DE2340120A1

DE2340120A1 - Tintenstrahlschreiber

Info

Publication number: DE2340120A1
Application number: DE19732340120
Authority: DE
Inventors: George Jee Fan; Richard Antonio Toupin
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1972-08-30
Filing date: 1973-08-08
Publication date: 1974-03-14
Also published as: DE2340120C2; IT989319B; CA1000340A; US3805272A; JPS4947037A; GB1434045A; JPS5321819B2

Description

Böblingen, 12. Juli 1973 heb-oh

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Amtl. Aktenzeichen: Neuanmeldung

Aktenzeichen der Anmelderin: YO 972 036

Tintenstrahlschreiber

Die Erfindung betrifft einen Tintenstrahlschreiber mit magnetischer Strahlablenkung. Bei dieser relativ neuen Technik, die prinzipiell sowohl zur graphischen Darstellung, als auch zum Drucken von alphanumerischen Daten dienen kann, werden die zu druckenden Zeichen oder Linien in der Weise gebildet, daß ein Tintenstrahl über eine Aufzeichnungsfläche, wie z.B. ein Blatt sich bewegenden Papiers geführt und bedarfsweise unterbrochen wird. Derartige Tintenstrahlschreiber haben theoretisch jedenfalls sehr hohe Schreibgeschwindigkeiten, da die mechanische Trägheit in diesen Schreibsystemen sehr gering ist.

Zum Stand der Technik sei z.B. auf zwei US-Patentschriften, 3 596 275 und 3 298 030, verwiesen. In der letztgenannten Patentschrift ist eine Anzahl von Mitteln angegeben, mit deren Hilfe eine Zeichenmatrix mit Hilfe eines Tintenstrahles erzeugt werden kann.

Beide bekannte Vorrichtungen benutzen elektrostatische Ablenkung des Tintenstrahls. Das heißt, ein elektrisches Feld wird einem Paar von Ablenkplatten zugeführt und damit werden die geladenen Teilchen eines Tintenstrahls in einer gewünschten Spur über die Aufzeichnungsbahn geführt.

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elektrostatische Tintenstrahlschreiber haben jedoch eine Anzahl von Nachteilen. Die Aufladung der einzelnen Tintentröpfchen ist insofern ziemlich kritisch, als die Synchronisierung der Aufladespannung mit der Bildung der Tröpfchen betroffen ist. Die elektrostatische Ablenkung ist in ihrer Größe etwas beschränkt, so daß die Parameter des Ablenksystems ziemlich kritisch sein können. Außerdem stellen die Ladungseffekte zwischen benachbarten Tröpfchen beträchtliche Probleme dar.

In der US-Patentschrift 3 510 878 wird ein Tintenstrahlschreiber beschrieben, der mit magnetischer Ablenkung arbeitet, v/obei die hier verwendete besondere Tinte eine magnetische Tinte oder eine Ferroflüssigkeit ist. Obgleich diese Patentschrift also eine magnetische Ablenkung bei einem Tintenstrahlschreiber offenbart, hat doch die dort gezeigte Konstruktion eine Reihe von wesentlichen Nachteilen, die aurch aie vorliegende Erfindung beseitigt werden sollen. Die US-Patentschrift 3 287 734 zeigt ein Aufzeichnungssystem mit magnetischer Ablenkung, das als raagnetisches Analogon zu aem Tintenstrahlschreiber gemäß üS-Patentschrift 3 596 275 angesehen werden kann. Bei diesem Tintenstrahlschreiber wird unterstellt, daß aie Tintentröpfchen vor der Ablenkung vorpolarisiert weraen, und aaß die Richtung una der Grad der Polarisation die Größe und Richtung der Ablenkung bestimmen. Somit wird dort angegeben, daß jedes Tröpfchen unter dem Einfluß des polarisierenden Feldes zu einem kleinen Stabmagnetchen wird. Versuche haben jeaoch ergeben, daß diese Polarisationswirkung mit den zur Verfügung stehenden magnetischen Flüssigkeiten nicht zuverlässig erreichbar ist.

