DE2425679C3

DE2425679C3 - Vorrichtung zum Erzeugen und selektiven Ablenken von Flüssigkeitströpfchen

Info

Publication number: DE2425679C3
Application number: DE19742425679
Authority: DE
Inventors: Tetsuo Doi; Takahiro Yamada
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1973-05-30
Filing date: 1974-05-28
Publication date: 1980-01-10
Also published as: JPS5441329B2; JPS5011328A; DE2425679A1; DE2425679B2

Description

bisher nicht daran gedacht, eine Vorrichtung zum Erzeugen von insbesondere kleinen Flüssigkeitströpfchen anzugeben.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der große und kleine Flüssigkeitströpfchen stabil erzeugt und abgelenkt werden können, so daß im wesentlichen auch Grautöne mit hoher Güte einfach und genau wiedergebbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Durch die Erfindung wird eine stabile Erzeugung und Ablenkung kleiner Flüssigkeitströpfchen ermöglicht Dadurch kann eine Bildinformation mit hoher Güte genau wiedergegeben werden, wobei auch Grautöne aufgezeichnet werden können.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht in den Merkmalen des Patentanspruchs 2.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht eines Tintenstrahlschreibers, bei dem die Erfindung angewandt wird,

F i g. 2 die Bildung von Tintentröpfchen,

F i g. 3 Flugmuster der Tintentröpfchen,

Fig.4 eine graphische Darstellung von Flugkennlinien der Tintentröpfchen,

F i g. 5 das Laden von Tintentröpfchen,

F i g. 6 das Steuern der Tintentröpfchen,

Fig.7, 8 und 9 mit Aufzeichnungspunkten erhaltene Aufzeichnungen,

Fig. 10 eine Ansicht einer anderen Ausführungsform des Tintenstrahlschreibers,

Fig. 11 eine Zeichenmustersignal-Steuerung zum Aufzeichnen eines Zeichens mit dem Tintenstrahlschreiber von Fig. 10,

Fig. 12 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur Zeichenmustersignal-Steuerung gemäß Fig. 11,

Fig. 13 eine andere Art der Zeichenmustersignal-Steuerung und

Fig. 14 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur Zeichenmustersignal-Steuerung gemäß Fig. 13.

Es wird die Anwendung der Erfindung bei einem Tintenstrahlschreiber erläutert. Gemäß F i g. 1 hat eine FlUssigkeitsausspritz-Düse 1 einen Durchmesser von ca. 60μΐτι, und ein ringförmiger elektromechanischer Schwingungserzeuger 3 ist auf dem Hauptteil der Düse 1 angeordnet und versetzt diese in mechanische Schwingungen mit einer Frequenz von ca. 70 kHz. Der Schwingungserzeuger 3 besteht aus einem elektrostriktiven Werkstoff, z. B. einem Sinterprodukt aus Bleititanat und Bleizirkonat (PZT). Ein Paar Elektroden 3a und 36 ist an entgegengesetzten Enden des Schwingungserzeugers 3 angeordnet und mit einem Hochfrequenzgenerator 2 verbunden, der mit einer Frequenz von 70 kHz arbeitet und an diese Elektroden 3a und 36 eine Spannung von 10 bis 30 V anlegt, wodurch die Schwingungsenergie für die elektrostriktiven Schwingungen des elektromechanischen Schwingungserzeugers 3 erzeugt wird. Diese Energie ist auch durch einen magnetostriktiven Schwingungserzeuger oder Wandler erzeugbar. Ein unter Druck stehender Tintenstrom 4 wird der Düse 1 von einem Vorratsbehälter 5 über eine Pumpen- und Druckregeleinheit 6 zugeführt, und dieser Druck beträgt ca. 3 bis 4 kg/cm². Ein Paar Ladeelektroden 8a und 9b ist vor der Düse 1 angeordnet und lädt große Tintentröpfchen la und kleine Tintentröpfchen 76 elektrisch auf. die von einem aus der Düse I gespritzten säulenartigen Tintenstrahl 7 getrennt werden. Die Beziehung zwischen der Lage der Düse 1 und derjenigen der Ladeelektroden 8a, %b ist so gewählt, daß der aus der Düse 1 gespritzte säulenartige Tintenstrahl 7 an einer geeigneten Stelle zwischen den Ladeelektroden 8a und 9b in die großen und kleinen Tintentröpfchen 7a und 7b getrennt wird. Die Ladeelektroden 8a und 8Zj sind ca. 5 mm lang, und der Abstand zwischen ihnen beträgt ca. 2 mm. Sie sind

ίο elektrisch so miteinander verbunden, daß sie gleiches Potential haben, und eine Informationssignal-Quelle 9 legt eine einem Informationssignal entsprechende Informationssignalspannung von ca. 200 V an die Düse 1 (der der unter Druck stehende Tintenstrom 4 zugeführt wird) und die Elektroden 8a und Sb an.

