwendungsfällen abzudecken, liegt die Düsenöffnungsgröße im allgemeinen im Bereich von 5 bis 1000 um, während der Bereich des Fluiddrucks von 10 kPa bis 1 MPa reicht. Für das Bedrucken von Papier liegen jedoch der bevorzugte Druck bei etwa 100 kPa und die bevorzugte Düsenöffnungsgröße bei etwa 25 um, während letztere für das Bedrucken von textilen Geweben etwa 75 um und für das Bedrucken von Teppichen und dgl. etwa 200 um beträgt.
Obgleich diese Faktoren nicht unabhängig wirksam sind, können nahezu optimale Betriebsbedingungen unter Zugrundelegung von etwas bisherigem Wissen auf dem Gebiet des Tintenstrahldruckens erzielt werden. Bei Synchrontropfen- Tintenstrahldruckern der von Sweet in der US-PS 3 596 275 beschriebenen Art wird die optimale Tröpfchenbildung dann erreicht, wenn das Tröpfchen aus einer Länge eines Fluidfadens geformt wird, der eine Wellenlänge im Bereich entsprechend dem 4- bis 10-fachen des Fluidfadendurchmessers aufweist. Bei durch die Erfinder gebauten Prototypen des Wanderwellen-Strahldruckers gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Elektrodenmaß in Richtung der Strahlachse im Bereich entsprechend dem 5- bis 20- fachen des Fluidstrahldurchmessers mit guten Ergebnissen gewählt worden.
Die Zahl der Elektroden in einer Reihe oder einem Array (oder der Elektrodensegmente, falls die Reihe bzw. das Array als segmentierte, langgestreckte Elektrode ausgestaltet ist), die für die Realisierung der vorliegenden Erfindung nötig sind, bestimmt sich durch die erforderliche Ablenkung und die Strahlgeschwindigkeit. Bei einer von den Erfindern (der vorliegenden Erfindung) gebauten Version der Vorrichtung beträgt der Strahldurchmesser 0,4 mm, wobei eine Reihe bzw. ein Array aus acht Elektrodensegmenten jeweils einer Länge von 4 mm verwendet wurde. Bei einem auf 150 kPa eingestellten Flüssigkeitsdruck wurde eine zufriedenstellende Strahlablenkung für wirksames Sammeln bzw. Abfangen erreicht, wobei die Länge des Druck-Schusses des Fluidstrahls etwa der Länge der Elektrode gleich war. Bei einem niedrigeren Flüssigkeitsdruck sind weniger Elektroden nötig, um die gleiche Ablenkung des Fluidstrahls zu erzielen. Wenn die Vorrichtung beispielsweise mit einem Druck betrieben werden soll, welcher die Ausstoß-Strahlgeschwindigkeit halbiert, sind zur Erzielung der gleichen Ablenkung nur vier Elektroden erforderlich. Ebenso kann eine größere Zahl von Elektroden erforderlich sein, wenn die Strahlgeschwindigkeit höher sein soll. Im allgemeinen ist die Zahl der erforderlichen Elektroden der Fluidgeschwindigkeit proportional.
Es hat sich auch gezeigt, daß der Abstand von Elektrode zu Strahl auf der kleinsten praktischen Größe gehalten werden sollte, um Randfelder und den Bereich des Einflusses der einzelnen Elektrodenelemente auf dem Fluidfaden bzw. -strahl zu steuern. Die bei der praktischen Ausführung dieser Erfindung angewandten Abstände von Elektrode zu Strahl reichen von 10 bis 250 um an der Düsenöffnung und von 10 bis 650 um am Austrittsende. Diese Abstände ergeben sehr hohe elektrische Feldstärken und erteilen demzufolge dem abzulenkenden Teil oder Abschnitt des Strahls hohe Beschleunigungen. Berechnungen deuten darauf hin, daß eine Querstrahl- bzw. Strahlquerbeschleunigung bis zum einem Mehrfachen von tausendfacher Erdbeschleunigung bei dieser Vorrichtung bei Verwendung sehr feiner Strahlen möglich ist.
