DE2324610C2 - Write head for generating a fine-screened character from drops of writing liquid on a recording medium - Google Patents

Description

zu erhöhen. Diese Aufgabe wird mit der im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Erfindung gelöst.to increase. This object is achieved with the invention characterized in claim 1.

Vorteileadvantages

Auf diese Weise können Schriftzeichen mit feinstem Raster und von hoher Qualität geschrieben werden, wie sie auch bei den heutigen mechanischen Schreib- und Druckwerken erzielt werden. Derartige mosaikförmig zusammengesetzte Schriftzeichen sind auch für automatisches Lesen geeignet.In this way, characters can be written with the finest grid and of high quality, as they are achieved with today's mechanical writing and printing works. Such Tessellated characters are also suitable for automatic reading.

Erläuterung der ErfindungExplanation of the invention

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. EsThe present invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment. It

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines bewegbaren Schreibkopfes mit in einer Reihe angeordneten Auslaßdüsen,F i g. 1 is a schematic representation of a movable Writing head with outlet nozzles arranged in a row,

F i g. 2 eine Einzelheit aus F i g. 1 und Fig. 3 eine schematische Darstellung der einzelnen Schritte des Schreibkopfes für eine Spalte.F i g. 2 shows a detail from FIG. 1 and 3 a schematic representation of the individual Steps of the stylus for a column.

In F i g. 1 ist ein Schreibkopf 1 zum Erzeugen eines feingerasterten Schriftzeichens aus Schreibflüssigkeitstropfen auf einem Aufzeichnungsträger mit mehreren, z. B. fünf, Schreibeinheiten dargestellt, der auf einer Achse 3 gelagert ist und mittels einer Gewindespindel 5 längs des Aufzeichnungsträgers 7 transportierbar ist. Die Gewindespindel5 ist z.B. mittels eines Schrittmotors 9 antreibbar. Selbstverständlich ist es auch möglich, den Schreibkopf fest anzuordnen und den Aufzeichnungsträger 7 entsprechend zu transportieren. Jede Schreibeinheit des Schreibkopfes 1 besteht gemäß Fig. 2 im wesentlichen aus einer Kammer 11, die einerseits in bekannter Weise durch eine Membrane 13 und andererseits durch eine Abdeckplatte 15 mit Auslaßdüsen 17 abgedeckt ist. Die Membrane 13 ist durch ein Erregersystem beaufschlagbar, das z. B. aus einem piezoelektrischen Kristall 19 besteht. Der piezoelektrische Kristall 19 ist über nicht dargestellte Zuleitungen von einer ebenfalls nicht dargestellten Signalquelle erregbar. Die Flüssigkeitskammer 11 ist außerdem über Zulaßkanäle 21 mit einem ebenfalls nicht dargestellten Vorratsbehälter verbunden.In Fig. 1 is a writing head 1 for generating a fine-screened character from drops of writing fluid on a recording medium with several, e.g. B. five, writing units shown on the is mounted on an axis 3 and can be transported along the recording medium 7 by means of a threaded spindle 5 is. The threaded spindle 5 can be driven by means of a stepper motor 9, for example. Of course it is also possible to fix the write head and to transport the recording medium 7 accordingly. Each writing unit of the writing head 1 consists essentially of one as shown in FIG Chamber 11, on the one hand in a known manner by a membrane 13 and on the other hand by a cover plate 15 is covered with outlet nozzles 17. The membrane 13 can be acted upon by an excitation system, the Z. B. consists of a piezoelectric crystal 19. The piezoelectric crystal 19 is Can be excited by a signal source, also not shown, via supply lines (not shown). the Liquid chamber 11 is also via inlet channels 21 with a likewise not shown Reservoir connected.