Es wurde nunmehr gefunden, daß ein Tintenstrahlschreiber unter Verwendung einer ferroflüssigen Tinte und elektromagnetischer Ablenkung dadurch verwirklicht werden kann, daß man den einen Luftspalt definierenden Polschuhen eine solche Form gibt, daß ein ausgesprochener magnetischer Gradient in diesem Luftspalt entsteht, und aaß diese Formgebung eine kleinstmögliehe Interferenz mit dem Tröpfchenstrom erzeugt und trotzdem eine sehr genaue

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ORIGINAL INSPECTED

Lagesteuerung der Tröpfchen des Tintenstrahls gestattet.

üxo trfinüung v/ird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigt

Fiy. 1 eine Blockdarstellung der wesentlichsten Teile

eines Tintenstrahlschreibers gemäß der Erfindung ,

Fig. 2A schematisch eine magnetische Ablenkeinheit in

ihrer bevorzugten Ausführungsform,

Fig. 2B eine Darstellung der einzelnen Parameter bei

der magnetischen Ablenkung und

Fig. 3 Einzelheiten der magnetischen Ablenkung einer

bevorzugten Au^führungsform der Erfindung unter Verwendung einer Anzahl getrennter magnetischer

Ablenkelemente.

Bei dem Tintenstrahlschreiber gemäß der vorliegenden Erfindung, der zur herstellung einer permanenten Aufzeichnung eines elektrischen Informationssignales dient, wird zunächst ein Tintenstrahl aus einer Ferroflüssigkeit gebildet, dieser Strahl wird auf eine Aufzeichnungsoberfläche gerichtet, und es wird in der Bahn dieses Tintenstrahls ein magnetisches Feld mit einem magnetischen Feldgradienten erzeugt, so daß die Ablenkung des Strahls in Bereiche höherer Felddichte nicht ein Auftreffen des Tintenstrahls auf die Ablenkmittel zur Folge hat.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Tintenstrahl aus einer Folge von Tintentröpfchen, bei dem benachbarte Tröpfchen selektiv abgelenkt werden können.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird der magnetische Yü 972 036 409811/0840

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Feldgradient zwischen einem Paar auf Abstand stehender Polschuhe erzeugt, die einen keilförmigen, nach beiden Seiten hin offenen Luftspalt bilden. Eine übermäßige Ablenkung des Tintenstrahls in die Bereiche größerer Felddichte innerhalb des Spaltes, wo die Polschuhe einander dicht benachbart sind, hat lediglich zur Folge, daß der Tintenstrahl am schmalen Ende des Spaltes austritt, nicht aber, daß er auf den Polschuhflächen auftrifft. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind eine Anzahl von einzelnen magnetischen Ablenkeinheiten vorgesehen, wobei die Länge des Spaltes in Bahnrichtung des Tintenstrahls ungefähr dem Durchmesser der einzelnen den Tintenstrahl bildenden Tröpfchen entspricht und wobei der Abstand benachbarter Ablenkpositionen ungefähr dem Abstand zwischen den einzelnen Tröpfchen entspricht.

Durch die bereits erwähnte Formgebung des Spaltes wird jede Möglichkeit vermieden, daß der Tintenstrahl die den Spalt bildenden Polschuhe trifft und dabei verschmutzt. Damit sind auch die sich bisher ergebenden Probleme bei der Instandhaltung solcher verschmutzter Polschuhe praktisch beseitigt.

Die Verwendung mehrerer magnetischer Ablenkeinheiten mit geeigneter Signalumschaltung verbessert daher den Feinheitsgrad der Steuerung der Ablenkung benachbarter Tröpfchen beträchtlich, da das Ablenkfeld über einen wesentlichen Teil der Flugbahn der einzelnen Tröpfchen fortgesetzt werden kann und nur das gewünschte Ablenksignal ein bestimmtes Tröpfchen beeinflussen wird. Außerdem kann einem benachbarten Tröpfchen ein wesentlich anderes Ablenksignal erteilt werden, ohne daß es eine merkliche Interferenz oder Wechselwirkung der Ablenksignale für die nachfolgenden Tröpfchen gibt. Dies wird jedoch noch im einzelnen nachfolgend beschrieben.