Ein Paar Ablenkelektroden 10a und 106 ist einander gegenüber auf entgegengesetzten Seiten der Flugbahn der Tintentröpfchen 7a und Tb angeordnet, und eine Hochspannungsquelle 11 ist mit den Ablenkelektroden 10a und iO6 verbunden und legt eine Gleichspannung von 3 bis 4 kV an diese an. Die AbU'.nkelektroden 10a und 106 sind von den Ladeeiektroden 8.1 und 86 um ca. 5 mm beabstandet Der Zwischenraum zwischen den Ablenkelektroden 10a und 106 beträgt am Eintrittsende ca. 5 mm und am Austrittsende ca. 7 mm, und die Länge der Abknkelektroden beträgt ca. 30 mm. Ein Auffangglied 12 (vgl. Figur) ist zum Auffangen unerwünschter, nicht von den Ablenkelektroden 10a und 106 abgelenkter Tintentröpfchen vorgesehen. Dieses Auffangglied 12

jo ist in bezug auf die Ablenkelektroden 10a und 106 so angeordnet, daß die eine gerade Flugbahn beschreibenden Tintentröpfchen auf das Auffangglied 12 treffen und von diesem aufgefangen werden; die eine krummlinige Bahn beschreibenden Tintentröpfchen fliegen an dem Auffangglied 12 vorbei und treffen nicht auf dieses. Ein Aufzeichnungsblatt 14 ist um den Umfang einer Drehtrommel 13 gewickelt, die von einem Antriebsmotor (nicht dargestellt) in Pfeilrichtung gedreht wird. Somit bilden die auf das Aufzeichnungsbiatt 14 treffenden Tintentröpfchen Aufzeichnungspunkte 15 zum Aufzeichnen eines Informationsmusters auf dem Aurzeichnungsblatt 14. Der Tintenstrahlerzeuger ist parallel zur Achse der Drehtrommel 13 so bewegbar, daß sich der Auftreffpunkt der Tintentröpfchen auf dem Aufzeichnungsblatt 14 entlang einer Strichpunktlinie B-B' verschiebt. Die unter den erläuterten Bedingungen erzeugten großen und kleinen Tintentröpfchen 7a bzw. 76 haben Durchmesser von 120 μιτι bzw. 40 μπι. Somit hat ein durch ein großes Tintentröpfchen 7a gebildeter Aufzeichnungspunkt 15 einen Durchmesser von ca. 300 μπι, und ein durch ein kleines Tintentröpfchen 76 gebildeter Aufzeichnungspunkt 15 hat einen Durchmesser von ca. 100 μηι. Die das Aufzeichnungsblatt 14 tragende Drehtrommel 13 wird mit einer Umfangsge-

■"■■"■ schwindigkeit von 50 cm/s gedreht.

Wenn der Tintenstrahlschreiber als Faksimile- oder Bildempfänger verwendet wird, werden die Informationssignal-Quelle 9 bzw. der Antriebsmotor der Drehtrommel durch ein Faksimile- oder Bildinforma-

ho tionssignal bzw. ein Synchronisiersignal gesteuert

Es wird jetzt unter Bezugnahme auf F i g. 2, 3 und 4 die Erzeugung der Tintentröpfchen bei einem solchen Tintenstrahlschreiber erläutert. Da die Düse 1 mechanisch in Schwingungen versetzt wird, werden in dem aus der Düse 1 gespritzten säulenartigen Tintenstrahl 7 aufeinanderfolgend beabstandete Einschnürungen Tc, Td, Te und 7/gebildet (F i g. 2). Dieses Einschnüren setzt sich während der Weiterbeweeune des säulenartieen

Tintenstrahls 7 fort, bis sich schließlich vom säulenartigen Tintenstrahl 7 aufeinanderfolgende Tintentröpfchen Ta und Tb (rennen.

Versuche haben ergeben, daß diese Tintentröpfchen Ta und Tb in verschiedenen Mustern auftreten. Das ■> heißt, wenn die Stärke der auf die Düse I ausgeübten Schwingungen und der Druck der der Düse 1 zugeführten Tinte 4 geändert und dabei die Schwingungsfrequenz der Düse 1, d. h. die Frequenz des Hochfrequenzgenerators 2, konstant gehalten werder, beschreiben die erzeugten Tintentröpfchen unterschiedliche Flugmusler. F i g. 3 zeigt verschiedene Flugmuster dieser Tintentröpfchen. Im Teil A von Fig. 3 werden nur die grüßen Tintentröpfchen Ta erzeugt. Im Teil B werden abwechselnd große und kleine Tintentröpfchen π Ta und Tb erzeugt, und die fliegenden Tintenlröpfchen Tb kleinen Durchmessers holen die fliegenden Tintenlröpfchen 7a größeren Durchmessers ein und verbinden sich mil ihnen Im Teil C* vnn P" i ο 1 wprdrn abwechselnd große und kleine Tintentröpfchen Ta und Tb erzeugt, und die fliegenden Tintenlröpfchen Ta großen Durchmessers holen die fliegenden Tintentröpfchen Tb kleinen Durchmessers ein und verbinden sich mit ihnen.