Mit der Abdeckplatte 15 sind zwei Elektrodenplatten 23, 25 fest verbunden, die längs der Reihe der Auslaßdüsen 17 einander gegenüberliegend angeordnet und so ausgebildet sind, daß die über einen Umschalter 27 und über Zuleitungen 29, 31 an Spannung anlegbaren beiden Elektrodenplatten 23, 25 inhomogene Felder im Bereich der Auslaßdüsen 17 erzeugen, deren Feldgradienten Ablenkungen auf die aufgestoßenen, nicht aufgeladenen Tropfen ausüben, die entgegengesetzt gerichtet sind. Der Umschalter 27 ist über eine Steuervorrichtung 33 steuerbar. Zwischen der Abdeckplatte 15 und den Elektrodenplatten 23, 25 ist eine Isolierschicht angeordnet. Die Elektrodenplatten 23, 25 weisen außerdem im Bereich der Auslaßdüsen 17 von der Oberfläche der Abdeckplatte 15 zu dem Aufzeichnungsträger 7 hin gekrümmte Erweiterungen auf. Außerdem sind die Elektrodcnplatten 23, 25 so weit von den Auslaßdüsen 17 entfernt angeordnet, daß die abgelenkten Tropfen nicht mit diesen in Berührung kommen. Hierdurch werden die Elektrodenplatten 23, 25 auch nicht verschmutzt. With the cover plate 15, two electrode plates 23, 25 are fixedly connected along the row the outlet nozzles 17 are arranged opposite one another and designed so that the over a changeover switch 27 and two electrode plates that can be applied to voltage via leads 29, 31 23, 25 generate inhomogeneous fields in the area of the outlet nozzles 17, the field gradients of which generate deflections exercise on the popped uncharged drops facing in the opposite direction. The changeover switch 27 can be controlled via a control device 33. Between the cover plate 15 and the Electrode plates 23, 25, an insulating layer is arranged. The electrode plates 23, 25 have also in the area of the outlet nozzles 17 from the surface of the cover plate 15 to the recording medium 7 curved extensions. In addition, the electrode plates 23, 25 are so far placed away from the outlet nozzles 17 so that the deflected drops do not come into contact with them come. As a result, the electrode plates 23, 25 are not soiled either.

Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Schreibkopf werden die gerasterten Schriftzeichen spaltenweise zusammengesetzt. Es ist selbstverständlich auch möglich, die in einer Reihe angeordneten Auslaßdüsen 17 parallel zur Zeilenrichtung anzuordnen und die Schriftzeichen zeilenweise zu erstellen. Die Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes ist folgende:In the write head shown in Fig. 1, the rasterized characters are column by column composed. It is of course also possible to use the outlet nozzles arranged in a row 17 to be arranged parallel to the line direction and to create the characters line by line. The mode of operation of the subject matter of the invention is as follows:

Zur Erzeugung der Schriftzeichen werden von jedem der von einer Signalquelle wahlweise ansteuerbaren Druckerzeuger drei Tröpfchen auf verschiedene ίο Stellen in einer Spalte gespritzt. In F i g. 3 ist der Ablauf dieses Spritzvorganges in drei Stufen dargestellt. To generate the characters, each of the can be controlled optionally by a signal source Pressure generator sprayed three droplets on different places in a column. In Fig. 3 is the The sequence of this injection process is shown in three stages.