Zur Erzielung einer höheren räumlichen Auflösung des Ablenksystem ist es nötig, die Wirkungen von Randfeldern (fringing fields) (vgl. Fig. 2) zu kompensieren. Außerdem ist es ratsam, die Wirkung der internen Fluidkohäsion auf die Auflösung zu einem bestimmten Grad zu kompensieren. Ein Mechanismus zur Gewährleistung einer solchen Kompensation umfaßt das Anordnen eines in Fig. 5 dargestellten komplementären Satzes von Elektroden 6a, 7a, 8a usw. An diese kompensierenden Elektroden kann eine kompensierende Spannung angelegt werden. Diese Kompensierspannung ist um eine Elektrode von der aktiven Elektrode in der ersten Reihe versetzt. Wenn somit gemäß Fig. 5 ein Teil des Strahls im Bereich der Elektrode 9 abgelenkt wird, werden kompensierende Spannungen an die Elektrodensegmente 8a und 10a angelegt, um die Ablenkung dieses Fadens bzw. Teils des Strahls im Bereich dieser beiden Elektroden zu verhindern und damit effektiv die Steilheit des Übergangs am Fluidstrahl zu vergrößern.
Der dynamische Betrieb bzw. die dynamische Arbeitsweise der kompensierenden Elektroden ergibt sich deutlicher unter Bezugnahme auf das Zeitsteuerdiagramm von Fig. 6, welche die Zeittaktbeziehungen der an die oberen Ablenkelektroden und die unteren Kompensierelektroden angelegten Spannungen veranschaulicht. Beim jedesmaligen Aktivieren einer Ablenkelektrode wird ersichtlicherweise die Kompensation erreicht, wenn die ihren Nachbarn oder Gegenstücken gegenüberstehenden Kompensierelektroden aktiviert werden. Da die Kompensierelektroden lediglich zur Verhinderung der Ablenkung eines Strahlfadens aus dem aktiven Ablenkelektrodenabschnitt heraus dienen, kann die Spannungszufuhr zu den Kompensierelektroden erheblich kleiner sein als die Ablenkspannung; wahlweise kann die Kompensierspannung für eine kürzere Zeitspanne einwirken.
Wenn die Anforderungen der auszudruckenden Daten das Ausdrucken von mehr als einer Einzelelementlänge an einem Punkt erforderlich machen, aktiviert die Impulsbreite, die sich längs der segmentierten Elektroden ausbreitet bzw. längs dieser läuft, gleichzeitig die entsprechende ganze Zahl benachbarter Segmente. In einem solchen Fall wird die Kompensierspannung nur an die Kompensierelektroden unmittelbar vor und hinter dem sich ausbreitenden Ablenksignal angelegt.
Eine gegenüber der Ausführungsform von Fig. 1 abgewandelte oder alternative Ausführungsform des Flüssigkeitssammlers ist in den Fig. 7 und 8 schematisch dargestellt. Bei der in diesen Figuren dargestellten Vorrichtung werden die durch die segmentierten Elektrodenelemente 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 und 13 abgelenkten Abschnitte bzw. Teile des Strahls 1 auf die konvexe Kollektorfläche 31 zum Auftreffen gebracht und durch Coanda-Adhäsion an dieser Fläche abgefangen. Sie können daraufhin ohne weiteres vom nicht abgelenkten Strahl abgetrennt werden, welcher dieser Fläche nicht berührt. Die für das Abfangen des Strahls unter Nutzung der Erscheinung der Coanda-Adhäsion (Coanda adherence) an einer gekrümmten Fläche erforderliche Ablenkung beträgt etwa Fünftel der beim Leitplatten-Sammlersystem gemäß Fig. 1 erforderlichen Größe.
Die in Fig. 7 gezeigte Anordnung eignet sich besonders für einen binären Drucker, bei welchem der Strahlausstoß hinter der Sammlerfläche 31 und der nachgeschalteten Leitplatte 34 mit ihrer klingenartigen Oberseite 32 entweder vorliegen oder nicht vorliegen (EIN oder AUS sein) kann.
