DE2132082A1

DE2132082A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Aufzeichnen von Information mit Fluidtropfen

Info

Publication number: DE2132082A1
Application number: DE19712132082
Authority: DE
Inventors: Stephan B Sears
Original assignee: Individual
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1970-06-29
Filing date: 1971-06-28
Publication date: 1972-01-05
Also published as: DE2132082C2; JPH0331142B2; JPS5312138B1; JPS60259458A; GB1350836A

Description

PATENTANWÄLTE

DR-CLAUS REINLÄNDER O >V W

DIPL-ING. KLAUS BERNHARDT ^¹' ^/

D-8 MÖNCHEN 6Q

K9 P1 D

STjSPHAN B₀ SEARS Portola Valley und Belmont₉ GaIo,

Verfahren und Vorrichtung zum Aufzeichnen von Information mit Fluidtropfen

Priorität* 29- Juni 1970 - V.St.Ao - Ser_effb. 50 445 Zusammenfassung der Offenbarung

Za wird eine Aufzeichnungsvorrichtung und ein Verfahren offenbart, bei dem eine Sohreibflüssigkeitsquelle eine 'fropfenprojiaiereinriohtung versorgt, aus der durch eine Düse in einem diskontinuierlichen Strom eine Reihe von tropfen der Schreibflüssigkeit mit so großer Energie ausgestoßen wird» daß sie eine im wesentlichen gerade Bahn zu einem Aufzeichnungsmittel durchlaufene Das Volumen jedes Tropfens ist individual gesteuert durch elektrische Impulse, die von einer elektronischen Antriebseinrichtung an die ProJlzlereinrlchtung abgegeben werden· JSs sind mehrere derartige Prοjiziereinrichtungen verwendbar» die so angeschlossen sind» daß sie eine Einrichtung steuern, mittels der vorherbestimmte graphische Zeichen auf einem Aufzeichnungsmittel gedruckt oder abgebildet werden.

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Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine Druckvorrichtung und ein Verfahren, "bei denen nicht mittels An-. schlag gearbeitet wird_f insbesondere auf eine Vorrichtung und ein Verfahren» bei denen die Druckflüssigkeit durch eine Volumenverdrängung aus einer Düse ausgestoßen wird.

Bisher ist beim Drucken eine Druckfarbe auf besonders gefc staltete Typen oder Druckstöcke aufgebracht worden₉ und diese wurden veranlaßt, einen mechanischen Anschlag auf ein Aufzeichnungemittel, beispielsweise Papier, auszuführen, um einen Abdruck des Druckstocks zu bilden«. In neuerer Zeit sind Druckmaschinen entwickelt worden, die nicht mit Anschlag arbeiten, und bei denen Muster (alphabetische oder numerische Zeichnungen, graphische Zeichen und derglo)auf einem Aufzeichnungsmittel niedergelegt werden« Druckvorrichtungen, die nicht mit Anschlag arbeiten, machen von einer Reihe von Verfahren zum Abbilden der Zeichen Gebrauch, einschließlich chemisch aktiver und chemisch inerter Verfahren, bei denen entweder Fluide oder Feststoffe als Markierungs- oder Druckmittel verwendet werden, und die ent-" weder besondere behandelte Aufzeichnungsmittel oder unbehandalte Aufzeichnungemittel erfordern,»

Aufgaben und Zuseiamenfassung; der Erfindung

Allgemeine Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Druckverfahren und eine Vorrichtung zum Aufzeichnen mittels Schreibfltiideri sowie eine verbesserte Tropfenprö;Jiziereinrichtung zur Verwendung in einer derartigen Vorrichtung zu schaffen«

Aufgabe der Erfindung ist es auch, eine Tropfenprojiziereinrichtung bzw, einen Kopf zu schaffen, aus dem wahlweise durch e&te^fcWusβ tropfen mit gesteuertem Volumen in Richtung

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c= 3 —

auf ein Abdruekmittel unter Anepreohen auf elektriuohe Signale projiziert werden«. .