In der Stufe I befindet sich der Schreibkopf 1 um einen Schritt »α« entgegengesetzt zur Schreibrichtung vor der Spalte, in die die Rasterpunkte gespritzt werden sollen. In dieser Stellung ist der Umschalter 27 so geschaltet, daß Spannung an der Elektrodenplatte 25 anliegt, wodurch inhomogene Felder im Bereich aller Auslaßdüsen 17 der Abdeckplatte 15 erzeugt ^ao werden. Die Feldgradienten dieser elektrischen Felder sind hierbei schräg in Schreibrichtung auf die zu erstellende Spalte gerichtet. Werden nun neutrale Flüssigkeitstropfen aus den Auslaßdüsen 17 gestoßen, so werden diese polarisiert und in Richtung der FeId- »5 gradienten gelenkt. Dann wird der Schreibkopf 1 durch den Schrittmotor 9 um einen Schritt »α« in die Spaltensteüung bewegt. Hierbei gelangt der Umschalter 27 gleichzeitig in die Stellung0, d.h., es liegt an keiner der Elektrodenplatten 23, 25 eine Spannung an. Wenn nun Flüssigkeitstropfen aus den Auslaßdüsen 17 gestoßen werden, dann treffen diese senkrecht auf den Aufzeichnungsträger auf, da diese nicht abgelenkt werden. Die in dieser zweiten Stufe ausgestoßenen Tropfen liegen dicht unterhalb der in der ersten Stufe auf den Aufzeichnungsträger gespritzten Tropfen. Daraufhin wird der Schreibkopf I wieder um einen Schritt »α« in Schreibrichtur.g weiterbewegt. Hierbei wird über den Umschalter 27 Spannung an die Elektrodenplatte 25 gelegt. Die in dieser dritten Stufe aus den Auslaßdüsen 17 gestoßenen Tröpfchen werden wieder polarisiert und schräg nach hinten und entgegengesetzt zur Schreibrichtung abgelenkt. Die ausgestoßenen Tintenlröpfchen gelangen hierbei dicht unterhalb der nicht abgelenkten Tröpfchen auf den Aufzeichnungsträger. Diese dritte Stufe ist bereits wieder die Ausgangsstellung für die erste Stufe der nächsten Spalte.In stage I, the writing head 1 is one step "α" opposite to the writing direction in front of the column into which the raster dots are to be injected. In this position, the changeover switch 27 is switched so that voltage is applied to the electrode plate 25, thereby generating ^ao inhomogeneous fields in the region of all the outlet nozzles 17 of the cover 15 °. The field gradients of these electrical fields are directed obliquely in the writing direction towards the column to be created. If neutral drops of liquid are now pushed out of the outlet nozzles 17, they are polarized and directed in the direction of the field gradient. Then the writing head 1 is moved into the column position by the stepping motor 9 by one step "α". In this case, the changeover switch 27 simultaneously moves to position 0, that is, no voltage is applied to any of the electrode plates 23, 25. If drops of liquid are now pushed out of the outlet nozzles 17, then they strike the recording medium perpendicularly, since they are not deflected. The drops ejected in this second stage are just below the drops sprayed onto the recording medium in the first stage. Thereupon the writing head I is moved on again by a step "α" in writing direction g. In this case, voltage is applied to the electrode plate 25 via the changeover switch 27. The droplets ejected from the outlet nozzles 17 in this third stage are polarized again and deflected obliquely backwards and opposite to the direction of writing. The ejected ink droplets reach the recording medium just below the undeflected droplets. This third stage is again the starting position for the first stage of the next column.

Durch die Verdreifachung der Punktzahl der Rasterpunkte werden Schriftzeichen mit einem nicht unterbrochenen Schriftzug erzeugt, die infolge ihrer großen Schärfe auch optisch abgetastet werden können. Da die Ablenkungen nur sehr geringfügig etwa 0,1 mm zu sein brauchen, erreicht man mit gut hantierbaren Spannungen (kleiner als 300 Volt) hohe Punktstandgenauigkeiten. Andererseits erreicht man mit wenigen Druckerzeugern eine nohe Anzahl von Rasterpunkten. Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich besonders durch ihren einfachen und billigen Aufbau und durch ihren zuverlässigen Betrieb aus.By tripling the number of raster points, characters with a are not Interrupted lettering generated, which can also be optically scanned due to their great sharpness. Since the deflections only need to be very slight, about 0.1 mm, one achieves with manageable ones Voltages (less than 300 volts) high point accuracy. On the other hand, one achieves with just a few pressure generators, a similar number of raster points. The arrangement according to the invention is particularly characterized by its simple and cheap construction and its reliable operation the end.