Diese Beziehungen sind in F i g. 4 aufgetragen, wobei ->> die Abs/issc in linearer Einteilung den Tintenstrahldruck und die Ordinate in logarithmischer Einteilung die Spannung des Hochfrequenzgenerators 2, die zur Stärke der der Düse 1 erteilten Schwingungen in Beziehung sieht, wiedergeben. Die Zeichen O.Aund χ in in Γ i g. 4 entsprechen den Teilen A. Bund C^von F i g. 3. Im schraffierten Bereich I werden entweder nur die Tintenlröpfchen 7a großen Durchmessers erzeugt oder die Tinicniröpfchen Tb kleinen Durchmessers holen die großen Tintentröpfchen 7a sofort bei ihrem Auftreten )■> ein und verbinden sich mit ihnen. Im schraffierten Bereich Il werden sowohl die Tintentröpfchen 7a großen als auch die Tintentröpfchen Tb kleinen Durchmessers erzeugt, aber sie müssen eine beträchtliche Strecke fliegen, bis sie sich miteinander verbinden. ·*η Somit sind in diesem Bereich Il die Tintentröpfchen 7a großen und die Tintentröpfchen Tb kleinen Durchmessers im wesentlichen gleichzeitig vorhanden. L⁷S ist notwendig, diesen Bereich bei der praktischen Anwendung experimentell zu bestimmen, da dieser Bereich in -*s Abhängigkeit von Faktoren wie der Form der Düse 1, der Eigenschaft des Schwingungserzeugers 3 und der Eigenschaft der Tinte 4 variabel ist. Bei der praktischen Anwendung der Erfindung sollten verschiedene Konstanten so gewählt werden, daß die Bedingungen erfüllt w sind, die ein gleichzeitiges Vorhandensein der großen und kleinen Tintentröpfchen 7a und Tbgestatten.

Die Tintentröpfchen Ta und Tb werden gemäß F i g. 5 geladen. Die bei der Erfindung verwendete Düse 1 und die Tinte 4 sind elektrisch leitend. Wenn also die Ladespannung an die Düse 1 und die Ladeeleklroden 8a. Sb angelegt wird, wird die Oberfläche des säulenartigen Tintenstrahl 7 mit einer Polarität geladen, die der Polarität der Elektrodenplatten entgegengesetzt ist Die Tintentröpfchen 7a und Tb lösen sich in diesem Zustand &o mit fortschreitender Einschnürung nacheinander von dem säulenartigen Tintenstrahl 7 und halten so die von diesem getragene Ladung. Die Tintentröpfchen 7a und Tb werden mit negativer Polarität geladen, wenn die Polarität der Ladeelektroden 8a und 86 positiv ist. Die C'irnße der Ladung ist der von der informationssignal- < Quelle 9 im Augenblick des I.ösens der Tintentröpfchen Mim s:iiili-nariij!cn Tintenstrahl 7 erzeugten Spannung proportional.

Die Beziehung zwischen der Phase der Schwingung und der Phase der Trennung der Tintentröpfchen Ta und Tb vom säulenartigen Tintenstrahl 7 ist in F i g. 6a und 6b dargestellt. F i g. 6a zeigt den Verlauf der an den Schwingungserzeuger 3 angelegten Spannung, und F i g. 6b zeigt die Phase, mit der die Tintentröpfchen vom säulenartigen Tintenstrahl 7 getrennt werden. Die langen Pfeile in Fig.6b stellen die Trennphase der großen Tintentröpfchen 7a und die kurzen Pfeile die Tretinphase der kleinen Tintentröpfchen Tb dar. Da zwischen dem Spannungssignal für die Schwingungserzeugung und der Trennphase der Tintentröpfchen eine solche synchrone Beziehung besteht, ist die Ladung negativer Polarität wahlweise an erwünschte Tinten tröpfchen anlegbar, wenn diese Trennphase erfaßt und an die Ladeelektrode!! 8a und Sb eine Spannung gemäß F i g. 6c angelegt wird. Um die kleinen Tintentröpfchen Th in glrirhcm Maß wir dir grnßpn Tinipnlrönfrhen 7; abzulenken, wird weniger Energie benötigt. Somit wire zum Zeitpunkt des Trenncns der kleinen Tintentröpf chen Tb an die Ladeelektroden 8a und Sb eine niedrigere Spannung angelegt, und dadurch können die großen und die kleinen Tintentröpfchen 7a und 76 in gleichem MaG abgelenkt werden.