Coanda-Effekt-Sammlersysteme sind bereits vorgeschlagen worden zur Verwendung für das Sammeln bzw. Abfangen von einzelnen Tröpfchen bei Tintenstrahldruckern (vgl. die bereits oben erwähnte US-PS 3 895 623 von R A Toupin). Bei Verwendung in Verbindung mit der Wanderwellen-Strahlablenkanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung wird jedoch eine erhebliche Verbesserung der Druckerauflösung dadurch erreicht, daß aus der verbesserten Anstiegszeit des Signalimpulses, wie er am Fluidfaden zu beobachten ist, Nutzen gezogen wird. Der nicht aufgebrochene, kohärente oder zusammenhängende Flüssigkeitsstrahl 1 wird aus der Düsenöffnung 2 so ausgestoßen, daß er im nichtabgelenkten Zustand von der konvexen Fläche 31 oder der nachgeschalteten Leitplatte 34 nicht abgefangen wird. Wenn jedoch eine elektrostatische Kraft auf den Strahl zur Einwirkung gebracht wird, kontaktiert der abgelenkte Abschnitt bzw. Teil die konvexe Fläche 31 mit oder bei einem etwa ein Fünftel des Strahldurchmessers betragenden Aufprallparameter, worauf sich der abgelenkte Teil des Strahls abflacht und an der Fläche 31 anhaftet und zum Sammelschacht 31 herabläuft, der durch die Flächen von Sammler 31 und Leitplatte 34 gebildet ist. Die konvexe Fläche 31 weist einen in jedem Anwendungsfall durch die Strahlgeschwindigkeit, den Strahldurchmesser sowie Fluideigenschaften, wie Oberflächenspannung und Viskosität, und das Vorhandensein von Additiven, wie Netzmitteln, langkettigen Molekülen oder organischen Verbindungen, welche die Strahlintegrität aufrechterhalten und das natürliche Strahlaufbrechen und die Tröpfchenbildung verhindern oder verzögern, bestimmten Radius r auf.
Bei der in Fig. 8 näher veranschaulichten Anordnung wird der nichtabgelenkte Teil 27 des Strahls 1 an der Sammlerfläche 31 und der Leitplatte 32 bzw. 34 vorbei ausgestoßen, um auf die Druckfläche (zu bedruckende Fläche) 17 aufzutreffen, die sich gewöhnlich in einer Richtung im wesentlichen orthogonal zum ausgestoßenen Strahl bewegt.
Der Ablenkungsübergang im Fluidstrahl zwischen dem abgelenkten Teil 18 und dem nichtabgelenkten Strahl 1 vergrößert sich schnell, wenn der abgelenkte Strahl von der konvexen Fläche 31 abgefangen wird und sich weiter vom nichtabgelenkten Strahl entfernt. Wenn sich der Übergangsbereich verdünnt, bildet er häufig einen Faden (filament) aus Flüssigkeit, der von den beiden Strahlteilen unabhängig ist. Dies ist in Fig. 8 dargestellt, gemäß welcher der Strahlteil 24 an der konvexen Sammelfläche 31 anhaftet, während der Faden 25, der von der sehr scharfen, hochgezogenen Kante herrührt, welche dem Fluid bei der schnellen Trennung des abgelenkten Strahls von den nichtabgelenkten Strahlteilen entgegengestellt ist, zwischen dem abgelenkten Schuß 24 und dem nichtabgelenkten Abschnitt oder Teil des Flüssigkeitsstrahls positioniert ist. Der Sammel- oder Abfangwirkungsgrad der Vorrichtung wird auch dadurch verbessert, daß sich der Fadenteil 25 längt und dünner wird als der normale Strahlquerschnitt, und Vorkehrungen dahingehend getroffen sind, daß dieser Fadenteil durch die Klingenkonstruktion 32 an der Oberseite der Leitplatte 34 sozusagen "abgeschöpft" wird. Dieser Klingenbereich ist vorzugsweise unter einem steilen Winkel zum Strom bzw. Strahl geneigt, um eine Flüssigkeits- und Tröpfchenansammlung an seinen Flächen 26 zu verhindern. Vorzugsweise besitzt die Fläche oder Oberfläche 26 auch eine abweisende Oberflächenreaktion relativ zu der im Flüssigkeitsstrahl verwendeten Lösungsmittelflüssigkeit (beispielsweise ist die Fläche 26 hydrophob, wenn Wasser die Flüssigkeitsbasis der Lösung des Strahls 1 darstellt). Nicht abgelenkte und gesammelte Schüsse bzw. Klumpen 27 des Flüssigkeitsstrahls passieren den Sammler und treffen auf die Aufzeichnungsfläche 1 7 auf.
Eine zur Anordnung gemäß den Fig. 7 und 8 alternative Anordnung kann die Ablenk- und Sammel- oder Abfangbauelemente auf gegenüberliegenden Seiten des Strahls angeordnet aufweisen, so daß die erforderlichen elektronischen Signale in der Beziehung "Ablenken zum Drucken" vorliegen und der nichtabgelenkte Teil des Strahls 1 auf die konvexe Fläche 31 des Sammlers auftrifft.