Aufgabe der Erfindung ist es auch, ein verbessertes Verfahren und eine Torrichtung zum Aufzeichnen alphabetischer» numerischer und graphischer Zeichen.auf ein Aufzeichnungsmittel mittels Ablagerung kleiner kröpfen von Druckfluid auf den Aufzeichnungsmittel in wirtschaftlicher und zuverlässiger «/eise zu schaffen·

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine üJropfenprojiziereinrichtung zu schaffen» welche unter Ansprechen auf elektriache Signale Tropfen aus einer Düse projiziert, und bei der das Volumen der Tropfen durch die angelegten elektrischen Signale steuerbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist es außerdem, eine Druckvorrichtung zu schaffen» die einen einfachen Aufbau und zuverlässigen Betrieb hate

Die obengenannten und weitere Aufgaben der Erfindung werden durch eine 'fropfenprojlziereinrichtung bzw« einen Kopf gelöst, bei dem eine Düse mit einer Pluidkammer in Verbindung steht, die von einem ihr zugeordneten Fluidbehälter versorgt wird· Ein elektromechanischen Wandler 1st der einen Wand der Kammer so zugeordnet, daß das Volumen der Kammer entsprechend elektrischen Impulssignalen rasch veränderbar ist, wodurch Pluidtropfen mit einem VoIu-= inen, welches von der elektrischen Energie der Signale abhängt, cus der Düse ausgestoßen werden,, Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Druckvorrichtung, in der eine Vielzahl derartiger Druckköpfe zum Drucken verschiedener gestalteter Zeichen, beispielsweise alphabetischer, numerischer und graphischer Zeichen, verwendet ist, sowie auf das Verfahren zum Drucken derartiger Zeichen,,

.9 ORIGINAL

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Kurze Beschreibung der Zgichnungen

Fig, 1 ist eine schematiache Darstellung einer Aufzeichnungsvorrichtung mit einer Tropfenprojiziereinrichtung gemäß der iürfindung;

Figo 2 ist eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel der in ?i&. 1 gezeigten !iropfenprojiziereinriehtung;

Pi₀'. 3 ist ein Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 2; Fig. 4 ißt eine Kurve» die die an die 'iropfenprojiziereinrichtün^ angelegte Spannung zeigt;

Fig..5 ist eine Kurve, die den Fluiddruck als Funktion der Zeit zeigt;

Fig, 6 ist eine Schnittansicht der Fluidprojisioreinrlchtung und zeigt das piezoelektrische Element in seiner maximalen Durchbiegung;

Fig. 7 ist ein Teilschnitt ahnlich Figo 6 und zeigt das piezoelektrische Element, wie es in seine Ruhestellung zurückkehrt·;

FIg₉ 3 ist ein Detailschnitt ähnlich Fig. 6 und zeigt das piezoelektrische Element in seiner Ruhestellung;

Fig. 9 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, die geeignet ist, eine Vielzahl von iropfen auf ein Aufzeichnungsmittel zu projizieren;

Fig.10 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Vorrichtung zum Projizieren einer Vielzahl von Tropfen auf ein Auf zeiclinungsmittel;

Figo 11 zeigt ein mit der Aufzeichnungsvorrichtung gemäß Figo9 oder 10 geschaffenes Zeichen«

Beschreibung des bevorzugten Ausführungabeisjiels

Figo 1 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 11, die zum Aufzeichnen von Informationen auf einem Aufzeich-

Λ**'. >.- 1098 82/17 10 ■ "..»/5

ORIGiNAL

nungsmittel 12 geeignet ist_o Das Aufzeichnungsmittel 12 ist hier als gegenüber'der Vorrichtung 11 von einer Vorratsrolle 13 zu einer Aufnahmerolle 14 beweglich dargestellte Ea sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Relativbewegung zwischen der Vorrichtung 11 und dem Aufzeichnungsmittel 12 in bsliebiger, geeigneter Weise erfolgen kann, wobei die tatsächliche Bewegung entweder von der Vorrichtung 11, dem , Aufzeichnungsmittel 12 oder von beiden ausgeführt werden kann_o - - \

Die Vorrichtung 11 umfaßt einen Farbbehälter 16, bei dem es sich uui einen beliebigen geeigneten Behälter für die jeweils verwendete Druckfluid . . oder Druckfarbe - handeln kann» i)er Färbbehälter 16 versorgt durch ein Rohr 17 eine Iropfenprojiziereinriohtung bzw. einen Druckkopf 18· Main elektronischer Impulsgenerator' 19 legt Impulse durch eine entsprechende übertragungseinrichtung 21, beispielsweise Drähte, an den Druckkopf 18 an« Bei Erhalt eines Impulses von der Antriebsvorrichtung 19 gibt der Druckkopf 18 einen einzigen abgetrennten Tropfen 22 Druckfluid aus einer öffnung 24 ab und projiziert denselben_o Jeder elektrische Impuls erzeugt einen einzigen tropfen, dessen Volumen durch die JSnergie des angelegten Impulses gesteuert wird· Bei dem in Fig. !gezeigten Auaführungebeiapiel bilden die Sropfen eine Linie 23 auf dem Aufzeichnungsmittel 12, während dasselbe am Druckkopf 1<3 vorbeibewegt wird·