Es soll zunächst darauf verwiesen werden, daß eine ferroflüssige Tinte, wie sie hier in Verbindung mit dem neuartigen Tintenschreiber benutzt wird, eine Flüssigkeit ist, die magnetisch polarisierbar ist, oder mit anderen Worten, die im wesentlichen ihre Flüssigkeitseigenschaften beibehält, sich jedoch unter dem Einfluß eines

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magnetischen Feldes genauso verhält wie anderes weichmagnetisches oder paramagnetisches Material. Eine für diesen Zweck als Tinte in einem Tintenschreiber brauchbare Ferroflüssigkeit könnte eine solche sein, die im wesentlichen gleichförmige magnetische Eigenschaften aufweist, so daß ihr Verhalten offensichtlich vorhersehbar ist. Es soll trotzdem hier darauf hingewiesen werden, daß die Art der für magnetische Tinten brauchbare Flüssigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung nicht vergleichbar und viel weniger bekannt ist als die für magnetische Kupplungen verwendeteten Flüssigkeiten, die Ferritteilchen enthalten, die unter Einfluß eines starken magnetischen Feldes Ketten bilden und im wesentlichen die Flüssigkeit verfestigen. Eine Ferroflüssigkeit besteht aus einer kolloidalen Suspension außergewöhnlich kleiner Ferritteilchen in einer Trägerflüssigkeit oder einem Träger, wie z.B. Kerosin, Wasser oder einer Flüssigkeit auf Siliconbasis. Ein Dispersionsmittel wird zur Verhinderung des Ausflockens zugefügt. Eine solche Ferroflüssigkeit ist beispielsweise in der Zeitschrift "International Science and Technology" vom Juli 1966 auf den Seiten 48 bis 56 durch R. E. Rosenzweig in dem Aufsatz "Magnetic Fluids" beschrieben. Ein weiterer Aufsatz "Some Applications of Ferrofluid Magnetic Colloids" von Kaiser und Miskolczy findet sich in IEEE Transactions on Magnetics, Band MAG-6, Nr. 3, Sept. 1970, auf den Seiten 694 bis 698. Wie sich aus der nachfolgenden Beschreibung ergibt, läßt sich eine Ferroflüssigkeit in^v einem Tintenstrahlschreiber gemäß der vorliegenden Erfindung einsetzen, da sie ihre Flüssigkeitseigenschaften und ihre Eigenschaften als Tinte beibehält und gleichzeitig mit Hilfe ihrer magnetischen Eigenschaften die Ablenkung in einem Magnetfeld ermöglicht. Es muß darauf hingewiesen werden, daß es hier keine Polarisation in dem Sinne gibt, daß etwa eine permanente oder semipermanente magnetische Ausrichtung individueller ferromagnetischer Teilchen in einem Tröpfchen stattfindet, da eine solche Wirkung nur rein zufällig und zeitlich begrenzt wäre. Tatsächlich ist es nur die gesamte ferromagnetische Eigenschaft der Tinte, die es dem magnetischen Feldgradienten ermöglicht, das ferromagnetische Tröpfchen in einen Bereich höherer Feldkonzentration hineinzuziehen.

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Man sieht sofort, daß der besondere Träger oder das für die Tinte benutzte Lösungsmittel aus den zur Verfügung stehenden Materialien im Hinblick auf die besonderen erforderlichen Eigenschaften, wie Temperaturstabilität, Viskosität und Verdampfung beim Auftreffen der Tröpfchen auf der Aufzeichnungsoberfläche ausgewählt werden . kann. Ferner können Farben und Pigmente in gleicher Weise der ferroflüssigen Tinte beigemischt werden, solange sie deren ferromagnetischen Eigenschaften nicht beeinflussen. Die Beimischung von Farben und Pigmenten kann dabei zur Farbgebung oder Kontrastverbesserung durchgeführt werden.

In Figur 1 ist in rein schematischer Form der Aufbau eines Tintenstrahlschreibers gemäß der Erfindung dargestellt. Dieser unterscheidet sich zunächst nicht wesentlich von anderen bekannten Tintenstrahlschreiber^ Die Vorrichtung enthält eine Düse 10, die den Tintenschreibstrahl als eine Folge von Tröpfchen erzeugt. Zur Erzeugung der Tröpfchen dient eine Wandleranordnung 12, der die Tinte von einem (nicht gezeigten) Vorratsbehälter zugeführt wird. Die Arbeitsweise solcher Tröpfchen erzeugender Wandler ist allgemein bekannt und es sei hier auf die US-Patentschrift 3 596 27 5 verwiesen, in der ein typischer solcher Wandler dargestellt ist.