Fig. 9 veranschaulicht eine Ausführungsform, welche die binäre "Ein- und Aus"-Druckfähigkeit mit einer elektrostatisch gesteuerten hin- und hergehenden Abtastfähigkeit kombiniert.
Bei der Anordnung gemäß Fig. 9 bilden die Elektroden 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 und 13 die Sammlerfläche 31 und die Messerschneide 32 der Leitplatte 34 die EIN- und AUS- Steuermittel für den Fluidstrahl 1. Die gegenüberstehenden, divergenten bzw. divergierenden, segmentierten Elektrodenreihen 37 und 38 sind vorgesehen zur Erzeugung oder Hervorbringung einer Rasterabtastung des Fluidstrahlausstoßes. Zur Gewährleistung einer solchen hin- und hergehenden oder Raster-Abtastung des Fluidstrahls wird ein Spannungssignal progressiv bzw. fortlaufend an die Elektroden der Reihe 37 von der ersten Elektrode zur letzten Elektrode derselben angelegt. Das Spannungssignal wird anschließend fortlaufend, beginnend mit der letzten Elektrode, von den Elektroden der Reihe 37 abgeschaltet. Wenn das Spannungssignal von der letzten Elektrode der Reihe 37 abgeschaltet worden ist, wird es an die erste Elektrode der Reihe 38 angelegt und sodann fortlaufend den anderen Elektroden der Reihe 38 aufgeprägt. Wenn das Spannungssignal allen Elektroden der Reihe 38 aufgeprägt worden ist, wird es fortlaufend von diesen Elektroden abgeschaltet, wobei die Abschaltung des Spannungssignals an der letzten Elektrode der Reihe 38 beginnt. Die gesamte Sequenz der fortlaufenden Anlegung des Spannungssignals an die Elektroden einer Reihe, des Abschaltens des Signals und der Vornahme des gleichen Vorgangs an der anderen Reihe wird sodann kontinuierlich so lange wiederholt, wie die hin- und hergehende Abtastung des Flüssigkeitsstrahls (d. h. seine Führung mit einer hin- und hergehenden Abtastbewegung) nötig ist.
Eine zweckmäßige Wellenform zum Ansteuern der Ablenkelektroden 37 und 38 ist eine periodische Welle bei welcher das Signal an die segmentierten Elektroden 37 um 180º außer Phase zu dem an die anderen segmentierten Elektroden 38 angelegten Signal angelegt wird. Vorteilhaft ist es auch, eine Einrichtung zum Synchronisieren einer Videosignalquelle mit Dateninformation für die die Elektroden 37 und 38 ansteuernde Abtastelektronik vorzusehen, wobei Daten von der Videosignalquelle zum Steuern des EIN- und AUS-Zustands des Fluidstrahls über die Elektroden 6 bis 13 sowie die Sammlerelemente 31 und 32 benutzt werden.
Fig. 10 veranschaulicht noch eine andere Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist der Flüssigkeitsstrahl 1 von einer langgestreckten radialen Reihe von Elektroden 6a, 7a, 8a . . . 13a, 6b, 7b, 8b, . . . 13b sowie 6c, 7c, 8c, . . . 13c umschlossen. Wenn eine Wandersignalwelle zur Ausbreitung längs der "a"-Reihe der Elektrodensegmente 6a, 7a, 8a, . . . gebracht wird, kann ein eine hohe Auflösung gewährleistender elementarer Schuß der Flüssigkeit aus der nicht abgelenkten Flüssigkeitsachse in Richtung auf die aktiven Elektroden verlagert werden. Wenn die beiden Elektrodenreihen "a" und "b" durch Wanderwellenimpulse gleichzeitig aktiviert sind oder werden, wird der Flüssigkeitsstrahl 1 in eine Ebene abgelenkt, die durch die Resultierende der Vektorkomponenten der auf den Strahl wirkenden Kraft bestimmt wird. Wenn die beiden Kräfte gleich sind, schließt diese Ablenkungsebene die nicht abgelenkte Achse des Strahls sowie die Linie zwischen den Elektroden der Reihen "a" und "b" ein. Es ist somit ersichtlich, daß bei Verwendung einer zweckmäßigen Schaltung, etwa der programmierbaren digitalen Ausgangsstelle eines Rechners und von Hochspannungsschaltern, die entsprechend den Lehren dieser Erfindung zur Erzeugung einer sich ausbreitenden oder laufenden Wellenform aktiviert werden, möglich ist, den Fluidstrahl 1 zu einer beliebigen Position innerhalb des durch Punkte d, e, f auf der Druckfläche 17 definierten Bereichs abzulenken. Bei der in Fig. 10 gezeigten Anordnung ist die konvexe Sammlerfläche 31 vorgesehen, um diejenigen Flüssigkeits-Schüsse abzufangen, die ein Bedrucken unterhalb der Linie ef (e-f) bewirken würden.