Es ist auch möglich, den Schreibkopf 1 von Spalte zu Spalte oder auch über die gesamte Zeile kontinuierlich laufen zu lassen. In diesem Fall ist allerdings ein höherer Steueraufwand erforderlich. Auch ist es möglich, mehrere erfindungsgemäße Schreibköpfe in einer Reihe längs der Zeile fest anzuordnen, wobei die ausgestoßenen Flüssigkeitstropfen wieder durch Polarisation in inhomogenen elektrischen FeldernIt is also possible to move the write head 1 continuously from column to column or over the entire line to run. In this case, however, a higher tax expense is required. It is too possible to firmly arrange several write heads according to the invention in a row along the line, with the ejected liquid droplets again by polarization in inhomogeneous electric fields

ablenkbar sind. In diesem Fall kann die Anzahl der Druckerzeuger gegenüber den bekannten Anordnungen ebenfalls erheblich reduziert werden. Außerdem sind die von allen Druckerzeugern erzeugten Tropfen wieder durch zwei Elektrodenplatten ablenkbar,are deflectable. In this case, the number of pressure generators compared to the known arrangements can also be reduced considerably. Also are the drops generated by all pressure generators deflectable again by two electrode plates,

welche über einfache Steuermittel mit einer Sp nungsquelle verbindbar sind. Auch mit einem ( artigen billigen und einfachen Zeilendrucker las sich geschlossene Schriftzeichen von guter Qual 5 erzeugen.which can be connected to a voltage source via simple control means. Even with a ( good cheap and simple line printer read closed characters of good agony 5 generate.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Schreibkopf zum Erzeugen eines feingerasterten Schriftzeichens aus Schreibflüssigkeitstropfen auf einem Aufzeichnungsträger, mit Flüssigkeitskammern, die mit einem gemeinsamen Vorratsbehälter in Wirkverbindung stehen und die dem Aufzeichnungsträger gegenüberliegende, in einer Reihe angeordnete Auslaßdüsen aufweisen, aus denen Flüssigkeitstropfen durch wahlweise ansteuerbare Druckerzeuger gedrückt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Aufzeichnungsträger (7) und einer die Auslaßdüsen (17) enthaltenden Abdeckplatte (15) mindestens eine Elektrodc-nplatte (23, 25) angeordnet ist, deren geometrische Abmessungen so gewählt sind, daß beim Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen der Abdeckplatte (15) und der Elektrodenplatte (23, 25) je ein inhomogene elektrisches Feld im Bereich jeder Auslaßdüse (17) erzeugt wird, durch das die in Richtung auf den Aufzeichnungsträger (7) aus den Auslaßdüsen (17) ausgestoßenen, nicht aufgeladenen (neutralen) Flüssigkeitstropfen infolge Polarisation in Richtung der Feldgradienten derart ablenkbar sind, daß die Ablenkung der Tintentropfen in einer Richtung erfolgt, die eine Komponente in Richtung der in einer Reihe angeordneten Auslaßdüsen (17) aufweist.1. Writing head for generating a fine-grained character from droplets of writing fluid on a recording medium, with liquid chambers that share a common The storage container are in operative connection and the recording medium opposite, have outlet nozzles arranged in a row, from which liquid droplets through optionally controllable pressure generator are pressed, characterized in that between the recording medium (7) and a cover plate containing the outlet nozzles (17) (15) at least one electrode plate (23, 25) is arranged, the geometric dimensions of which are chosen so that when an electrical voltage is applied between the cover plate (15) and the electrode plate (23, 25) each have an inhomogeneous electric field in the area of each Outlet nozzle (17) is generated, through which the in the direction of the recording medium (7) from the outlet nozzles (17) ejected, non-charged (neutral) liquid droplets as a result Polarization in the direction of the field gradients can be deflected in such a way that the deflection of the Ink droplets are made in one direction, one component in the direction of being arranged in a row Has outlet nozzles (17). 