Der Strom der Tröpfchen 11 durchläuft die elektromagnetische Ablenkeinheit 16 und trifft auf der Aufzeichnungsfläche 14 auf. Eine Ablenksignalquelle 20 liefert ein Ablenksignal an die magnetische Ablenkeinheit, die wiederum in der Bahn der Tintentröpfchen 11 einen magnetischen Feldgradienten erzeugt. Man sieht insbesondere aus Figur 2, daß die Richtung des Feldgradienten durch die Konstruktion der einzelnen Ablenkeinheit festgelegt ist. Die Stärke des Feldgradienten kann jedoch entsprechend der Stärke der der Wicklung zugeführten Ablenksignale schwanken. Man sieht ferner, daß eine Synchronisierschaltung 18 vorgesehen ist, die die erforderliche Synchronisierung zwischen dem Anlegen des Ablenksignals an die Ablenkeinheit 16 und der Vorrichtung zur Bildung der Tintentröpfchen bewirkt, so daß die richtigen Ablenksignale den bestimmten gewünschten Tintentröpfchen zugeführt werden.

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Ein Ablauf 22 ist hinter den Ablenkeinheiten 16 vorgesehen und ganz allgemein in der Bahn maximaler oder minimaler Tröpfchenablenkung angeordnet, um diese aufzufangen und die so eingefangenen Tröpfchen dem Tintenvorratsbehälter wieder zuzuführen. Diese Vorrichtung ist vorgesehen, damit bestimmte Tröpfchen, die die Aufzeichnungsfläche nicht erreichen sollen, abgeleitet werden können. Das ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß es viel leichter ist, die Tröpfchen des Tintenschreibstrahls abzufangen, als die Düse periodisch an- und abzuschalten. Dies steht im Gegensatz zu der bereits erwähnten US-Patentschrift 3 510 878, bei der eine binäre Einrichtung für langsam fliegende Tröpfchen benutzt wird, d.h. das An- und Abschalten eines Ventils. In dem hier offenbarten System wird ein freifliegender Tintenstrahl benutzt, der die schnellstmögliche Tröpfchenbildung erzielt und eine Aufzeichnung hoher Qualität ermöglicht.

Benutzt man die besondere Ausgestaltung des in Figur 2A gezeigten Spaltes zwischen zwei Polschuhen einer Ablenkeinheit, dann kann man eine maximale Ablenkung des Stromes der Tröpfchen erzielen einschließlich einer gleichförmigen Ablenkung durch den gesamten Luftspalt hindurch und am anderen Ende wieder heraus, ohne daß man sich darum sorgen muß, daß die Tröpfchen auf den Polschuhen auftreffen. Dies kann ein wichtiger Vorteil beim Einschalten und Abschalten des Tintenstrahlschreiber sein. Betrachtet man nunmehr Figur 2A, so sieht man dort einen Magnetkern 30, auf dem eine Wicklung 32 angebracht ist, die in dem Magnetkern 30 den erforderlichen magnetischen Fluß zu erzeugen in der Lage ist. Man sieht ferner, daß der Luftspalt 34 im wesentlichen keilförmig ausgestaltet und an beiden Seiten offen ist. Man sieht aus dem Kraftlinienverlauf der magnetischen Flußlinien in dieser Darstellung, daß in dem schmaleren Teil, in dem der magnetische Widerstand des Luftspaltes geringer ist, eine Konzentration der magnetischen Flußlinien sich auszubilden scheint. Dieses Gradientenfeld oder die Änderung der magnetischen Flußdichte im Luftspalt bewirkt, daß die magnetischen Tintentröpfchen in denjenigen Bereich des Luftspaltes hinein abgelenkt werden, in dem die Flußlinien dichter