Die in Fig. 11 dargestellte Anordnung ist ein Druckkopf, der eine Anzahl von Flüssigkeitsstrahlen 1 in Parallelausrichtung zueinander benutzt. Diese Strahlen treten aus einer linearen Reihe von Düsenöffnungen 2 aus. Aufzeichnungsfluid wird der Reihe von Düsenöffnungen von einer nicht dargestellten Druck-Versorgungs- oder -Vorratsquelle her über ein Einlaßrohr 41 und einen internen Zufuhrverteiler 42, der mit den einzelnen Düsenöffnungen über kleinere Verbindungsdurchgänge 43 kommuniziert, zugespeist. Für jeden Strahlstrom ist eine lineare Reihe von Elektroden in Form eines segmentierten Elektrodensatzes vorgesehen, um den Strom bzw. Strahl an eine konvexe Sammlerfläche 31 anzuziehen. An der konvexen Fläche 31 gesammelte bzw. abgefangene Strahlen laufen längs des Schachts 33 abwärts zu einem internen Abflußsammler 44, der intern bzw. innenseitig mit einem Abflußauslaßrohr 46 und extern bzw. außenseitig mit den nicht dargestellten Haupt-Druckervorratsbehältern kommuniziert. Im Sammlerabschnitt 44 gesammeltes oder aufgefangenes Aufzeichnungsfluid 45 wird aus ersterem durch ein Niederdruck-Sammlersystem entfernt, das extern mit dem Abflußauslaß 46 verbunden ist.
Diese Vorrichtung ist in der Form dargestellt, wie sie in einem typischen Betrieb als Rechner-Zeilendrucker oder bei Anwendung für das Bedrucken von Textilbahnen und dgl. benutzt werden könnte. Auf das Aufzeichnungsmedium bzw. den Aufzeichnungsträger 17 ist ein Buchstabe "X" durch die Wirkung der ausgestoßenen Teile des Aufzeichnungsfluids (von denen verschiedene, mit 27 bezeichnete in der Übergangszone zwischen dem Druckkopf und dem Aufzeichnungsträger 17 dargestellt sind) aufgedruckt worden.
Die einzelnen Strahlablenkelektrodensätze arbeiten auf oben beschriebene Weise durch Ansteuerung mittels Hoch- Spannung-Ausbreitungswellenformsignale. Diese Signale können an die Elektrodenreihen über Anschlußstifte oder ein metallisiertes oder leitfähiges Gitter oder aber eine Verbindungsschicht, die vor der Ausbildung oder dem Anschluß der Strahlablenkelektroden abgelagert worden ist, angeschaltet werden. Derartige Verbindungsmittel sind auf dem Gebiet der Herstellung gedruckter Schaltungen und integrierter Schaltkreise an sich bekannt. Eine nicht dargestellte elektronische Schnittstelleneinheit wird zur Ansteuerung des Druckkopfes für die Wiedergabe der Zeicheninformation auf dem Aufzeichnungsträger benötigt. Eine derartige Schnittstelle kann von einem Durchschnittsfachmann unter Bezugnahme auf relevante Wellenforminformation ohne weiteres realisiert werden. Die Wanderwellenelektrodensätze längs der Längen der einzelnen Strahlen werden durch programmierte Signalwellenformen angesteuert, um den Strahl auf die Sammlerfläche 31 abzulenken, wenn an der Fläche 17 kein Flüssigkeitsschuß benötigt wird. Fluidsegmente 50 werden durch die elektrostatische Anziehungskraft nicht abgelenkt und bilden Teile des auszudruckenden Buchstabens oder Zeichens "X". Die Zeitsteuererfordernisse der Signalwellenformen für jeden Strahl sowie bezüglich der anderen Strahlen lassen sich durch den Durchschnittsfachmann ohne weiteres bestimmen.
Obgleich vorstehend spezielle Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und beschrieben sind, sind ersichtlicherweise Abwandlungen derselben möglich, ohne vom Rahmen der Ansprüche abzuweichen.