2. Schreibkopf nach Anspruch 1, mit einer fluchtenden Reihe von Auslaßdüsen in der Abdeckplatte, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Elektrodenplatten (23, 25) längs der Auslaßdüsenreihe gegenüberliegend angeordnet und derart ausgebildet sind, daß die über einen Umschalter (27) getrennt an Spannung anlegbaren beiden Elektrodenplatten (23, 25) inhomogene elektrische Felder im Bereich der Auslaßdüsen (17) erzeugen, deren Feldgradienten Ablenkungen auf die ausgestoßenen neutralen Flüssigkeitstropfen ausüben, die entgegengesetzt gerichtet sind und eine Komponente in Richtung der in einer Reihe angeordneten Auslaßdüsen aufweisen. 2. Write head according to claim 1, with an aligned row of outlet nozzles in the cover plate, characterized in that two electrode plates (23, 25) along the row of outlet nozzles are arranged opposite one another and are designed in such a way that the via a changeover switch (27) two electrode plates (23, 25) which can be applied separately to voltage are inhomogeneous generate electric fields in the area of the outlet nozzles (17), the field gradients of which deflects exert on the ejected neutral drops of liquid, which are directed in the opposite direction and have a component in the direction of the outlet nozzles arranged in a row. 3. Schreibkopf nach Anspruch 2, mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen dem Aufzeichnungsträger und den Oberflächen der Auslaßdüsen, dadurch gekennzeichnet, daß die von einer Signalquelle wahlweise ansteuerbaren Druckerzeuger (13, 19) dreimal kurz nacheinander beaufschlagbar sind, daß die beim Anlegen einer Spannung über den Umschalter (27) erzeugten Ablenkungen der einen Elektrodenplatte (23, 25) schräg zu der Relativbewegung zwischen dem Aufzeichnungsträger (7) und den Oberflächen der Auslaßdüsen (17) und die der anderen Elektrodenplatte (25, 23) dazu um 180° entgegengesetzt gerichtet sind und daß der Umschalter (27) während der Relativbewegung über eine Steuervorrichtung (33) synchron mit den erzeugten DrucKimpuIsen steuerbar ist, derart, daß die drei kurz nacheinander aus den Auslaßdüsen (17) gedrückten Tropfen auf dichi nebeneinanderliegende Stellen in einer Spalte bzw. in einer Zeile eines Schriftzeichens lenkbar sind.3. Write head according to claim 2, with a device for generating a relative movement between the recording medium and the surfaces of the outlet nozzles, characterized in that that the pressure generator (13, 19), which can be optionally controlled by a signal source, three times can be acted upon in quick succession that when a voltage is applied across the switch (27) generated deflections of one electrode plate (23, 25) obliquely to the relative movement between the recording medium (7) and the surfaces of the outlet nozzles (17) and those of the other electrode plate (25, 23) are directed in opposite directions by 180 ° and that the changeover switch (27) synchronously during the relative movement via a control device (33) can be controlled with the pressure pulses generated in such a way that the three briefly one after the other from the Outlet nozzles (17) pressed drops onto youi adjacent places in a column or are steerable in one line of a character. Die Erfindung betrifft einen Schreibkopf zum Erzeugen eines feingerasterten Schriftzeichens aus Schreibflüssigkeitstropfen auf einem Aufzeichnungsträger der im Patentanspruch ! angegebenen Art.The invention relates to a writing head for generating a fine-screened character from Drops of writing fluid on a recording medium in the claim! specified type. Stand der TechnikState of the art Durch die deutsche Offenlegungsschrift 2 164 614 ist bereits ein Drucker bekannt, bei dem das Volumen einer mit Tinte gefüllten Kammer kurzzeitig durch eine elektromechanische Wandlereinrichtung veränderbar ist. Hierbei werden durch den kurzzeitigen Druckanstieg einzelne Tintentröpfchen aus einer Auslaßdüse gestoßen und auf den Aufzeichnungsträger gespritzt. Ein feingerastertes Schriftzeichen kann mit diesem bekannten Schreibkopf nur mit einem erheblichen Aufwand erzielt werden. Will man z. B. die aus Rasterpunkten bestehenden Schriftzeichen optisch abtasten, so ist ein nicht unterbrochener Schriftzug erforderlich. Um Störungen bei der optischen Abtastung mit einem maschinell optischen Lesegerät zu vermeiden, sind ungefähr 12 bis 15 Rasterpunkte pro Spalte erforderlich. Dieses bedingt wiederum eine entsprechende Anzahl von Druckerzeugern, wodurch der Schreibkopf recht große Abmessungen bekommt und für normale Korresponden^maschinen zu teuer wird.A printer in which the volume a chamber filled with ink can be changed briefly by an electromechanical converter device is. The brief pressure