Zum genauen Aufzeichnen von Informationen auf dem Aufzeichnungsmittel 12 sollt· eine Im wesentlichen gerade Bahn von der öffnung 24 am Druckkopf 18 zum Aufzeichnungsmittel 12 . „ eingehalten werden« Dann führt nämlich das sorgfältige Anordnen des Aufzeichnungsmittel gegenüber der Vorrichtung 11 oder umgekehrt zu einem Auftreffen von Tropfen in einem vorherbestimmbaren Muster entsprechend den von der elektronischen Antriebsvorrichtung 19 erzeugten Signalen. Um das beste

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Aufzeichnen von Informationen zu erzielen» sollten die Tropfen¹von exakter und vorherbestimiabarer Gestalt und Volumen sein. Hit anderen ivorten, jeder Tropf en muß genau so sein wie jeder andere Oiropfen und muß den elektronischen Cignctlsn der Antriebsvorrichtung 19 dicht folgen, so daß in gleichen Abständen voneinander ankommende Signale ebenso in Abständen voneinander angeordnete Tropfen von im wesentlichen gleichmaßiger Größe erzeugen.

w Flue 2 und 3 zeigen eine bevorzugte Tropfenprojiziereinrichtung bzw. einen Druckkopf 18. Der Druckkopf weist ein Gehäuse 36 auf, welches einen Teil-einer Druckkammer 37 bestimmte Durch das Hohr 17 wird Druckfarbe von einem Farbbehälter 16 einem Binlaßkanal 33 der Kammer zugeführt. Die Druckkammer 37 hat gleichfalls einen Ausgangskanal 39» Die obere Jand der Kammer ist von einer Druckplatte bzw. einer durchbiegbaren Platte 41 gebildet. Diese Druckplatte 41 ist vorzugsweise aus einem piezoelektrischen .verkstoff hergestellt. Bai dem hier gezeigten Ausführungebeispiel besteht die Druckplatte aus zwei in Querrichtung defanfäiiigen piezoelektrischen Platten "42 und 43» die mittels eines leitfähigen rilas 44, der zwischen die beiden geschichtet ist« aneinander befestigt sind« Die Außenflächen der Platten 42 und 43 sind mit leitfähigen Überzügen 46 bzw. 47 versehen, die einen elektrischen Anschluß an die Plattenflachen herstellen, iäine elektrische Verbindung zu den äußerenleitfähigen überzügen ist mittels Drähten 48 und 49 hergestellt, durch die , durch*Anlegeneiner Spannung an diebeiden flächen ein· Spannung über die Platte anlegbar ist. Bein Anlegen einer angemessenen Spannung über die Platten 42 und 43 zieht sich die Platte 42 zusammen» wührend sich die Platte 43 dehnt, wodurch die Druckplatte 41 veranlaßt wird, sich nach innen in die Druckkammer durchzubiegen und dadurch ihr Volumen zu ändern und Fluid zu verdrängen« Hierdurch wird natürlich Druck auf das in der Kammer befindliche Druckfluid

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ausgeübtο Durch das Ausüben von Druck auf das Fluid in der Kammer 37 wird das Fluid durch den Auslaßkanal 39 gedrängt und in Richtung zum Abdruckmittel projiziert, sowie zurück längs des Rohrs 17 gegen die hydrostatische Säule des Farbbehältersο Das iSnde des Kanals 39 endet in einer Öffnung 52 von exaktem Durchmesser, so daß der Durchmesser des aus dem Druckkopf herausgepreßten Tropfens genau gesteuert, ist» Die Tropfengröße ist eine Funktion der Spannung zwischen den Platten 42 und 43, eier Impulslänge und des Durchmessers der öffnung 52 ο

Die Druckplatte 41 ist im Gehäuse 36 .durch eine zweckmäßige Befestigungseinrichtung, beispielsweise durch einen läpoxyharzklebstoff, gehalten und im Gehäuse 36 des Druckkopfes aufgenommen, wie Fi^. 3 zeigte Sin piezoelektrischer Wandler, der sich als für die Druckplatte 41 zufriedenstellend erwiesen hat, ist der von der Clevlte Corporation, Cleveland, Ohio, unter dem Warenzeichen "Biraorph" verkaufte Wandler<.

