DE2318551A1 - INKJET MATRIX PRINTER - Google Patents

Description

Böblingen, 11. April 1973 ki-frBoeblingen, April 11, 1973 ki-fr

Anmelderin: International Business MachinesApplicant: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Amtl. Aktenzeichen: NeuanmeldungOfficial File number: New registration

Aktenzeichen der Anmelderin: EN 971 035Applicant's file number: EN 971 035

TintenstrahlmatrixdruckerInkjet matrix printer

In der USA-Patentschrift 3 416 153, die auch einen Tintenstrahlmatrixdrucker zeigt, ist das Phänomen des Zerfalles eines Flüssigkeitsstrahles in einzelne Tropfen kurz nach Verlassen der Düse infolge der. .Wirkung der Oberflächenspannung innerhalb der Flüssigkeit beschrieben. Wenn eine Elektrode in der Nähe des Tropfenbildungspunktes rund um den Strahl angeordnet ist und eine Spannung zwischen der Flüssigkeit und der Elektrode, besteht, werden die Tropfen infolge der Influenz des elektrischen Feldes elektrisch geladen. Diese elektrische Ladung bewirkt auf die Tropfenoberfläche eine elektrische Kraft, welche entgegengesetzt der Tropfenbildungskraft gerichtet ist. Wenn diese elektrische Kraft größer wird als die Kraft der Oberflächenspannung, explodieren die Tropfen in kleinere Tropfen. Da jedes dieser kleineren Tröpfchen noch eine Ladung gleichen Vorzeichens trägt, stoßen sie einander ab in einer mehr oder weniger rechtwinkligen Richtung zur ursprünglichen Strahlrichtung, so daß durch Zerstörung des Tintenstrahles ein Nebel oder gewissermaßen eine Wolke gebildet wird. Mit einer Düse von einem InnendurchmesserU.S. Patent 3,416,153 which also describes an inkjet matrix printer shows is the phenomenon of the disintegration of a liquid jet into individual drops shortly after leaving the Nozzle as a result of the. .The effect of surface tension within the liquid is described. If there is an electrode near the The drop formation point is arranged around the jet and there is a voltage between the liquid and the electrode, the drops are electrically charged as a result of the influence of the electric field. This electric charge causes on the droplet surface generates an electrical force which is directed opposite to the droplet-forming force. If those electrical force becomes greater than the force of surface tension, the drops explode into smaller drops. Since each of these smaller droplets still carries a charge of the same sign, they repel each other in a more or less perpendicular direction to the original beam direction, so that by destruction of the ink jet a fog or, so to speak, a cloud is formed. With a nozzle of an inner diameter

2 von 0,015 mm und einem Flüssigkeitsdruck von ungefähr 20 kg/cm und einer Geschwindigkeit von ungefähr 1000 cm/sec liegt der Punkt der Tropfenbildung ungefähr 1 mm vor der Düse. Eine grör ßere Spannung als 90 Volt verursacht eine Zerstörung der Tropfen. Ein Spannungsbereich von 100-500 Volt wurde als geeignet fest-2 of 0.015 mm and a liquid pressure of about 20 kg / cm and a speed of about 1000 cm / sec, the point of drop formation is about 1 mm in front of the nozzle. A bigger one Voltage higher than 90 volts will destroy the drops. A voltage range of 100-500 volts has been determined to be suitable.

