DE2361762C3 - Schreib-Vorrichtung zum punktförmigen selektiven Übertragen flüssiger Farbe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schreibvorrichturg zum nunkiiomigen selektiven Übertragen von Schrcibfiüssigkeit nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs I.

Es sind verschiedene Verfahren bekannt, bei denen abgelenkte Tröpfchenstrahlen zur ,- «fzeichiuin-r benutzt werden. Die Erzeugung der finicniröpichen geschieht durch feine Düsen durch Anwendung von Druck oder elektrischer Hochspannung. Da auf diese Weise nur kontinuierliche Tropfcnfolgen entstehen, müssen die Tropfen einzeln durch spezielle Elektroden aufgeladen und in vertikalen elektrischen Feldern selektiert und abgelenkt werden. Die Vorteile dieser fast energielosen und trägheitslosen Steuerung der Aufzeichnung sind offensichtlich.

Leider sind jedoch der Ablenkbarkeit einzelner Tropfen durch die aerodynamischen und elektrostatischen Wechselwirkungen zwischen aufeinanderfolgenden Tropfen enge Grenzen gesetzt.

Um die Schwierigkeiten, die bei der Ablenkung und Selektion auftreten, zu vermeiden, sind Systeme mit parallel angeordneten Düsen vorgeschlagen worden; sie nuizen einen speziellen Pumpeffekt aus und können sogar diskontinuierliche Tropfenfolgen erzeugen. Systeme dieser Art bestehen aus Flüssigkeitskammern. auf die durch piezokeramischc Platten Druck ausgeübt werden kann. Sie haben entsprechende Zu- und Ablaufkanale. die eine gleichzeitige Beeinflussung mehrerer Düsen verursachen können. Abgesehen von den Schwierigkeiten beim Aufbau der komplizierten Sironuingskaiidle und bei der richtigen Ankopplung der pie/okeram'ischen fiiegeschwinger an die Müssiirkeit. ist eine solche Einrichtung besonders anf.illig gegen Verstopfung der Düsen und Kanäle, aber auch gegen Lufibl aschen in der Schreibflüssigkeit.

Itei allen {.'eM.intiien Verfahren müssen durch entsprechenden !'.nergicaufwiind vollständige Tropfen gebildet werden. Zur Überwindung der Oberflächensp.iiiüiing muli /iuiächst eine Flüssigkeitssäule an der Diιv.-nnffining gebildet werden, deren Länge ein Vielfaches ihres Durchmessers betragt, bevor durch Einschnürung Tropfen entstehen können. Bringt man den Aufzeichnungsträger jedoch in unmittelbare Nähe zur Dusenöffnung, so kann auch durch schwächere Druckschwankungen bzw. schwache nlektrische Felder • der Flüssigkeilsmeniskus zu Oszillationen angeregt werden, die eine Benetzung des Aufzeichnungsträgers und damit eine Farbübertragung bewirker Die Schwierigkeit, punktförmige Aufzeichnungen zu realisieren, besteht darin, daß in der Regel das Zurück-"' schwingen der Flüssigkeit nicht mehr zu einem definierten Abreißen führt Um dies dennoch zu bewerkstelligen, ist es bekannt, die flüssige Farbe in den Maschen eines feinen Netzes, d.h. in geeigneten Portionen, an die Übertragungsstelle heranzuführen '"· und die Übertragung durch elektrische Felder bzw. durch elektrostatische Aufladung zu bewirken (DE-AS 17 72 939). Eine derartige Einrichtung erfordert aber zusätzliche Fördermittel und Einfärbmechanismen für die Farbe.

-·■· Weiterhin ist aus der GB-PS 11 48 771 eine Schreibvorrichtung bekannt, bei der über eine Schnekkenwclle ein quer zur Bewegung des Aufzeichnungsträgers iransportierbarer Schreibkopf mit mehreren Elektroden vorgesehen ist, die auf dem Aufzeichnungs- -· · träger schleifen und zwischen sich eine Art Kapillarrohre bilden. In diesen Rohren wird die Schreibflüssigkeit so weit zugeführt daß sich an ihren Enden ein negativer, d. h. nach innen gewölbter Meniskus bildet. Der Aufzeichnungsträger selbst liegt auf einer gemeinsamen ·■·> Gegenelektrode auf. Nach Anlegen einer relativ hohen Spannung wird zwischen den Elektroden des Schreibkopfes und der Gegenelektrode ein elektrisches Feld aufgebaut das eine Bewegung der Schreibflüssigkeil in Richtung auf den Aufzeichnungsträger bewirkt Infolge ι*¹ der dadurch ausgelösten Adhäsionskräfte zwischen Aufzeichnungsträger und Schreibflüssigkeit wird der Schreibvorgang nicht durch Abschalten des elektrischen F'eldes. sondern nur durch Abheben des Schreibkopfcs möglich sein. Dadurch wird die bekannte Anordnung -"> sehr aufwendig und durch Verschleiß der mechanischen Teile nur eine kurze Lebensdauer besitzen. Durch die Verwendung mehrerer Elektroden innerhalb des Schreibkopfcs werden außerdem Schriftzeichen erzeugt, die wie mit einem Pinsel aufgetragen sind und ■ '< kein klares abgegrenztes Schriftbild aufweisen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige Schreibvorrichtung dahingehend zu verbessern, daß eine saubere und prägnante Farbübertragung gewährleistet ist und daß Verschleißerscheinungen aller ■" für den Farbübertrag erforderlichen Teile praktisch vermieden werden. Außerdem soll der Aufbau der Schreibvorrichtung einfach gehalten unu auch für Mosaikdruck geeignet sein. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch I angegebene Vorrichtung gelöst. • i Dabei wird davon ausgegangen, daß es bei Schreibvorrichtuniien für Mo.aikdruck aus der DE-AS 12 67 241 an sich bekannt ist. die Htibbewcgung der Druckn.ulcln. durch die ein Anschlag der Drucknadeln auf den Äiii/cichniingMriigcr erfolgt, durch einen «· piezo elektrischen Biegeeffekt /ti steuern. Hierzu sind die ein/einen Drucknadeln jeweils mit einem piezoelektrisch erregbaren Biegcbalken verbunden.