Durch die Leitungen 48 und 49 werden elektrische Signale von einem zugeordneten Generator 19 an die Flächen der Druckplatte 41 angelegt, die ihrerseits die elektrischen Signale in eine Verdrängung, der Druckplatte umwandelt, wodurch Druck in dar Farbe erzeugt wird. Vorzugsweise liefert der Generator 19 elektrische Impulssignale von ausgewählter Amplitude und Dauer, um die auf die Druckfarbe ausgeübte Energie zu steuern» Diese raschen Druckimpulse verursachen, daß einzelne •jiropfen 22 aus .der Öffnung 52 ausgestoßen werden_o Wenn kein Bruckimpuls anliegt, bildet die Druckfarbe wegen des statischen Drucks vom Farbbehälter 16 auf die in der Kammer 37 enthaltene Druckfarbe eine leichte Kuppe 56, die aus der Öffnung 52 herausragt ο

Beim Anlegen von Impuladruclc aeitena der Platte 41 fließt Druckfarbe aus der Kammer 37 durch den Auslaßkanal 39 in die

" ^J"1 0 9 8 8 2 / 1 7 1 0 Wb Q*®iNAL°

Ausgangsöffnung 52„ Druckfarbe wird aus der öffnung 52 entsprechend den Impulsen als einzelne Tröpfchen ausgestoßen» wie schematisch in Figo 3 dargestellt* Die Tropfen 22 treffen auf das Aufzeichnungsmittel 12 auf₉ und die relative Bewegung zwischen dem Druckkopf und dem Aufzeichnungsmittel führt zur Bildung einer Linie oder sonstigen Gestalt» je nach der Richtung und der Größe der relativen Bewegung zwischen dem Druckkopf und dem ihm zugeordneten Aufzeichnungsmittel,,

Die. Größe des Einlaß- und Auslaßkanals 38 und 39 ist in gewissem Grad von der Viskosität der verwendeten Druckfarbe bestizaato Ein weiteres Rohr wUre für eine stärke viskose Druckfarbe nötigo denn ein Druckimpuls an der Platte 4-1 einen-Tropfen 22 aus der Auslaßöffnung 52 ausstößt, so hat der Druck auch die Tendenz, Druckfarbe zurück durch den Sinlaßkanal 38 gegen die vom Farbbehälter 16 gebildete Drucksäule- zu drängen» Die Ruckströmung ist dadurch begrenzt, daß die Länge und der Durchmesser des Einlaßkanals 33 gesteuert werden* so daß die verzögernde Reibungskraft des Fluids die Menge der Rückströmung beim Ausstoßen von Tropfen begrenzt= Fluid, das in einer Laminaretrömung * ein Rohr der Länge L mit einer Geschwindigkeit ν durchfließt, unterliegt einer verzögernden Reibungskraft F entsprechend folgender Gleichung:

F = 3 ffj L v,

wobei ff der Viskocitätskoeffizlent des Fluids ist„ Darüberhinaus hat die statische Säule des Farbbehälters 16 die Tendenz, Tröpfchen aus der Düse 52 statt zurüok in den Einlaßkanal 33 zu pressen«, Eine statische Säule von 50,8 mm (2 Zoll) Wasser reicht in den meisten Fällen aus_o \/enn die Rückatrömung durch den Einlaßkanal 33 nicht -begrenzt ist_Pii kann der Drucklrapuls seitens der Platte 41 bedeutende Energiemengen dadurch verschwenden, daß ein großas Volumen an .Druckfarbe durch den iiinlaßkahal 38 auriickgedrängt und der

O / J

Druck in der Kammer 37 nicht hoch genug angehoben wird, um einen Farbtropfen 22 aus der Düse 52 auszustoßen_o