309843/0915309843/0915

gestellt. Dieser bekannte Tintenstrahlmatrixdrucker besitzt pro Düse je.eine der genannten Elektroden. Um eine Einwirkung der Elektroden auf benachbarte Düsen zu verhindern müssen die einzelnen Elektroden durch kapazitive Schirme abgeschirmt sein« Außerdem benötigt der bekannte Drucker zwischen den genannten Elektroden und dem zu bedruckenden Papier ein Elektrodenpaar, das den bereits erwähnten Tintennebel so ablenkt, daß das Papier nicht verunreinigt wird.posed. This known ink jet matrix printer has pro Nozzle each one of the named electrodes. To an action of the electrodes To prevent adjacent nozzles, the individual electrodes must be shielded by capacitive shields «In addition requires the known printer between said electrodes and the paper to be printed on a pair of electrodes that the already mentioned ink mist deflects so that the paper is not contaminated.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tintenstrahlmatrixdrucker zu schaffen, der auch den praktischen Belangen für eine rationelle Herstellung Rechnung trägt und sich durch eine große Funktionssicherheit auszeichnet. Ein nach der Erfindung aufgebauter Tintenstrahlmatrixdrucker benötigt demnach für eine Zerstäubung der Tintenstrahlen nur eine einzige Elektrode, die infolge der geringen Düsenteilung einfacher herstellbar ist als einzelne, jedem Strahl zugeordnete Elektroden, die darüber hinaus noch Abschirmupgen benötigen. Außerdem kommt der erfindungsgemäße Drucker ohne den zerstäubten Tintenstrahl ablenkende Elektroden aus.The invention specified in claim 1 is based on the object to create an inkjet matrix printer which also takes into account the practical requirements for efficient production and is characterized by a high level of functional reliability. An ink jet matrix printer constructed in accordance with the invention therefore requires only a single electrode for atomization of the ink jets, which is due to the small nozzle pitch is easier to manufacture than individual electrodes assigned to each beam, which also require shielding. In addition, the printer according to the invention manages without electrodes which deflect the atomized ink jet.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous further developments of the invention are set out in the subclaims specified.

Einzelheiten der Erfindung sind nachstehend anhand eines in den Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispieles beschrieben. Es zeigen:Details of the invention are described below using an exemplary embodiment illustrated in the figures. It demonstrate:

Fig. 1 ein Schema eines Tintenstrahlmatrixdruckers undFig. 1 is a schematic of an ink jet matrix printer and

Fig. 2 ein Schnitt durch den Verteiler entlang derFig. 2 is a section through the distributor along the

Linie 2-2 in Fig. 1.Line 2-2 in Fig. 1.

Der Tintenstrahlmatrixdrucker 10 besitzt den Verteiler 12, der mehrere eng benachbarte Düsen lla bis e aufweist und StrahlenThe inkjet matrix printer 10 has the manifold 12, the has several closely spaced nozzles 11a to e and jets

en 971 035 309843/0915en 971 035 309843/0915

von Tinte erzeugt. Die Tinte wird unter Druck durch die Leitung 13 dem Verteiler 12 zugeführt. Die Strahlen sind so angeordnet, um auf dem Aufzeichnungsträger 14 einzelne Punkte 14a bis I4e zur Bildung von Zeichen zu erzeugen.generated by ink. The ink is supplied to manifold 12 through line 13 under pressure. The rays are arranged so to on the recording medium 14 individual points 14a to I4e Generate formation of characters.

Um zu diesem Zweck die Tintenstrahlen wahlweise zu steuern, ist die Elektrode 16 vorgesehen, welche unerwünschte Strahlen zerstreut. Die Elektrode 16 besteht aus parallelen Platten oder aus einem Rahmen, der an ein elektrisches Potential in der Größen- ■ Ordnung von 100 bis 500 V angeschlossen ist. Die Blende 15 ist zwischen der Elektrode 16 und dem Aufzeichnungsträger 14 angeordnet und verhütet, daß die zerstreuten Strahlen auf den Aufzeichnungsträger 14 gelangen. Die Blende besitzt mehrere öffnungen 15a bis 15e, die mit den Düsen fluchten und so den Tintenstrahlen einen Durchgang erlauben.In order to selectively control the ink jets for this purpose, the electrode 16 is provided which diffuses undesired jets. The electrode 16 consists of parallel plates or a frame, which is connected to an electrical potential in the size Order of 100 to 500 V is connected. The screen 15 is arranged between the electrode 16 and the recording medium 14 and prevents the scattered rays from reaching the recording medium 14. The aperture has several openings 15a to 15e, which are aligned with the nozzles, allowing the ink jets to pass through.