Die in der erläuterten Weise mit negativer Polarität geladenen Tintentröpfchen 7a und Tb fliegen durch den Zwischenraum zwischen den Ablenkelektroden 10a unc 106 und werden zur Ablenkelektrode 106 mit positivem Potential abgelenkt. Die so abgelenkten geladenen Tintentröpfchen 7a und Tb treffen nicht auf das Aufiangglied 12, sondern auf das Aufzeichnungsblatt 1 auf und bilden auf diesem Aufzeichnungspunkte 15. Die von den Ladeelektroden 8a und 86 nicht geladenen Tintentröpfchen 7a und Tb fliegen ohne Ablenkung geradlinig zur Ablenkelektrode 106, treffen auf da Auffangglied 12 und werden dort aufgefangen. Die aufgefangene Tinte fließt in den Vorratsbehälter 5 zurück.

Bei der vorstehend erläuterten Vorrichtung erfolgt die Aufzeichnung durch die geladenen Tintentröpfchen. Sie kann jedoch auch durch die Tintentröpfchen erfoigen. die ungeladen sind und geradlinig fliegen, wenn das Auffangglied 12 in der Flugbahn der abgelenkten Tintentröpfchen angeordnet ist.

Der Abstand zwischen den durch das Auftreffen der Tintentröpfchen 7a und 76 auf der Oberfläche des Aufzeichnungsblattes 14 gebildeten Aufzeichnungspunkten 15 ist durch Faktoren wie die Fluggeschwindigkeit der Tintentröpfchen 7a und 76, die Umfangsgeschwindigkeit der das Aufzeichnungsblatt 14 trag^^den Drehtrommel 13 und die Geschwindigkeit des Tintenstrahlerzeugers, der sich in Axialrichtung der Drehtrommel 13 bewegt, bestimmt. Zum Aufzeichnen einer Bildinformation, die bis in Einzelheiten eine genaue Wiedergabe eines Vorlagebildes ist, berühren die durch die kleinen Tintentröpfchen 76 gebildeten Aufzeichnungspunkte 15 einander vorzugsweise am Rand oder überlappen einander geringfügig (F i g. T).

Vorzugsweise werden im Fall einer Aufzeichnung mit dünnen Linien die kleinen Tintentröpfchen 76 und im Fall einer Aufzeichnung mit dicken Linien die großen Tintentröpfchen 7a verwendet Wenn zur Aufzeichnung die großen Tintentröpfchen 7a verwendet werden, ist der zur Bildung einer Aufzeichnung mit den kleinen Tintentröpfchen Tb geeignet gewählte Abstand der Aufzeichnungspunkte zu klein für eine gewünschte Aufzeichnung. Es ist daher erwünscht, selektiv bestimm-

te große Tintentröpfchen 7a so zu laden, daß sie einander nicht übermäßig stark überlappen. Die großen Tintentröpfchen 7a, die Aufzeichnungspunkte mit einem Durchmesser von ca. 300 μηι bilden, sind zum Aufzeichnen eines Zeichens mit einer Größe von 1,2 · 1,8 mm geeignet, und die kleinen Tintentröpfchen, die Aufzeichnungspunkte mit einem Durchmesser von ca. iöO μιπ bilden, sind zum Aufzeichnen eines Zeichens mit einer Größe von 0,5 · 0,7 mm geeignet.

Beim Aufzeichnen eines fortlaufenden Musters können sowohl die großen als auch die kleinen Tintentröpfchen 7a und 7b in kombinierter oder getrennter Form verwendet werden, oder es können solche ausgewählte Tintentröpfchen in kombinierter oder getrennter Form verwendet werden. So ist eine Aufzeichnung erhältlich, die in bezug auf Töne und kleinste Einzelheiten eine genaue Wiedergabe einer Vorlage ist.

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der kleinen Tintentröpfchen 7b. Fig. He zeigt ein Ladespannungssignal, das an das Paar Ladeelektroden 8a und Sb angelegt wird. Bei diesem Beispiel ist die aufgezeichnete Information der Buchstabe »H«,der mit den großen Tintentröpfchen 7a aufgezeichnet ist.