Der Durchmesser der Ausgangedüse 52 beeinflußt den Durch·* messer ües .Tropfens 22_o Die Länge und der Durchmesser des Kanals 39 Bellten so gewühlt sein, daß geringe Reibungsverluste verursacht werden im Vergleich zu dem von der Drucksäule, dem Kanal 38 und dem Rohr 17 verursachten,, Wahrend eine Kuppe 56 an der Öffnung 52 gebildet wird, wenn kein Druckimpuls anliegt, verhindert die Oberflächenspannung der Druckfarbe", daß diese aus der öffnung 52 rinnt ο Der zulässige statische Druck, der durch den Farbbehälter 16 aufbringbar ist, lLlßt sich wie folgt ausdrücken:'

c.g,.s.-.Einheiten,

wobei D der Durchmesser der öffnung 52 und S die Oberflächensjjannungskonstante der Druckfarbe ist» tiQnn. jedoch die Suppe an der Öffnung 52 stabil sein soll, sollte die Druckfarbe die vordere Flüche des Gehäuses 36 am Druckkopf 18 nicht "benetzenο Mit anderen Worten, der natürliche Berührungswinkel zwischen der Druckfarbe und der vorderen fläche des Gehäuses 36muß größer als 90° sein_o Diese Bedingung lccnn erfüllt werden, wenn Druckfarben auf v/asserbasis verwendet werden und die vordere Fläche 57 des Gehäuses 36 mit einem Teflonüberzug versehen ist» i/enn auch überzüge aus leflon an der Oberfläche 57 bevorzugt sind, so sind doch auch viele andere Kombinationen von Flüssigkeiten und Feststoffen bei einem Beriihrungswinkel von mehr als 90° für die Zwecke der Järfindung verwendbar«

4 zeigt die iäingangsepannung an den Kristall (die in Druck auf das Fluid Übertragen ist) als Funktion der Zeit* D£e Anlage bleibt in Ruhestellung, bis ein Eingangsspannungsimpuls 62 an die Platte 41 im Zeitpunkt *« angelegt

* ßAD ORiGWAl

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wirdο Diese Spannung verursacht, daß die piezoelektrische Druckplatte 41 (Fig« 3) sich durchbiegt und dadurch den Druck auf die Druckfarbe erhöht, bis dieser etwa dem Zehnfachen des- statischen Drucks entspricht,, Wegen der Reaktionszeit beim Durchbiegen der Druckplatte 41 und des Beharrungsvermögens dee Fluide verursacht das Anlegen von Spannungsimpuls en im Zeitpunkt t| zu einem raschen, jedoch nicht unmittelbaren Druckanstieg„ Der Impuls wird bis zum Zeitpunkt, tx angelegt, und er endet bei t,.

Die Druckschwankung ist in Fig₀ 5 gezeigt) in welcher der Druck bei 63 im Zeitpunkt t^ den statischen tfert hat und auf einen Maximalwert bei 64 im Zeitpunkt tp ansteigt<, Dieser hohe Druck wirkt als Antriebskraft auf die Druckfarbe in der Ausgangsöffnung 52 und beschleunigt dieselbe so, daß ein Farbtropfen 22 aus der Düse 52 zu fließen beginnt₀ Der nsxiinale Fluiddruck wird am Punkt 64 erreicht, jedoch bleibt der Druck hoch» bis zum Punkt 63 zum Zeitpunkt t,₀ Sobald eine vorherbestimmte Zeit abgelaufen ist, t~ bis t- in Fig_e 4 und 5, wird die Spannung von der elektronischen Antriebsvorrichtung 19 auf die ursprüngliche Spannung zurückgeschaltet, und der Druck in der Kammer 37 fällt rasch auf einen .Vert unterhalb des statischen Wertes ab, nämlich auf den iert 66 im Zeitpunkt t,, und kehrt dann auf den stati- ■ sclieii t/ert 67 im Zeitpunkt t,- zurück_o Die Druckfarbensäule im Auslaukanal 39 wird durch den erhöhten Druck bei 64 aus der Düse 52 gedrängt und hat nun eine hohe Geschwindigkeit erreicht. Diese hohe Geschwindigkeit überwindet die Oberflächenspannung an dar öffnung 52, so daß ein Sropfen 22 sich von der Öffnung §2 trennt und einer natürlichen, im wesentlichen geraden Bahn zum Aufzeichnungsmittel folgt,, wo der Tropfen einen Punkt in der Linie 23 bildetp Dieses Verfahren ist im einzelnen im Zusammenhang mit den Figo 6 bis 3 beschrieben=» Das Volumen der ausgestoßenen Farbe hängt teilweise von der impulsbreite' der Abgabe, d₀h₀ dar Zeit t| bis

<BAD OBIC . 8 8 2/1710 "^j/11

t» sowie vom Wert der Spannung ab, d.ho von der aufgebrachten jinergie» Durch Verändern dieser Zeitspanne kann man in zweciaaiißiger rfeise tropfen erzeugen, die einendurchmesser zwischen-O,1016 mm und 0,6350 mm (4 und 25 mils) haben» Der nächste angelegte Impuls 63 atödt den nächsten Tropfen aus ο'Die Aufeinanderfolge der !Tropfen ist also durch die Frequenz steuerbar, mit der Impulse angelegt werden,,

Figo 6 zeigt einen Schnitt durch die in Figo 3 dargestellte Fluldkammer 37.