increase causes individual ink droplets to emerge from a Outlet nozzle pushed and sprayed onto the recording medium. A fine-grained character can only be achieved with this known writing head with considerable effort. Do you want z. B. scan the characters consisting of raster points optically, so is an uninterrupted Lettering required. To avoid interference with the optical scanning with a machine To avoid an optical reader, approximately 12 to 15 grid points per column are required. This in turn requires a corresponding number of pressure generators, which makes the write head right gets large dimensions and becomes too expensive for normal correspondence machines. Andererseits ist z. B. durch die DT^AS 1 960 522 ein Tintenschreiber bekannt, bei dem ein ständiger Tintenstrahlstrom von einer Düse abgegeben wird, der nach Zurücklegen einer kurzen Strecke von der Düsenspitze aus in Tintentröpfchen zerfällt. Diese Tintentröpfchen werden dann durch einen Ladering oder -tunnel entsprechend dem aufzeichnenden Signal aufgeladen. Die unbrauchbaren Tropfen erhalten eine bestimmte maximale, minimale oder überhaupt keine Ladung. Alle Tröpfchen durchqueren dann ein konstantes elektrisches Feld und werden entsprechend der von ihnen mitgeführten Ladung mehr oder weniger abgelenkt. Diejenigen Tröpfchen, welche die maximale, minimale oder überhaupt keine Ladung mitführen, werden im allgemeinen auf eine Blende abgelenkt, so daß sie die Aufzeichnungsträger nicht erreichen. Bei dieser Aufzeichnungsart ist jedoch lästig, daß die von den einzelnen Tröpfchen mitgeführten Ladungen in beträchtlichen Grenzen schwanken, so daß die Wechselwirkung der stark abweichenden Potentiale zwischen benachbarten Tröpfchen zu Ablenkstörungen führt. Dies führt zu einem Druck, der nicht so gut ist wie er sein sollte bzw. zu einem Druck, der hinsichtlich der Zeichenbildung ungenau ist und daher auch für eine optische Abtastung weniger geeignet ist. Dieses ist dabei speziell dann der Fall, wenn die Ladung auf dem Tröpfchen, das bereits aufgeladen worden ist, relativ groß ist im Vergleich zu der Ladung, die auf dem nachfolgenden Tröpfchen aufgebracht ist. Zur Erzeugung eines feingerasterten Schriftzeichens ist auch hierbei ein hoher Steueraufwand erforderlich, der den Einsatz dieses Schreibkopfes für billige Korrespondenzmaschinen uninteressant macht.On the other hand, z. B. by the DT ^ AS 1 960 522 an ink pen known in which a constant Ink jet stream is emitted from a nozzle which, after traveling a short distance from the Nozzle tip disintegrates into ink droplets. These ink droplets are then charged through a charging ring or tunnel charged according to the recorded signal. Get the unusable drops a certain maximum, minimum or no charge at all. Cross all droplets then a constant electric field and will be according to the charge they carry more or less distracted. Those droplets that have the maximum, minimum or none at all Carrying charge are generally deflected onto a shutter so that they hold the recording media not reach. In this type of recording, however, it is troublesome that that of the individual droplets entrained charges fluctuate within considerable limits, so that the interaction of the strong deviating potentials between neighboring droplets leads to distraction disturbances. this leads to a pressure that is not as good as it should be or a pressure that is in terms of character formation is imprecise and is therefore also less suitable for optical scanning. This is special then the case when the charge on the droplet that has already been charged is relatively large is compared to the charge placed on the subsequent droplet. To the generation a fine-screened character is also here a high tax expense is required, the use makes this print head uninteresting for cheap correspondence machines. Aufgabetask Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das durch die Anordnung der Düsen bei einem Tintenspritzschreibwerk gegebene mosaikförmig zusammengesetzte Schriftbild zu verbessern, insbesondere für automatisches Lesen geeignet zu machen, ohne die Zahl der DüsenThe invention specified in claim 1 is based on the object that is achieved by the arrangement the nozzles in an ink jet writing unit, a mosaic-shaped composite typeface to improve, especially to make it suitable for automatic reading without reducing the number of nozzles