Das Ladespannungssignal hat die Form von Synchronisierimpulsen mit einer Impulsdauer, die vollständig die Abgabezeit der großen Tintentröpfchen 7a einschließt (Fig. lie). Die Ladesignalspannung wird nacheinander

ίο erhöht, um aufeinanderfolgend die Ablenkung der großen Tintentröpfchen 7a zu steigern, so daß eine Linie aufgezeichnet wird, die aus in der y-Richtung aufgebrachten Aufzeichnungspunkten besteht. Dann wird die Ablenksignalspannung auf einen mittleren Pegel verringert, und zu geeigneten Zeitintervallen werden mehrere Impulse mit mittleren Spannungspegeln erzeugt, um eine in ^-Richtung von der Mitte der in y-Richtung verlaufenden Linie ausgehende Linie aufzuzeichnen.

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in zwei verschiedenen Formen. Der große Buchstabe »H« ist unter ausschließlicher Verwendung der großen Tintentröpfchen 7a aufgezeichnet, der kleine Buchstabe »H« ist unter ausschließlicher Verwendung der kleinen Tintentröpfchen 7 b aufgezeichnet.

Fig.9 ist eine vergrößerte Darstellung eines Teils eines ununterbrochenen Musters, das durch geeignetes Auswählen und Kombinieren der großen und kleinen Tintentröpfchen 7a und 7b aufgezeichnet ist. Dieses Muster erscheint beim Betrachten stark grau.

Beim erläuterten Tintenstrahlschreiber werden die Thiientröpfchen entsprechend einer aufzuzeichnenden Information geladen. Ein Informationssignal kann jedoch auch den Ablenkelektroden 10a und 10b zugeführt werden, und die Tintentröpfchen können zum Erzielen der gleichen Wirkung einheitlich geladen werden.

Bei einer noch zu erläuternden anderen Ausführungsform des Tintenstrahlschreiber wird ein Aufzeichnungsblatt 14 in Horizontal- oder x-Richtung bewegt, und Tintentröpfchen werden entsprechend einer Information in Vertikal- oder y-Richtung zum Aufzeichnen abgelenkt. Fin solcher Tintenstrahlschreiber eignet sich zum Aufzeichnen eines Zeichens, wenn ein codiertes Informationssignal zugeführt wird.

Gemäß Fig. 10 ist das Paar Ablenkelektroden 10a und 106 einander gegenüber angeordnet und begrenzt einen Zwischenraum, der sich in y-Richtunp allmählich vergrößert, und das Auffangglied 12 ist so angeordnet, daß es nicht in y Richtung abgelenkte Tintentröpfchen 7a und 7b auffängt. Die Abtastung in y-Richtung zum Aufzeichnen eines einer Information entsprechenöjn Zeichens erfolgt durch Ändern der Größe der Ladung der Tintentröpfchen 7a und 7b, wodurch das Ausmaß der Ablenkung dieser Tintentröpfchen geändert wird. Es ist zu beachten, daß eine Abtastung in jr-Richtung ebenfalls erfolgen kann, indem der Tintenstrahlerzeuger in bezug auf das Aufzeichnungsblatt 14 bewegt wird, während das Aufzeichnungsblatt 14 gegen eine Bewegung in x-Richtung gesichert ist

F i g. 11 zeigt eine Zeichenmustersignal-Steuerung zum Aufzeichnen eines Zeichens mit der Vorrichtung gemäß Fig. 10. Fig. 11a zeigt aufgezeichnete Information, wobei χ die Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsblattes 14 und y die Ablenkrichtung der Tintentröpfchen 7a und 76 darstellt Fig. 11b zeigt die vom Auffangglied 12 aufgefangenen Tintentröpfchen 7a und 7b. Fig. Hc zeigt die Abgabezeit der großen Tintentröpfchen 7a, und Fig. Hd zeigt die Abgabezeit 2n erhöht, um eine weitere in y-Richtung verlaufende Linie aufzuzeichnen. Es ist ersichtlich, daß die Aufzeichnung der in x-Richtung verlaufenden Linie durch Bewegen des Aufzeichnungsblattes 14 in diese Richtung und die Aufzeichnung der in y-Richtung verlaufenden Linien durch Ablenken der Tintentröpfchen in diese Richtung erreicht wird. Das Ausmaß der Ablenkung der Tintentröpfchen ist der Größe der Ladung der Tintentröpfchen und somit der an die Ladeelektroden 8a und Sb zur Abgabezeit der Tintentröpfchen angelegten Spannung proportional.