„· 6 sseigt diese Kammer im Zeitpunkt t~ (Fig, 5)» wenn die durchbiegung ihren höchsten Srad erreicht hat. Die Spannung über die Platte 41 hinweg hat eine Kontraktion des Kristalls 42 und eine Dehnung des Kristalls 43 verursacht, so daß die Platte in die Kammer 37 durchgebogen ist und eine bestiiainte Menge Farbstoff verdrängt« Je nach der statischen Drucksäule hinter der Farbssufuhr im Kanal 38, der Viskosität der Druckfarbe, der Länge und dem Durchmesser des Kanals 33 sowie anderer oben beschriebener Faktoren fließt ein Teil der verdrängten Druckfarbe zurück in das Rohr 17 durch den fJinlaßkanal 3ö_o Die Hauptwirkung der Verdr-ingung der Druckfarbe in der Kaumer 37 durch die Platte besteht jedoch darin, einen Stöpsel oder eine Säule 101 aus der D'ise 52 heraus zupressen ο

Figo 7 zeigt die Druckplatte 41 noch im Zustand ihrer maxiaalen Durchbiegung, jedoch nachdem die Spannungszufuhr im Zeitpunkt t^ auf 66 gemäß Figo 5 abgefallen ist. Die Platte 41 beginnt nun ihre Rückbewegung in die Ausgangsstellung, da die Spannungseingabe an den Kristall wieder umgekehrt ist. Die Besc'xleunigunis des Stöpsels bzWo der Säule 101 hat sich gleichfalls umgekehrt«, Allerdings hat ein Teil der Säule eine Fliehgeschwindigkeit erreicht und bildet einen Tropfen 102«, Der i'ropfen 102 trennt sich vom Stöpsel 101 ab, welcher

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sich verlangsamt, und verläßt das Stöpselende, welches noch mit dem Farbvorrat innerhalb der Kammer 37 in Verbindung stehto

Figo 8 zeigt die Anlage im Zeitpunkt t^ gemäß Figo 5 ο Die Platte 41 ist in ihre betriebsfertige Stellung zum Zeitpunkt tf- zurückgekehrt! die in der Kurve gemäß Figo 5 bei 67 angedeutet late In der Zwischenzeit führt jedoch der negative Anteil des Druckimpulsee, 66 in Fig. 5, dazu, daß die Farbsäule 101 in den Kanal 39 zurückgesaugt wird, wie * Fig. 8 zeigte Gleichzeitig hat die Oberflächenspannung des Tropfens 102 verursacht, daß dieser kugelförmige Gestalt annimmtο Die Anlage kehrt nach jedem Impuls, der zur Bildung eines Tropfens fahrt, in den Gleichgewichtszustand zurückο

Der Maximalwert 64 des auf die Druckfarbe ausgeübten Drucks liegt zweckmäßigerweise im Bereich von 0,07 bis 1,4 kp/cm (1 bis 20 psl). Als Beispiel wird unten eine Tabelle von Parametern für eine Vorrichtung &emäß Fig. 1 bis 3 angegeben, mit welcher schnell hochwertige Farbtropfen geschaffen werden könnan_o

Tabelle I	1000 Punkte/Sek
Druckgeschwind igkeit	0,035 kp/cm²
statischer Druck	(0,5 p.s.i.)
	0,35 kp/cm²
Spitzenimpulsdruck	(5,0 ps.i.
•	180 V
Impulsspannung	50/U s
Impulsbreite	0,127 mm (0,005
öffnuhgsdurchmesser

Fig, 9 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung ahnlich Figo 1, die jedoch geeignet ist, kohärente..Farbpunkt·