Claims

1. Verfahren zum Erzeugen eines Zuflusses von Flüssigkeits-Schüssen oder -Klumpen einer vorbestimmten Länge, umfassend die folgenden Schritte:

(a) Liefern eines Stroms bzw. Strahls (1) einer Flüssigkeit aus einer Düsenöffnung (2),

(b) Leiten des Flüssigkeitsstrahls über eine benachbarte Reihe von Elektroden (6, 7, . . . 12, 13), welche Elektrodenreihe in der gleichen Richtung wie der Flüssigkeitsstrahl verläuft, und

(c) sequentielles Anlegen eines Spannungssignals an die Elektroden der Reihe mit einer Geschwindigkeit oder

Frequenz, welche der Geschwindigkeit der Flüssigkeit des Strahls an den Elektroden vorbei im wesentlichen gleich ist, dadurch gekennzeichnet, daß

(d) der Flüssigkeitsstrahl ein kontinuierlicher, an der Düsenöffnung keine Perturbation erfahrender Strahl mit einem natürlichen Aufbrechpunkt (16), an welchem der kontinuierliche Strahl in Tröpfchen aufbricht, ist,

(e) die Elektrodenreihe zwischen der Düsenöffnung und dem natürlichen Aufbrechpunkt angeordnet ist oder wird,

(f) durch das Anlegen eines Spannungssignals ein Abschnitt bzw. Teil (18) des Flüssigkeitsstrahls von der nichtabgelenkten Bahn des Strahls hinweg abgelenkt wird und

(g) entweder der abgelenkte oder der nichtabgelenkte Teil des Flüssigkeitsstrahls unterbrochen (abgefangen) und gesammelt wird, so daß der nichtgesammelte Teil des Flüssigkeitsstrahls zu Schüssen (slugs) der Flüssigkeit geformt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Elektrodenreihe eine bogenförmige (oder gekrümmte) Reihe ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) eine zweite Reihe von Elektroden (6a, 7a, . . . , 12a, 13a) parallel zur erstgenannten Elektrodenreihe verläuft, wobei jede Elektrode der zweiten Reihe an der zur erstgenannten Reihe anderen Seite des Flüssigkeitsstrahls, einer entsprechenden Elektrode der erstgenannten Reihe gegenüberstehend, angeordnet ist, und