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verlaufen, und zwar in ähnlicher Weise, wie eine Magnetspule einen beweglichen magnetischen Kern in den Bereich dichtester Magnetlinien einer Magnetspule hineinzieht. Bei der Ausbildung des Luftspaltes gemäß Figur 2, bei dem die Schmalseite des Luftspaltes offen ist, wird ein besonders starkes Signal an der Wicklung 32, das ausreicht, das Tintentröpfchen an der inneren Grenze des Luftspaltes vorbei abzulenken, bewirken, daß wegen der Trägheit und ähnlichen Einflüssen geringe Gefahr besteht, daß das Tröpfchen einen der Polschuhe trifft. Wie bereits erwähnt, sind die Vorteile dieser Konstruktion sofort offenbar, da sich hier keine Verschmutzung der Polschuhe ergibt. Man sieht ferner leicht ein·, daß geringe Änderungen in der Formgebung der Polschuhe vorgenommen werden können, ohne dabei vom Wesen und Anwendungsbereich der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann die Oberfläche der Polschuhe leicht gewölbt sein, statt, wie hier gezeigt, einer geraden Linie zu folgen.

Das Prinzip der magnetischen Ablenkung eines Tintenstrahls in einem Tintenstrahlschreiber wird nunmehr anhand von Figur 2B näher erläutert. Das Prinzip ist relativ einfach und betrifft das Führen eines Stromes magnetischer Flüssigkeitströpfchen in der Nähe eines der~Polschuhe einer elektromagnetischen Ablenkeinheit, die senkrecht zum unabgelenkten Strom angeordnet ist. Wie bereits beschrieben, ist es erforderlich, daß ein Feldgradient erzeugt wird, wodurch das ferromagnetische Tintentröpfchen in den dichteren Feldbereich hineingezogen wird. Im folgenden wird eine theoretische Erläuterung der physikalischen Anziehungskraft des Tröpfchens durch ein solches magnetisches Feld gegeben. Wie in Figur 2A zu sehen und in der folgenden Beschreibung benutzt, ist λ der Abstand zwischen den Tröpfchen, θ der Ablenkwinkel, ν die Geschwindigkeit, d der Abstand des unabgelenkten Tröpfchens vom Polschuh.

Für kleine Ablenkwinkel θ gilt 6 = -£, wobei <5p der Impuls ist, d.h. die Änderung der Bewegungsgröße, die dem Tröpfchen erteilt wird, das in der Nähe eines Polschuhs eines Elektromagneten vor-

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beifliegt und ρ ist dabei die ursprüngliche Bewegungsgröße. Somit wird ρ = pVv, wobei ρ die Massendichte der Flüssigkeit, V das Volumen und ν die Geschwindigkeit ist.

Die auf ein gesättigtes Tröpfchen einwirkende Kraft ist gegeben durch

F = μ M_ N.VH
Oo

(N ist ein Einheitsvektor in der Größe von H).

Man kann diese Berechnung so weit durchführen, daß man den exakten Wert von F für jeden Ort des Tröpfchens in bezug auf die Fläche des Polschuhes ermittelt. Im vorliegenden Fall soll jedoch eine vereinfachte Abschätzung der Größe des gesamten Impulses in einer Richtung senkrecht zu ν gegeben werden, der durch einen einzigen, mit einem keilförmigen Spalt versehenen Magneten abgegeben wird. Dies ist angenähert gegeben durch:

δρ =

(m ist die Masse des Tröpfchens, L ist die Breite der Polschuh fläche) . Für kleine Ablenkwinkel ergibt sich

ΔΘ ~ ^MS^AVH
(fX)²

Wählt man die folgenden typischen Werte

Sättigung ^m ¹⁵° ^Gauß

	λ =	1.2x10 Meter	4 0 9 8 11/01
	f =	10⁵ Hz
	P =	1,1 g/cm³
	A ⁼	10~² cm
	• VH =	5x10 Gauß/cm
dann ist	ΔΘ =	1
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Dies ist die maximale Winkelablenkung, die von einer einzigen Ablenkeinheit erwartet werden kann. Verringert man die Schätzung für den Abstand der größten Annäherung oder verwendet man mehr als eine Ablenkeinheit, dann kann ΔΘ vergrößert werden. Selbstverständlich kann man auch durch Verringern der Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstrahls die Winkelablenkung verändern, da ΔΘ sich umgekehrt mit dem Quadrat der Strahlgeschwindigkeit ändert. Das verringert aber die Druckgeschwindigkeit nur linear.

Die bisher gegebene Beschreibung und Analyse der magnetischen Ablenkung wird im wesentlichen als genau genug angesehen. Es sollte jedoch klar sein, daß hier Faktoren bei der Ablenkung eine Rolle spielen könnten, die im Augenblick noch nicht bekannt sind.