Eine elektrische Schaltung, die vorzugsweise zum Erzeugen einer solchen Signalspannung verwendet wird, wird unter Bezugnahme auf Fig. 12 erläutert. Diese Schaltung ist zum Aufzeichnen eines Zeichens auf der Grundlage einer codierten Information ausgelegt. Gemäß Fig. 12 wählt ein Zeichenwähldecodierer 20 aufgrund der Zuführung codierter Zeicheninformation ein in einem Zeichenmusterspeicher 21 gespeichertes Zeichenmuster. Das Ausgangssignal eines Oszillators 9' wird über einen Verstärker 22 den Elektroden 3a und 3b zugeführt, die auf dem die Düse 1 in Schwingungen versetzenden Schwingungserzeuger 3 angeordnet sind. Ein Signalformer 23 formt das Ausgangssignal des Oszillators 9', und das Ausgangssignal des Signalformers 23 wird einem Paar Phasenschiebern 24 und 25 zugeführt. Der Phasenschieber (A) 24 erzeugt ein Phasensignal zur Gewinnung einer Koinzidenz zwischen der Erzeugungszeit der Ladespannung für die großen Tintentröpfchen 7a und der Abgabephase der

so großen Tintentröpfchen 7a, und der Phasenschieber (B) 25 erzeugt ein Phasensignal zur Gewinnung einer Koinzidenz zwischen der Erzeugungszeit der Ladespannung für die kleinen Tintentröpfchen 7b und deren Abgabephase. Aufgrund eines Wählsignals wählt ein Wählglied 26 eines der Phasensignale aus und führt dieses einem Zähler 27 zu, der die Bildelemente eines Zeichens zählt Das Ausgangssignal des Zählers 27 wird einem Musterlesedecodierer 28 zugeführt, so daß das ausgewählte Zeichenmuster aus dem Zeichenmusterspeicher 21 entnehmbar ist

Ein Impulsbreitenformer 29 formt die Impulsbreite des Mustersignals, so daß nur die erwünschten Tintentröpfchen geladen werden können. Ein Digital-Analog-Umsetzer 30 setzt das digitale Mustersignal in ein Analogsignal um und führt es einem Pegelsteller 31 zu. Bei Ansprechen auf das Analogsignal und das Wählsignal stellt der Pegelsteller 31 den Pegel des analogen Eingangssignals ein und erzeugt ein Aus-

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gangssignal mit hohem Pegel, das zum Ablenken der großen Tintentröpfchen Ta geeignet ist, oder ein Ausgangssignal mit niedrigem Pegel, das zum Ablenken der kleinen Tintentröpfchen Tb geeignet ist. Dieser Pegelsteller ist als Verstärker mit zwei Eingängen ausgelegt. Das Analogsignal wird dem einen Eingang direkt und über Spannungsteiler*. Verstände R\ und Λ₂ indirekt dem anderen Eingang zugeführt. Das Wählsignal steuert den Betrieb dieses Verstärkers, so daß eines der beiden analogen Eingangssignale ausgewählt und einem Videoverstärker 32 zugeführt wird. Dieser verstärkt das analoge Ausgangssignal des Pegelstellers 31, und dieses verstärkte Ausgangssignal wird den Ladeelektroden 8a und Sb zugeführt.

Wenn durch die großen Tintentröpfchen Ta ein großes Zeichen aufgezeichnet wird, wird das Ausgangssignal des Phasenschiebers (A) 24 vom Wählglied 26 ausgewählt, und es wird der hohe Ausgangssignaipegei des Pegelstellers 31 gewählt. Somit wird das aus dem Speicher 21 entnommene Zeichenmustersignal, das über den Impulsbreitenformer 29 und den Digital-Analog-Umsetzer 30 dem Pegelsteller 31 zugeführt wird, auf den zum Ablenken der großen Tintentröpfchen Ta geeigneten Pegel eingestellt, und das eingestellte Ausgangssignal des Pegelstellers 31 wird über den Videoverstärker 32 den Ladeelektronen 8a und Sb zugeführt. Wenn andererseits durch die kleinen Tintentröpfchen Tb ein kleines Zeichen aufgezeichnet wird, wird das Ausgangssignal des Phasenschiebers (B) 25 ausgewählt, und es wird der niedrige Ausgangssignalpegel des Pegelstellers 31 gewählt.

Fig. 13 zeigt die Zeichenmustersignal-Steuerung zum Aufzeichnen eines Musters mit hoher Wiedergabegüte durch die kombinierte Verwendung der großen und der kleinen Tintentröpfchen. Fig. 13a zeigt aufgezeichnete Information; dabei bedeuten χ die Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsblattes 14 und y die Ablenkrichtung der Tintentröpfchen Ta und Tb. F i g. 13b zeigt die von dem Auffangglied 12 aufgefangenen Tintentröpfchen Ta und Tb. Fig. 13c zeigt die

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Fig. 13d zeigt die Abgabezeit der kleinen Tintentröpfchen Tb. Fig. 13e zeigt ein Spannungssignal, das an die Ladeelektroden 8a und 8b angelegt wird. Bei diesem Beispiel ist die aufgezeichnete Information die Zahl »1«.