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muster» beispielsweise alphabetische und numerische Zeichen, zu druckenο Dies wird dadurch erreicht, daß eine Haine von Druckköpfen 111-120 unabhängig voneinander von der elektronischen Antriebsvorrichtung 19 gesteuert wirdo Die Druckköpfe 111-120 sind senkrecht in einem Stapel 110 angeordnet, so daß sie gleichzeitig von 1 bis 10 kröpfen ausstoßen können· Angenommen, es soll ein Buchstabe "ϊ" gemäß der Erfindung gedruckt werden,, Figo 11 zeigt, wie der Buchstabe "1^H aus einer Anordnung von Farbpunkten aufgebaut werden kann, die neun mögliche Stellungen auf der X-Achse und zehn mögliche Stellungen auf der Y-Achse haben. Mit der in Fig. 9 gezeigten Torrichtung kann der Buchstabe T so geschaffen werden, daß der Stapel 110 in die Stellung 1 auf der X-Achse (Fig. 11) gebracht und der Druckkopf 111 betätigt wird, so daß ein Punkt an der Stellung zehn auf der Y-Achse erscheint. Der Stapel 110 wird dann in die Stellung zwei auf der X-Achse bewegt, der Druckkopf 111 wird wiederum,betätiget und bildet einen anderen Punkt in der Stellung zehn auf der Y-Achseο Dieses Verfahren wird so lange fortgesetzt, bis der Stapel 110 in der Stellung fünf auf der Y-Achse angeordnet ist; in diesem Zeitpunkt werden alle zehn Druckköpfe betätigt» so daß Tropfen aus jedem der Druckköpfe 111-120 ausgestoßen werden. Hierdurch werden tropfen an den Stellungen eins bis zehn auf der Y-Achse gebildet, die den senkrechten Bestandteil des Buchstabens "T" darstellen. Danach wird beim Bewegen des Stapels 110 zu den Stellungen sechs bis neun auf der X-Achse nur der Druckkopf 111 betätigt, um in jedem Fall Punkte in der Stellung zehn auf der Y-Achse zu drucken.

»/alirend Fig. 9 zehn Druckkopf a 111-120 zeigt, hat sich herausgestellt, daß lesbare Zeichen auch mit nur fünf senkrechten Stellungen erzeugt werden können. Jedoch werden zwischen sieben und zehn Stellungen an Druckkopf bevorzugt, um alphabetische oder numerische Zeichen von größerer Schärfe zu

erzeugen.

BAD 'QfHGINAL

10.98 82/1710 .-./H

-H-

Der Stapel ist auf einer mit Gewinde versehenen Stützeinrichtung 121 angebracht, die mit einer Führungsschraube 122 zusammenwirft ο Die Führungsschraube ist an ihren Enden 123 und 124 drehbar gelagert und durch einen Schrittmotor 126 angetrieben. Die Anzahl von Gewinderäugen pro Längeneinheit auf der Stange 122 ist so gewählt, daß jeder vom Schrittmotor 126 ausgelöste Drehschritt den Druckkopf in horizontaler Richtung um den Abstand zwischen einander benachbarten Säulen auf der X-Achse gemäß Figo 11 weiterbewegt. Auf diese Weise wird bei jedem Schritt des Schrittmotors 126 der Druckkopf in die nächste Stellung längs der X-Achse gemäß Fig. 11 vor-. vürt3bewegto

Figo 10 zeigt eine Vorrichtung, in der eine Vielzahl von Druckköpfen 131-140 nebeneinander anstatt übereinander wie bei dea Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 angeordnet sind* Das Aufzeichnungsmittel 12 wird in senkrechter Richtung an den Köpfen vorbeibewegt, um Zeichen und andere Darstellungen abzudrucken, us sei darauf hingewiesen, daß die Eeihe der Druckkopfe je nach rfunsch entweder senkrecht oder horizontal angeordnet sein kann» Beispielsweise kann also ein Stapel von Düsen von senkrecht angeordneten piezoelektrischen Platten versorgt werden. Gleichfalls kann die relative Bewegung zwischen dem Aufzeichnungsmittel und den Druckkopf entweder senkrecht oder horizontal erfolgen.