Aus der früheren Beschreibung der Ablenkwirkung sollte angemerkt werden, daß die Ablenkung des Tröpfchens vor seiner Sättigung proportional dem Produkt aus dem Feld H und dem FeldgradientenöH t ist. Nachdem das Tröpfchen gesättigt ist, ist die Ablenkung nur noch proportional dem Gradienten.

Wie bereits erwähnt, kann die Form des Luftspaltes oder die Keilform etwas verändert werden, um das Produkt H.6H einem Maximalwert zuzuführen.

Eine andere Möglichkeit, eine maximale Ablenkung zu erzielen, besteht darin, ein statisches, gleichförmiges Magnetfeld zu verwenden, dem ein variables Ablenkfeld überlagert ist. Die Stärke dieses Feldes sollte für eine Sättigungspolarisation oder nahezu ' für eine Sättigungspolarisation jedes magnetischen Flüssigkeitströpfchens ausreichen. In diesem Fall ist Formel 3 anwendbar, wobei H durch das variable Ablenkfeld ersetzt ist, während alle nachfolgenden Formeln und Abschätzungen nicht beeinflußt werden. Der Vorteil, der sich aus der Überlagerung eines stationären, mit einem veränderlichen Feld ergeben, sind 1. der Verlauf der Ablenkung ist linearer mit dem Eingangsstrom und 2. in bestimmten Stromstärkebereichen gibt es eine größere Ablenkung, d.h., daß das

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veränderliche Feld nicht dazu dienen muß, die Sättigung der Tröpfchen zu erzielen.

Obgleich eine einzige Ablenkeinheit offensichtlich zur Ablenkung in einem solchen mit magnetischer Ablenkung arbeitenden Tintenstrahlschreiber eingesetzt werden kann, erscheint doch eine Anzahl von solchen Ablenkeinheiten besonders erfolgversprechend. Diese Anwendung ist in Figur 3 erläutert, in der schematisch eine Anzahl Ablenkeinheiten 40 dargestellt sind, die alle etwa so aufgebaut sind wie Figur 2A.

Die mit mehreren Ablenkeinheiten ausgestattete Ausführungsform der Erfindung gestattet ohne weiteres die Verarbeitung von digitaler Eingangsinformation für das Ablenksteuersignal. Man sieht, daß die einzelnen Ablenkeinheiten mit dem Bezugszeichen 4O bezeichnet sind. In diesem System wird somit jede Ablenkeinheit für eine Einheitsablenkung benutzt. Verwendet man beispielsweise 10 Ablenkeinheiten und führt jeder Ablenkeinheit das gleiche Ablenksignal zu, dann wurden einem gegebenen Tintentröpfchen insgesamt 10 Einheiten der Ablenkung erteilt werden, wenn alle 10 Ablenkeinheiten eingeschaltet sind. Wenn das Tröpfchen jedoch nur um drei Einheiten abgelenkt werden soll, würden nur drei der Ablenkeinheiten erregt werden usw. Mit der Ausführungsform der Figur 3 ist eine einfache Weise gezeigt, wie diese Art der Ablenksteuerung erreichbar ist. Die UND-Torschaltungen 42 und der Binär/Dezimaldecodierer 44 wählen die entsprechenden zu erregenden Ablenkeinheiten aus, während der Ringzähler 46, durch ein Taktsignal gesteuert, das Ablenksignal längs einer Gruppe von Ablenkeinheiten mit ungefähr der gleichen Geschwindigkeit weiterschaltet wie das Tintentröpf <ten selbst fliegt. Soll somit der Strahl um vier Einheiten abgelenkt werden, dann wurden die ersten vier Ablenkeinheiten durch Erregen der Ausgangsleitungen der ersten vier Zeilen des Decodierers 44 betätigt. Angenommen, ein geeignetes Rückstellsignal wird dem Ringzähler zugeführt, dann würden die ersten vier Ablenkeinheiten nacheinander erregt werden, wie die Taktsignale eintreffen. Wie bereits erwähnt, muß natürlich die Wanderungsgeschwindigkeit des

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Ablenksignals entlang der Gruppe an den UND-Torschaltungen 42 notwendigerweise gleich der tatsächlichen Geschwindigkeit der Tröpfchen sein, die durch die Luftspalte der Ablenkeinheiten fliegen. Es ist dabei zweckmäßig, kompensierende Steuerexnrichtungen vorzusehen, die eine Synchronisation zwischen der Geschwindigkeit der Tröpfchen und der tatsächlichen Signalübertragungsgeschwindigkeit längs der Anordnung der Ablenkeinheiten ergibt.