Die Zeichnungen stellen ein Ausführiingsbeispiel dar. Es zeigt

" I i (J. I eine schcmatische Darstellung zur Erläuterung des ί Ibertriifüinjjsvorganjje«. in einzelnen Phasen und F ι g. 2 eine Vorrichtung mit einem lliegebalkcn. In Fig. I ist der (Jberiragungsvorgaiij; in einzelnen

PhJM-Ti dargestellt. Die Time I wird durch ein feines Kapillarröhrchen 2 zugeführt, das mit einem nicht naher duriiesiellten Reservoir in Verbindung steht. Der hjdrosutische Druck wird so eingestellt, dal3 sich ein komexer Meniskus ϊ bildet, jeduch die Oberflachen- > spannung der Flüssigkeit noch nicht überwunden wird. Der Abstand 4 zum Aufzeichnungsträger 5 muß so klein gewählt werden, daß beim Anlegen eines elektrischen Sp.innungsimpulses zwischen der Tinte I (bzw. dem Kapillarrohr 2) und der !eilenden Unterlage 6 ein I" elektrisches Feld 8 aufgebaut wird, das die Flüssigkeitsoberfldche 4 in der dargestellten Form deformiert, jcd.ich keine Gasentladung in der ersten Bewegungsphase verursacht. Zum Beispiel soll der Abstand 4 kleiner als 0.1 mm sein, wenn ein Kapillarröhrchen von i · 0,4 mm Auöendurchmesser, eine Oberflächenspannung der Time von 4 · IO-^JN/m und eine Impulsspannung von 800 V vorliegen. Allgemein gilt es, einen Kompromiü zwischen einer hohen, durch den Röhrendurchmesser gegebenen Punktauflösung der Aufzeichung und dem möglichen Übertragungsabstand 4 zu finden. Unter den genannten Beiriebsparametern ist eine Impulslänge von ca. 0,1 ms ausreichend, um die in F i g. I dargestellte Benetzung des Aufzeichnungsträgers 5 zu bewirken. Bedingt durch das ungünstige Verhältnis des Kapillar- :· durchmesser zum Abstand 4 muD eine schnelle mechanische Bewegung der Kapillare in Richtung des Pfeile* 7 durchgeführt werden, um das Abreißen des Flüssigkeitsfadens /u erzwingen. Für eine Tinte von der zweifachen Viskosität des Wassers ist eine Bewegungsgesi-hwindigkeit von ca. I m/s notwendig. Allgemein kann die Viskosität der Tinte aber an die Aufzeichnungsgeschwindigkeit angepaßt werden; bei höherer Viskosität und niedrigerer Aufzeichnungsgeschwindigkeit müssen wegen der stärkeren Dämpfung der Meniskusschwingung allerdings etwas längere Impulse bereitgestellt werden.

F i g. 2 zeigt eine einfache Aufzeichnungsvorrichtung. Das Kapillarröhrchen 2 ist am freien Ende eines Balkens 10 befesiigt, der lateral zur Papieroberfläche 5 in seiner mechanischen Resonanz zu Biegeschwingungen in Richtung der Pfeile 7 angeregt werden kann. Mittels einer Klemmvorrichtung 1J kann die freie Schwingerlänge bzw. die Resonanzfrequenz an die gewünschie Aufzeichnungsgeschwindigkeit angepaßt werden. Der Balken 10 wird vorzugsweise aus einem piezokeramischen. bimorphen Biegeelement mi: Elektrodenbelegungen !! und Mitteüöchern !2 gdsMdet. die als Tintenzufuhrkanäle und gleichzeitig als Mittelelektrode fungieren. Ein derartiges Biegeelement von ca. 30 mm Länge kann mit etwa 300 Hz in Resonanz über die volle Breiie eines darzustellenden Schriftzeichens schwingen, wie dies in F i g. 2 dargestellt ist. Für eine Matrixdarstellung der Zeichen aus sieben Zeilen und fünf Spalten und bei Ausnutzung beider Schwingungsrichtungen ergibt sich somit eine Schreibgeschwindigkeit von ca. 100 Zeichen pro Sekunde.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   I. Schreibvorrichtung zum punktförmigen selektiven Übertragen von Schreibflüssigkeil auf einen Aufzeichnungsträger durch Anlegen eines impulsförmigen elektrischen Feldes zwischen einem die Schreibflüssigkeit tragenden, als Kapillare ausgebildeten Schreibstift und einer den Aufzeichnungsträger führenden Elektrode, dadurch gekennzeichnet, daß der Schreibstift (2) in Abstand vom Aufzeichnungsträger (5) gehalten ist und an seinem freien Ende einen positiven Meniskus (3) der Schreibflüssigkeit (1) bildet und daß der Schreibstift (2) in an sich bekannter Weise auf einem piezoelektrisch erregbaren Biegebalken (10) angeordnet ist. dessen Biegerichiung (7) in einer zum Aufzeichnungsträger (5) parallelen Ebene quer zur Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers (5) verläuft.
2. 2. Schreibvorrichtung nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr der Schreibflüssigkeit (I) zum Schreibstift (2) über einen Kanal (12) innerhalb des Biegebalkens (10) erfolgt.