Es liegt also auf der Hand, daß alphabetische und numerische Zeichen gemäß der Erfindung ohne Anschlag zwischen dem Aufzeiohner und dem Aufzeichnungsmittel gedruckt werden können« Einzelne 'iropfen werden aber eine im wesentlichen gerade Bahn hinweg in Richtung zu dem Aufzeichnungsmittel ausgestoßen* ohne daß irgendeine elektrostatische Steuerung oder dazugehörige hohe Spannungen nötig wären_D

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^BAD °^m[ml

Claims

Κ9 Ρ1 D - 15 -

Patentansprüche

Verfahren ζιω Projizieren von Fluid tropfen aus einer Öffnung, dadurch gekennzeichnet, daß ein umgrenztes Volumen eines üchreibfluids bestimmt wird, unu daß das Volumen plötzlich reduziert wird, bo daß Tröpfchen aus der öffnung in Richtung zu eine^a zugeordneten Aufzeichnungsmittel projiziert werden.»

2ο Verfahren nacli Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet _f daß die Tröpfchen dadurch ausgestoßen werden, daß ein Stöpsel des Fluids beschleunigt wird, so daß er aus der öffnung ragt, während er noch mit de© restlichen Fluidvorrat in Verbindung steht, daß der 'JJropfen von dem .Stöpsel getrennt wird und daß der nach der Trennung aus der Düse ragende Teil des übrigen Fluidvorrats zurückgeholt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Tropfen zwischen 0,1016 und 0,6350 min (4 und 25 mils) beträgt,

4ο Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenasselehnet, daß die Druckgeschwindigkeit zwischen 100 und 3000 Tropfen/Sekunde beträgt·

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Schreibfluids_t mittels deu leine ti ache Energie auf die Xropfen übertragen wird, La Bereich von .0,07 bis 1,40 kp/cm² (1 bis 20 psi) liegt,

6ο .Einrichtung zum .Projizieren von Flussigkeitstropfen zum Ausfahren dee Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer Plwidkammer_t einer mit der Fluidkammer in Verbindung stehende Öffnung und Qiner mit der

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Fluid kammer zur Zufuhr von Fluid in die Kammer in Verbindung stehende Einrichtung, gekennzeichnet durch eine Voluinenverdrängungseinriehtung, die auf elektrische Signale anspricht, um Fluid in der Kacuner zu verdrängen« so daß ein einziger Fluid tropf en aus der öffnung abgegeben wird, und die zumindest einen 'Jeil der Wand der Kammer bildete

7o Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet„ daß die Volumenverdrängungseinriehtung eine piezoelektrische x^Jlatte umfaßt, die in die Kammer durchgebogen wird, umein Fluidvolumen entsprechend an die Platte angelegten elektrischen Signalen zu verdrängen.,

8o . Einrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet» daß die piezoelektrische Platte zv/ei in Querrichtung dehnbare piezoelektrische Platten auf v/eist, die aneinander befestigt und so angeordnet sind, daß sie sich in Querrichtung in entgegengesetzten Richtungen dehnen, um sich dadurch entsprechend angelegten elektrischen Signalen durchzubiegen«,

9ο Einrichtung nach Anspruch 7 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung am Ende eines Kanals angeordnet ist, der mit der Kaminer in Verbindung steht_B

1Oo Einrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet_g daß die Oberfläche der Öffnung nicht benetzbar ist«

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurc'i gekennzeichnet, daß die mit der Kacaraer zur Zufuhr von Fluid in Verbindung stehende Einrichtung einen 3inlaßkanal aufweist, und daß die Öffnung mit der Kammer über einen Auslaßkanal in Verbindung steht, wobei die öffnung sowie der Einlaß- und Auslaßkanal so gewählt sind, daß die Fluidströmuiig durch die Öffnung derartig gesteuert

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" ORIGINAL

wird, daß Kröpfen aus der Öffnung projiziert werden-,,

12 ο Vorrichtung zua Aufzeichnen auf einem Aufzeichnungsmittel mittels einem Schreibfluid . mit einer Einrichtung; gemäß einem der Ansprüche 6 "bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die eine relative Bewegung zwischen der Einrichtung zum Projizieren von Fluidtropfen und dem Aufzeichnungsmittel erzeugt_g um wahlweise ein Muater von Fluidtropfen auf dem Auf ze ichnungsmittel auf zuzeichneiio

13o Schreibvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Einrichtungen zum Projizieren von Flüssigkeitstropfen gemäß einem der Ansprüche 6 bis 12 miteinander zusammenwirkend vorgesehen sind, und daß die Steuerungseinrichtungen derselben auf ein Eingangssignal ansprechen um in ausgewählten Fluidprojizierüngseinrichtungen Impulse zta erzeugen*

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