(b) an die zweite Elektrodenreihe ein zweites Spannungssignal angelegt wird, das an die beiden Elektroden der zweiten Reihe angelegt wird, die den Elektroden der erstgenannten Reihe gegenüberstehen, welche sich unmittelbar neben der Elektrode oder den Elektroden befinden, an der bzw. denen das erstgenannte Spannungssignal anliegt, um einen Flüssigkeits-Schuß zu erzeugen, wobei die Anlegungsgeschwindigkeit (bzw. -frequenz) des zweiten Spannungssignals mit der Anlegungsgeschwindigkeit (bzw. -frequenz) des ersten Spannungssignals synchronisiert ist,

so daß die sich unmittelbar neben den beiden Elektroden der zweiten Reihe, an welche das zweite Spannungssignal angelegt ist oder wird, befindenden Teile des Flüssigkeitsstrahls aus der nichtabgelenkten Bahn des Flüssigkeitsstrahls hinweg und in Richtung auf die zweite Reihe abgelenkt werden, um damit einen schärferen bzw. steileren Anfangs- und Endpunkt für den Flüssigkeits-Schuß zu gewährleisten.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das zweite Spannungssignal eine Größe besitzt, die bedeutend kleiner ist als die Größe des ersten Spannungssignals.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsstrahl hin- und hergehend in einer Ebene, die orthogonal zu der Ebene liegt, in welcher der Flüssigkeitsstrahl durch das Spannungssignal oder durch erste und zweite Spannungssignale abgelenkt wird, mit einer Abtastbewegung geführt (is scanned) wird, wobei die hin- und hergehende Abtastbewegungsführung bewirkt wird durch:

(1) Anordnen von zwei weiteren Elektrodenreihen (37, 38) auf jeder Seite des Flüssigkeitsstrahls, wobei jede weitere Elektrodenreihe bogenförmig (gekrümmt) ist und jede Elektrode in den weiteren Reihen (37, 38) eine im wesentlichen plane oder planparallele Fläche aufweist, deren Ebene im wesentlichen orthogonal zur Ebene der Elektroden der ersten Reihe oder der ersten und zweiten Reihen liegt, und wobei die weiteren Elektrodenreihen in der Strömungsrichtung des Flüssigkeitsstrahls divergieren, und

(2) Anlegen eines weiteren Spannungssignals an die Elektroden der weiteren Reihen, wobei das weitere Spannungssignal fortschreitend an die Elektroden einer der weiteren Reihen von der der Düsenöffnung am nächsten gelegenen Elektrode aus zu der am weitesten von ihr entfernten Elektrode hin angelegt und sodann in umgekehrter Reihenfolge fortschreitend von diesen Elektroden abgeschaltet wird, worauf das weitere Spannungssignal fortschreitend an die Elektroden der anderen weiteren Reihe von der der Düsenöffnung am nächsten gelegenen Elektrode aus zu der von ihr am weitesten entfernten Elektrode hin angelegt und sodann in umgekehrter Reihenfolge fortschreitend von diesen Elektroden abgeschaltet wird.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Unterbrechen und Sammeln bzw. Abfangen eines Teils des Flüssigkeitsstrahls durch ein(en) Wehr oder Damm mit einer gekrümmten Fläche (31), an welcher der gesammelte oder abgefangene Teil des Flüssigkeitsstrahls unter dem Coanda-Effekt anhaftet, bewirkt wird.

7. Vorrichtung zum Erzeugen eines Zuflusses von Flüssigkeits-Schüssen oder -Klumpen einer vorbestimmten Länge, umfassend:

(a) eine mit einem Flüssigkeitsvorrat verbundene Düse (2A) mit einer Düsenöffnung (2) zum Liefern eines Strahls (1) einer Flüssigkeit aus ihr,

(b) eine neben der Bahn des Flüssigkeitsstrahls montierte Reihe von Elektroden (6, 7, . . . , 12, 13) und

(c) Spannungsanlegeeinheiten (14, 15) zum Anlegen eines Spannungssignals fortschreitend an die Elektroden der Reihe mit einer Geschwindigkeit (oder Frequenz), welche der Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstrahls an den Elektroden vorbei im wesentlichen gleich ist, dadurch gekennzeichnet, daß

(d) die Düse durch eine Pumpe (4) mit der Flüssigkeit bei konstantem Druck und ohne Perturbation gespeist wird, so daß der Flüssigkeitsstrahl ein kontinuierlicher (ununterbrochener) Strahl mit einem natürlichen Aufbrechpunkt (16) ist, an welchem der Strahl in Tröpfchen aufbricht,