Es wird angenommen, daß die verschiedenen Baugruppen und Bauelemente, aus denen das Ablenksystem in Figur 3 aufgebaut ist, dem Fachmann bekannt sind. Es wird hierbei auf das Buch "Pulse, Digital and Switching Waveforms" von Millman und Taub verwiesen, das 1965 bei McGraw-Hill Book Co. erschienen ist und das insbesondere verschiedene Arten von Ringzählern in dem Abschnitt offenbart, der auf Seite 693 beginnt und eine Anzahl verschiedener Decodierer, die, beginnend auf Seite 349, besprochen sind.

Bei dieser Anordnung wirkt jede Ablenkeinheit zu jedem gegebenen Zeitpunkt mit ihrem Signal nur auf das Tröpfchen in ihrer unmittelbaren Nachbarschaft oder im Anziehungsbereich des Magnetfeldes ein, so daß sich dabei nur sehr wenig Interferenz zwischen der Ablenkung benachbarter Tröpfchen ergibt.

Es ist natürlich einleuchtend, daß auch andere Steuerschaltungen entworfen werden können, um die mehrfachen Ablenkeinheiten zu steuern. Man könnte beispielsweise ein Schieberegister üblicher Bauart benutzen, bei dem benachbarte Stufen jeweils mit benachbarten Ablenkeinheiten verbunden sind. In diesem Fall könnte ein Ablenksignal veränderlicher Amplitude an einem Ende des Schieberegisters zugeführt werden, das tatsächlich einem bestimmten Tröpfchen entlang seiner Ablenkbahn folgen würde. Auch andere Steuereinrichtungen zur Steuerung einer Tintenschreiberanlage gemäß der vorliegenden Erfindung sind für den Fachmann denkbar.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß eine optimale Bemessung für jedes der Elemente in einem solchen System diejenige ist, bei der die

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Breite der Ablenkeinheit etwa gleich dem Durchmesser des Tröpfchens ist und daß der Abstand der einzelnen Ablenkeinheiten notwendigerweise etwa gleich dem Abstand der einzelnen, den Schreibstrahl bildenden Tröpfchen oder gleich einem Vielfachen davon sein muß, damit das Ablenksystem arbeiten kann. Bei Verwendung einer Anzahl solcher Ablenkeinheiten können mit jeder einzelnen Ablenkeinheit kleinere Ströme benutzt werden, um einen gegebenen Ablenkbetrag zu erzielen, während bei einer einzigen Ablenkeinheit für die Maximalablenkung des Tröpfchens ein sehr starkes Signal erforderlich wäre.

Man könnte außerdem zur Verstärkung der Maximalablenkung, die mit einem solchen Mehrfachablenksystem möglich ist, dadurch erzielen, daß man der Form und dem Abstand der Orte der einzelnen Ablenkeinheiten längs der Bahn der Ablenkung der Tröpfchen eine besondere Ausgestaltung gibt.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß die Vorteile des neuartigen magnetischen Ablenksystems, insbesondere gegenüber konventionellen elektrostatischen Ablenksystemen, darin bestehen, daß bei dem elektromagnetischen System keine hohen Spannungen zur Ablenkung erforderlich sind, wie dies bei elektrostatisch aufgeladenen Tröpfchen der Fall ist. Außerdem ist keine Aufladung oder Polarisation irgendwelcher Art erforderlieh, da es nicht möglich ist, solche Tröpfchen permanent magnetisch zu polarisieren. Diese Tatsache bewirkt, daß die durch Synchronisation auftretenden Probleme bei dieser Art magnetischer Ablenkung etwas weniger schwierig zu lösen sind, als dies bei elektrostatischen Ablenksystemen der Fall ist. Die Verwendung einer magnetischen Tinte bei Schreibstrahlsystemen ergibt außerdem eine ferromagnetische Aufzeichnung. Benutzt man bestimmte Arten von Druckformaten, so kann anschließend unter Umständen die gedruckte Aufzeichnung automatisch gelesen werden, was in bestimmten Anwendungsgebieten von Vorteil ist.