Da die großen und kleinen Tintentröpfchen Ta und Tb unterschiedlich abgelenkt werden, muß ein Zeichenmusterspeicher zum Aufzeichnen mit großen Tintentröpfchen Ta und ein weiterer Zeichenmusterspeicher zum Aufzeichnen mit kleinen Tintentröpfchen vorgesehen sein, und die aus diesen Speichern entnommenen Signale müssen verknüpft und das zusammengesetzte Signal den Ladeelektroden 8a und Sb zugeführt werden, um eine solche Informationsaufzeichnung zu erreichen.

Gemäß Fig. 13e wird das sich entlang der aus jeweils einem langen und zwei kurzen Strichen bestehenden Strichlinie ändernde Spannungssignal zum Ablenken der großen Tintentröpfchen Ta verwendet, während das sich entlang der aus jeweils einem langen und einem kurzen Strich bestehenden Strichlinie ändernde Signal zum Ablenken der kleinen Tintentröpfchen Tb verwendet wird. Es ist in diesem Fall erforderlich, die Abienkspannung unter Berücksichtigung der Tatsache zu erzeugen, daß die kleinen Tintentröpfchen Tb im Vergleich zu den großen Tintentröpfchen Ta mit einer kleinen Ladung ablenkbar sind.

Eine zur Gewinnung einer solchen Aufzeichnung vorzugsweise verwendete Schaltung wird unter Bezugnahme auf Fig. 14 erläutert. Diese Schaltung unterscheidet sich von derjenigen gemäß Fig. 12 dadurch, daß das Wählglied 26 und der Pegelsteller 31 weggelassen sind; der Zeichenmusterspeicher 21 ist durch einen Speicher 21a zum Aufzeichnen mit den großen Tintentröpfchen Ta und einen weiteren Speicher 216 zum Aufzeichnen mit den kleinen Tintentröpfchen Tb ersetzt; für die Speicher 21a und 21 b sind Zähler 27a und 2Tb, Lesedecodierer 28a und 2Sb, impulsbreitenformer 29a und 29b sowie Digital-Analog-Umsetzer 30a und 306 vorgesehen, und eine Kombinationsschaltung 33 verknüpft die Ausgangssignale der Digital-Analog-Umsetzer 30a und 30/>.

Bei der Schaltung gemäß Fig. 14 wird das zum Ablenken der großen Tintentröpfchen 7a verwendete Analogsignal unabhängig von dem zum Ablenken der kleinen Tintentröpfchen Tb verwendeten A .lalogsignal

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Kombinationsschaltung 33 miteinander verknüpft und als zusammengesetztes Signal den Ladeelektroden 8a und Sb zugeführt

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Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Erzeugen und selektiven Ablenken von zum Aufzeichnen verwendbaren Flüssigkeitströpfchen,

mit einer Flüssigkeitausspritz-Düse, die ein unter Druck stehendes flüssiges Material ausspritzt, mit einem Schwingungserzeuger, durch den die Düse in mechanische Schwingungen versetzbar ist, um ι ο einen Endteil eines säulenartigen, von der Düse ausgespritzten Flüssigkeitsstrahls mit konstanter Periode in die Flüssigkeitströpfchen zu trennen, mit einer Ladeelektrode zum Übertragen elektrischer Ladungen auf die Flüssigkeitströpfchen, mit zwei einander an entgegengesetzten Seiten der Flugbahn der geladenen Flüssigkeitströpfchen angeordneten Ablenkelektroden, die dazwischen ein elektrisches Feld bilden, das auf die elektrisch geladenen Flüssigkeitströpfchen einwirkt und für diese eine Ablenkkraf t erzeugt, und mit einem Auffangglied zum Auffangen der Flüssigkeitströpfchen, die nicht auf einer vorbestimmten Flugbahn fliegen,

dadurchgekennzeichnet, daß der Schwingungserzeuger (3) mit einem Hochfrequenzgenerator (2) verbunden ist, der die Düse (1) mit solcher Amplitude in Schwingung versetzt, daß der Endteil des säulenartigen, von der Düse (1) ausgespritzten Flüssigkeitsstrahls (7) mit konstanter Periode in abwechselnd aufeinanderfolgende große (la) und kleine (7b) Flüssigkeitströpfchen trennbar ist und diese mindestens bis zu ihrem Eintritt zwischen die Ahlenkelekfroden (10a, \0b) unabhängig fliegen, wobei df-* Amplitude vom Aufbau der Düse (1), von den Eigenschaften des flüssigen Materials, der Schwingungsfrequenz und vom an das flüssige Material angelegten Druck abhängt, und

daß die Ladeelektrode (8a, Sb) mit einer Informationssignal-Quelle (9) verbunden ist, durch die die auf die Flüssigkeitströpfchen (7a, Tb) übertragenen elektrischen Ladungen derart steuerbar sind, daß auf die zum Aufzeichnen benötigten Flüssigkeitströpfchen (7a, 7b) elektrische Ladungen übertragbar sind, die abhängig von der benötigten Ablenkung und der Größe der ausgewählten Flüssigkeitströpfchen (7a, 76; sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Informationssignal-Quelle (9) >» aufweist:

ein erstes elektrisches Glied (24) zum Erzeugen einer Spannung mit einer Kennlinie entsprechend einer Beziehung zwischen den elektrischen Ladungen auf den großen Flüssigkeitströpfchen (7a;und dem Grad von deren Ablenkung,

ein zweites elektrisches Glied (25) zum Erzeugen einer Spannung mit einer Kennlinie entsprechend einer Beziehung zwischen den elektrischen Ladungen auf den kleinen Flüssigkeitströpfchen (7b) und dem Grad von deren Ablenkung, und ein drittes elektrisches Glied (26) zum wahlweisen Einspeisen eines der Ausgangssignale des ersten und des zweiten elektrischen Gliedes (24, 25) in die Ladeelektroden (8a, Sb) aufgrund eines Befehlssignals.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen und selektiven Ablenken von zum Aufzeichnen verwendbaren Flüssigkeitströpfchen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung (im folgenden kurz Tintenstrahlschreiber genannt) treffen Tintentröpfchen auf eine Aufzeichnungsfläche, um auf dieser eine Bildinformation durch die von den auftreffenden Tintentröpfchen erzeugten Apfzeichnungspunkte aufzuzeichnen. Diese Tintentröpfchen werden gewöhnlich dadurch gebildet, daß unter Druck stehende Tinte aus einer in Schwingungen versetzten Düse gespritzt wird. Bei einem bestehenden Tintenstrahlschreiber mit elektrostatischer Ablenkung werden einzelne Tintentröpfchen entsprechend einer Bildinformation aufgeladen, und diese geladenen Tintentröpfchen werden aus ihrer Flugbahn durch Ablenkelektroden abgelenkt, während die Tintentröpfchen den Zwischenraum zwischen den Ablenkelektroden durchfliegen; unerwünschte Tintentröpfchen werden dabei von einem Auffangglied aufgefangen, so daß lediglich die nichtaufgefangenen Tintentröpfchen zu einer Aufzeichnungsfläche fliegen und auf dieser Aufzeichnungspunkte bilden.

Bei einem anderen bereits bestehenden Tintenstrahlschreiber mit elektromagnetischer Ablenkung wird die Tinte mit einem ferrpmagnetischen Stoff gemischt, und die Tintentröpfchen werden elektromagnetisch abgelenkt, während sie ein magnetisches Ablenkfeld durchfliegen.

Diese bereits bestehenden Tintenstrahlschreiber haben jedoch den Nachteil, daß sich in bezug auf die Töne und die Auflösung aufgezeichneter Bilder Einschränkungen ergeben und die Töne nicht genau und gleichmäßig wiedergegeben werden können, da die Größe der Tintentröpfchen im wesentlichen gleich bleibt. Ferner ist der Größenbereich von Zeichen eingeschränkt, die durch derartige Tintentröpfchen oder Aufzeichnungspunkte mit gleichbleibender Größe aufgezeichnet werden können, und wenn Zeichen mit größerer oder kleinerer Abmessung als dieser Bereich aufzuzeichnen sind, können die Aufzeichnungspunkte für eine naturgetreue Wiedergabe zu klein oder zu groß sein, so daß die Aufzeichnung nicht die gewünschte Auflösung hat.

Es ist nun bekannt, daß von dem aus einer Flüssigkeitsausspritz-Düse austretenden säulenartigen Flüssigkeitsstrahl große und kleine Tintentröpfchen abgetrennt werden können, wenn die Flüssigkeitsausspritz-Düse in mechanische Schwingungen versetzt wird (vgl. US-PS 33 34 351 und IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. ED-19, Nr. 4, April 1972, Seiten 584 bis 590).

Bisher wurde aber nicht daran gedacht, bei Vorrichtungen der eingangs genannten Art (vgl. US-PS 33 34 351) bewußt große und kleine Tintentröpfchen gleichzeitig zu erzeugen, da die kleinen Tintentröpfchen als nachteilig für die Aufzeichnung von Informationen angesehen wurden, was darauf beruht, daß bisher kleine Tintentröpfchen einerseits weder stabil erzeugt noch andererseits in ihrer Ablenkung stabil gesteuert werden konnten.

Die Größe der durch eine Flüssigkeitsausspritz-Düse gebildeten Flüssigkeitströpfchen hängt vom Radius der Düse ab. Um kleine Tintentröpfchen für eine hohe Auflösung zu erzielen, muß daher eine Düse mit kleinem Radius verwendet werden. Düsen mit kleinem Radius verstopfen aber leicht. Auch aus diesem Grund wurde