(e) die Elektrodenreihe zwischen der Düsenöffnung und dem natürlichen Aufbrechpunkt angeordnet ist, wobei bei Anlegung des Spannungssignals an die Elektrode mittels der Spannungsanlegeeinheiten in einem Teil (18) des Flüssigkeitsstrahls, der sich an den Elektroden vorbeibewegt, eine Ladung einer dem Spannungssignal entgegengesetzten Polarität induziert und dadurch dieser Teil der (des) Flüssigkeit(sstrahls) zu der Elektrodenreihe in abgelenkt wird, und

(f) die Vorrichtung eine stromab der Elektrodenreihe angeordnete Unterbrechungseinheit zum Abfangen entweder des nichtabgelenkten Flüssigkeitsstrahls oder seines zur Elektrodenreihe hin abgelenkten Teils aufweist, wobei die durch die Unterbrechungseinheit nicht abgefangene Flüssigkeit eine Schuß-Flüssigkeit (oder Flüssigkeitsspritzer) bildet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Elektrodenreihe eine bogenförmige (gekrümmte) Reihe ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, ferner gekennzeichnet durch

(i) eine zweite Reihe von Elektroden (6a, 7a, . . . , 12a, 13a), wobei die Elektroden der zweiten Reihe in Zahl und Abmessung(en) den Elektroden der erstgenannten Reihe entsprechen und die erstgenannte und die zweite Elektrodenreihe auf gegenüberliegenden Seiten der Bahn des Flüssigkeitsstrahls (1) angeordnet sind, und

(ii) Einheiten zum Anlegen eines zweiten Spannungssignals an zwei der Elektroden der zweiten Reihe, wobei diese beiden Elektroden in unmittelbarer Gegenüberstellung zu den Elektroden der erstgenannten Reihe stehen, die sich unmittelbar neben der Elektrode oder den Elektroden befinden, an welche das erstgenannte Spannungssignal angelegt wird, so daß die sich neben den beiden Elektroden befindenden Teile des Flüssigkeitsstrahls zur zweiten Reihe hin abgelenkt werden.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei das zweite Spannungssignal eine kleinere Größe als das erstgenannte Spannungssignal aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede Einheit zum Anlegen eines Spannungssignals einen mit jeder Elektrode verbundenen Elektrodentreiber (14) aufweist, von denen jeder auf ein Signal von einem mit einem Taktoszillator (20) verbundenen Schieberegister (19) anspricht.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, ferner gekennzeichnet durch

(a) zwei bogenförmige (gekrümmte) und divergierende Elektrodenreihen (37, 38), die in Gegenüberstellungsbeziehung zur Bahn des Flüssigkeitsstrahls (1) montiert sind, wobei jede Elektrode der beiden bogenförmigen (gekrümmten) Reihen eine im wesentlichen planparallele oder plane Fläche aufweist, die im wesentlichen orthogonal zur erstgenannten Reihe oder zur erstgenannten und zweiten Reihe angeordnet ist, und

(b) (eine) Einheit(en) zum fortschreitenden Anlegen eines Rasterabtast-Spannungssignals an die Elektroden der beiden bogenförmigen (gekrümmten) Reihen (37, 38).

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, bei welcher die Unterbrechungseinheit ein(en) Wehr oder Damm mit einer gekrümmten Fläche (31), an welcher die gesammelte oder abgefangene Flüssigkeit unter dem Einfluß des Coanda-Effekts anhaftet, aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, mit einer stromab des Wehrs oder Damms montierten Leitplatte (34), deren Oberseite als Klingen- oder Schneidenelement (32) geformt ist, wobei der Raum (33) zwischen dem Wehr oder Damm und der Leitplatte einen Sammelkanal für die durch die Unterbrechungseinheit gesammelte Flüssigkeit festlegt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei welcher jede Elektrode der Elektrodenreihen eine Anzahl von Elektrodensegmenten (6a, 7a, . . . , 13a, 13b, 13c) umfaßt, die zur Bildung einer zylindrischen Elektrode angeordnet sind, deren Achse die Bahn des Flüssigkeitsstrahls ist, und die Einheit zum Anlegen eines Spannungssignals Mittel zum Anlegen eines Spannungssignals an mindestens ein Segment der Elektrode der Reihe aufweist