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Claims

" 14 " 23AQ1 20 PATENTANSPRÜCHE

1.ι Tintenstrahlschreiber mit Mitteln zum Erzeugen eines Schreibstrahls hoher Geschwindigkeit aus Tröpfchen einer ferroflüssigen Tinte und mit Mitteln zur elektromagnetischen Ablenkung dieses Schreibstrahls, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkmittel einander gegenüberliegende Polschuhflächen aufweisen, die in dem so gebildeten Spalt einen magnetischen Feldgradienten hervorrufen und daß der Spalt so geformt ist, daß der magnetische Feldgradient den Tintenstrahl ohne Berührung zwischen den Polflächen hindurchleitet.

2. Tintenstrahlschreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetischen Ablenkmittel aus einer Anzahl von Ablenkeinheiten (16) bestehen, die derart in der Bahn des Schreibstrahls angeordnet sind, daß die Erregung jeder einzelnen Ablenkeinheit eine Teilablenkung des Schreibstrahls bewirkt.

3. ' Tintenstrahlschreiber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhflächen einen nach beiden Seiten zu offenen etwa keilförmigen Spalt (34) bilden, wobei die höchste Dichte des magnetischen Gradientenfeldes in der Nachbarschaft der am engsten beieinanderliegenden Teile der Polschuhflächen auftritt, und daß der Schreibstrahl nach diesem Bereich höchster Dichte des Feldes ablenkbar ist.

4. Tintenstrahlschreiber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ablenkeinheit über ihre Wicklung (40) zur Erzeugung eines Magnetfeldes durch Schaltmittel (42, 44, 46) wahlweise zur Erzielung einer vorbestimmten Ablenkung der den Schreibstrahl bildenden einzelnen Tropf-

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chen ansteuerbar ist.

5. Tintenstrahlschreiber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß über die Schaltmittel (42, 44, 46; 18, 2O) eine vorbestimmte Ablenkeinheit mit einem vorbestimmten Ablenksignal gerade dann ansteuerbar ist, wenn sich ein vorbestimmtes Tröpfchen gerade in dem Spalt der Ablenkeinheit befindet.

6. Tintenstrahlschreiber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß aufeinanderfolgende Ablenkeinheiten nacheinander in der Weise ansteuerbar sind, daß das Ablenksignal einem Tintentröpfchen von Spalt zu Spalt über die gesamte ablenkbare Flugbahn des Tröpfchens folgt.

7. Tintenschreiber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß aufeinanderfolgende Ablenkeinheiten in einer gekrümmten Bahn angeordnet sind, so daß jede Ablenkeinheit an einem Ort angeordnet ist, der für ein vorgegebenes Tröpfchen magnetischer Tinte eine optimale Ablenkung des durch die unmittelbar davorliegende Ablenkeinheit bereits abgelenkten Tröpfchens liefert.

8. Tintenschreiber nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel aus N UND-Torschaltungen (42) bestehen, die mit N magnetischen Ablenkeinheiten (40) verbunden sind, daß eine binär/dezimale Decodierstufe (44) eingangsseitig binäre Eingangssignale aufnimmt und ausgangssei tig mit den N UND-Torschaltungen verbunden ist, daß ein N-stufiger Ringzähler (46) vorgesehen ist, dessen N-Stufen jeweils mit einem Eingang der N UND-Torschaltungen verbunden sind, und daß an dem Ringzähler (46) ein Taktimpuls zum Weiterschalten des Ringzählers und ein Rückstellimpuls zum Zurückstellen des Ringzählers am Ende eines bestimmten Ablenkzyklus anliegt.

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Tintenstrahlschreiber nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite jeder elektromagnetischen Ablenkeinheit {16; 40) etwa dem Durchmesser eines Tintentröpfchens und der Abstand der einzelnen Ablenkeinheiten voneinander etwa dem Abstand einzelner den Schreibstrahl bildender Tröpfchen oder einem Mehrfachen des Tröpfchenabstandes entspricht.

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