Die Düsen 11 stellen enge Bohrungen oder Röhren 11a bis lic dar, welche in die gemeinsame Füllkammer 17 (Fig. 2) einmünden. Die nichtleitenden Röhren 11a bis lic sind mit leitenden Hülsen 22a-22c an ihren der Füllkammer 17 benachbarten Enden ausgestattet, die entweder separate Metalleinlagen oder eine innere Plattierung der Röhren bilden. Diese Hülsen sind sowohl miteinander als auch mit Erde verbunden. Die anderen Enden der Düsen Ha-IIc weisen die leitenden Hülsen 24a-24c auf, die ebenfalls einzeln ' oder durch innere Plattierung der Röhren gebildet sein können und die entweder mit einer Spannungsquelle oder mit Erde verbunden sind, beispielsweise durch einzelne Schalter 28a bis 28e, die mit den Hülsen über die Leitungen 26a bis 26e {Fig. 1) verbunden sind. Die Düsen Ha bis He sind so dimensioniert, daß mit der verwendeten Tinte ein Widerstand von 0,1 bis 1 Megaohm zwischen den Hülsen 22 und 24 besteht. Mit einem Ladungspotentxal von 500 Volt wird ein Strom in der Größenordnung von 1 bis 1/10 mA fließen und die verbrauchte Energie liegt zwischen 0,5 bis 0,05 Watt. Da die Düsen hohes Potential nur zum Drucken führen, das innerhalb einer kürzen Zeitspanne erfolgt, ist die hierbei erzeugte Wärme tragbar. Während es beabsichtigt ist, die wahlweise auf-The nozzles 11 represent narrow bores or tubes 11a to lic, which open into the common filling chamber 17 (Fig. 2). The non-conductive tubes 11a to lic are provided with conductive sleeves 22a-22c at their ends adjacent to the filling chamber 17, either separate metal inserts or an inner plating of the tubes. These pods are connected to each other as well as to earth. The other ends of the nozzles Ha-IIc have the conductive sleeves 24a-24c, which can also be formed individually or by internal plating of the tubes and which are either connected to a voltage source or to earth are, for example by individual switches 28a to 28e, which are connected to the sleeves via lines 26a to 26e {Fig. 1) connected are. The nozzles Ha to He are dimensioned so that with the There is a resistance of 0.1 to 1 megohm between the sleeves 22 and 24 when using the ink. With a charge potential of At 500 volts, a current in the order of 1 to 1/10 mA will flow and the energy consumed will be between 0.5 and 0.05 Watt. Since the high potential of the nozzles only leads to printing that takes place within a short period of time, the one generated here is Wearable heat. While it is intended that the optional-

sa 971 O₃₅ 309843/0915see 971 O _{35 309843/0915}

ladbaren Düsen während des Druckvorganges mit Erdpotential zu verbinden, in Abhängigkeit von der Zeitkonstanten des Systems und der gewünschten Einschaltzeit für das Drucken, ist es möglich, die wahlweise ladbaren-Düsen flott zu machen, wenn das Drucken nicht erfolgt.chargeable nozzles during the printing process with ground potential connect, depending on the time constants of the system and the desired switch-on time for printing, it is possible to use the Optionally, loadable nozzles afloat when printing is not he follows.

Die Elektrode 16 ist mit einem Potential von ungefähr 500 Volt verbunden und wenn gewünscht ist, Punkte 14a, 14c, 14d und 14e aber nicht 14b zu erzeugen, muß der Schalter 28b mit ^Erde verbunden sein, während die Schalter 28a und 28c~e mit der 500-Volt-Spannungsquelle verbunden sein müssen. Dadurch wird der von der Düse lib erzeugte Tintenstrahl in der Ebene der Elektrode 16 zerstreut, wobei die Blende 15 verhindert,- daß diese zerstreute Tinte auf den Aufzeichnungsträger 14 gelangt. Die Strahlen der Düsen 11a und.llc-lle gelangen durch die Öffnungen 15a und 15c-15e auf den Aufzeichnungsträger 14 und erzeugen auf demselben die Punkte 14a und 14c-14e.The electrode 16 is at a potential of approximately 500 volts and if it is desired to create points 14a, 14c, 14d and 14e but not 14b, switch 28b must be connected to ^ earth be connected, while the switches 28a and 28c ~ e must be connected to the 500-volt voltage source. This will the ink jet generated by the nozzle lib is dispersed in the plane of the electrode 16, the diaphragm 15 preventing it from scattered ink reaches the recording medium 14. The jets of the nozzles 11a and 11c-lle pass through the openings 15a and 15c-15e on the recording medium 14 and generate the points 14a and 14c-14e thereon.

Eine Alternative dieser Anordnung sieht vor, daß der Verteiler 12 auf hohem Potential gehalten wird und die Elektrode mit Erde verbunden ist. Dann sind die Düsen 11^-1Ic an 500 Volt angeschlossen, wenn kein Druck erfolgt, so daß der Strahl an der Elektrode 16 sich auflöst. Um zu Drucken, wird die einzelne Düse geerdet, so daß der Strahl die Elektrode 16 passieren kann und auf dem Aufzeichnungsträger 14 auftrifft.An alternative to this arrangement provides that the distributor 12 is held at high potential and the electrode is connected to ground. Then the nozzles 11 ^ -1Ic are connected to 500 volts, if no pressure is applied, so that the jet at the electrode 16 dissolves. To print, the single nozzle is used grounded so that the beam can pass the electrode 16 and impinge on the recording medium 14.

^{EN 971} °³⁵ 309843/0915 ^{EN 971} ° ³⁵ 309843/0915

Claims (1)

- 5 PATENTANSPRÜCHE - 5 PATEN Tintenstrahlmatrixdrucker mit einem mehrere in einer Ebene liegende, gegen das zu bedruckende Papier gerichtete Düsen mit einer Druckquelle für die Tinte verbindenden Verteiler, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Düse (lla-lle) je eine Elektrode (24a-24c) zugeordnet ist, die über einen eigenen Schalter (28a~28e) wahlweise an ein von zwei elektrischen Potentialen anschließbar ist, daß zwischen dem zu bedruckenden Papier (14) und den Düsen (lla-lle) eine sämtliche Tintenstrahlen umschließende Elektrode (16) angeordnet ist, die mit einem der beiden genannten elektrischen Potentiale verbunden ist, und daß zwischen dieser Elektrode (16) und dem zu beschriftenden Papier (14) eine Lochblende angeordnet ist, deren Löcher (15a--15e) mit den Düsen (llalle) fluchten.Inkjet matrix printer with a plurality of nozzles lying in one plane and directed towards the paper to be printed with a distributor connecting a pressure source for the ink, characterized in that each nozzle (Ila-Ile) has one Electrode (24a-24c) is assigned, which has its own switch (28a ~ 28e) optionally to one of two electrical Potentials can be connected that between the paper to be printed (14) and the nozzles (lla-lle) all The electrode (16) surrounding the ink jets is arranged, which has one of the two electrical potentials mentioned is connected, and that between this electrode (16) and the paper to be labeled (14) is arranged a pinhole whose holes (15a - 15e) are aligned with the nozzles (llall). Tintenstrahlmatrixdrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Düse (lla-lle) an ihrem dem Verteiler (12) zugewandten Ende mit einer geerdeten Elektrode (22a-22c) verbunden ist.Inkjet matrix printer according to Claim 1, characterized in that that each nozzle (lla-lle) at its end facing the distributor (12) with a grounded electrode (22a-22c) connected is. Tintenstrahlmatrixdrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Düsen (lla-lle) zugeordneten Elektroden (24a-24c) normalerweise auf einem über Erdpotential liegenden Potential gehalten sind und die sämtliche Tintenstrahlen umschließende Elektrode (16) an Erdpotential angeschlossen ist.Inkjet matrix printer according to Claim 1, characterized in that that the electrodes (24a-24c) assigned to the nozzles (Ila-Ile) normally have a potential above ground are held lying potential and all the ink jets surrounding electrode (16) connected to ground potential is. Tintenstrahlmatrixdrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Düsen (lla-lle) zugeordneten Elektroden (24a-24c) normalerweise geerdet sind und die sämtliche Tintenstrahlen umschließende Elektrode (16) auf einem über Erdpotential liegenden Potential gehalten wird.Inkjet matrix printer according to Claim 1, characterized in that that the electrodes (24a-24c) assigned to the nozzles (lla-lle) are normally grounded and all of them Electrode (16) surrounding ink jets is maintained at a potential above ground potential. EN 971 Ο35EN 971 Ο35 3Q.98'43/-09153Q.98'43 / -0915 LeerseiteBlank page