DE2459230C3

DE2459230C3 - Vorrichtung zum Ablenken von magnetisierbaren Tintentropfen in einem Tintenstrahldrucker

Info

Publication number: DE2459230C3
Application number: DE2459230A
Authority: DE
Inventors: Richard Lawrence East Scarsdale N.Y. Garwin (V.St.A.)
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1974-02-04
Filing date: 1974-12-14
Publication date: 1978-10-26
Also published as: FR2259646A1; BG25103A3; US3878518A; NL7500398A; DE2459230B2; BR7500709A; CA1014593A; IL46418A0; ES433657A1; GB1463772A; JPS50110528A; JPS552351B2; IT1027854B; FR2259646B1; CH573816A5; DE2459230A1; SE404560B; IL46418A; SE7500840L

Description

55

Die Erfindung geht von einer im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art einer Ablenkvorrichtung aus.

Bei Tintenstrahldruckern wird bekanntlich ein Strahl von Tinte unter Druck aus einer Düse ausgestoßen und durch periodische Unterbrechungen in einzelne Tropfen aufgelöst, die dann auf einen Aufzeichnungsträger auftreffen. Zum Erzielen einer guten Druckqualität ist es erforderlich, daß die Tropfen untereinander im wesentlichen gleiche Abstände aufweisen, gleiche Größe haben und mil einer großen Folgefrequenz, wie beispielsweise IO' pro Sekunde, erzeugt werden.

Bei untereinander gleichen Abständen ist es möglich, die Tropfen individuell auf den Aufzeichnungsträger /u richten oder vor dem Erreichen des Aufzeichnungsträgers abzulenkende nach dem zu druckenden Muster.

Es sind bereits verschiedene Typen von Ablenkvorrichtungen für die Verwendung in Tintenstrahldruckern bekanntgeworden. Die Größe der Ablenkur« eines Tropfens durch die Ablenkvorrichtung muß groß genug sein, um zu verhindern, daß der Tropfen den Aufzeichnungsträger erreichen kann. Wenn das zu druckende Muster erfordert, daß die Tropfen auf mehr als eine Stelle des Aufzeichnungsträgers gerichtet werden sollen, muß die Größe der Ablenkung veränderbar sein. Daraus ergibt sich, daß zum Erreichen der nötigen Ablenkung jedes einzelnen Tropfens ein relativ großer Energieaufwand erforderlich ist.

Bei einer vorgeschlagenen Ablenkvorrichtung (OS 23 40 120), in der die erforderliche Ablenkung den einzelnen aus einer ferroflüssigen Tinte bestehenden Tropfen auf einmal erteilt wird, ist es nötig, daß jeweils nur ein Tropfen innerhalb der Ablenkvorrichtung vorhanden ist. Die Ablenkvorrichtung besteht aus einem Elektromagneten, dessen Magnetkern Polschuhflächen aufweist, die einen nach beiden Seiten zu offenen, keilförmigen Spalt bilden, wobei die höchste Dichte des magnetischen Gradientenfeldes in der Nachbarschaft der am engsten beieinanderliegenden Teile der PoI-schuhflächen auftritt. Dieses Gradientenfeld bewirkt, daß die magnetischen, nicht vormagnetisierten Tintentropfen aus ihrer normalen Flugbahn heraus in diesen keilförmigen Spalt abgelenkt werden. Da nur ein einziger Tropfen innerhalb des die Ablenkung erzeugenden Elektromagneten sein darf, folgt, daß die Länge des Magnetkernes, in Flugrichtung gesehen, klein genug sein muß, d. h. der Magnetkern dünn genug sein muß, daß trotz einer relativ großen Tropfen-Folgefrequenz doch nur jeweils ein Tropfen innerhalb des Elektromagneten sich befindet. Das Erzielen <;ines ausreichend großen Ablenkwinkels mittels eines sehr dünnen Magnetkernes verlangt eine sehr große Magnetisierungsenergie. Falls die maximale Magnetisierungsfeldstärke wegen eintretender Sättigung limitiert ist, muß der Tropfenabstand vergrößert werden, um die Benutzung eines dickeren Magnetkernes zu gestatten. Außerdem muß genügend Zeit vorhanden sein, um die Größe des dem Ablenkelektromagneten zugeführten Steuersignals für jeden der Tropfen zu verändern. Daraus folgt, daß die maximale Druckgeschwindigkeit von der Strecke abhängt, welche die einzelnen Tropfen innerhalb des Ablenkelektromagneten zurücklegen müssen. Tatsächlich ist der Tropfenabstand immer ein kleines Vielfaches des Tropfendurchmessers, und die Dicke des Magnetkernes des Ablenkelektromagneten muß deshalb normalerweise etwa einen Tropfendurchmesser betragen. Die Stärke der Ablenkung der Tintentröpfchen und der Abstand der Düse vom Aufzeichnungsträger stehen in einem festen Verhältnis, d. h., daß bei geringer Ablenkung und großem Abstand das Tinlcntröpfchen an der gleichen Stelle des Aufzeichnungsträgers auftrifft wie umgekehrt.

Es ist die Aufgabe der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung, die Tintentröpfchen bei gleicher Energie für den Ablcnkmagneten stärker abzulenken, so daß bei einer Verkleinerung des Abstandes zwischen Aufzeichnungsträger und Düse die Abmessungen des Ablenkmagneten klein gehalten werden können.

Mil einer nach der Erfindung aufgebauten Vorrichtung IM eine höhere Drehgeschwindigkeit möglich, weil nur eine anfängliche, teilweise Ablenkung der ein/einen Tintentropfen /u erzeugen ist und hermich durch ein konstantes Magnetfeld die Ablenkung verstärkt wird. Infolge der Konstanz des Magnetfeldes dürfen zur gleichen Zeit mehrere Tropfen innerhalb des Verstärkers vorhanden sein und wird eine lineare oder gleichförmige Verstärkung der Ablenkung erzielt. Daraus resultiert (bei einer vorgegebenen Magnetisierungsenergie) der Vorteil der Verkürzung des von den Tintentropfen zurückzulegenden Weges und somit einer Verkürzung des Abstandes zwischen Spritzdüse und Aufzeichnungsträger

Weitere Merkmale der Erfindung sind den Unteran sprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von in den Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispielen beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Tintenstrahl-Druckers mit einer Vorrichtung zum Verstärken der Ablenkung der Tinten tropfen und

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform der Verstärkungsvorrichtung.

Fig. 1 zeigt ein Tinten-Reservoir 1. von welchem magnetisierbare Tinte unter Druck, beispielsweise 3... 4 bar, einer Düse 2 zugeführt wird. Ein Strahl 3 magnetisierbarer Tinte tritt aus einer Öffnung der Düse 2 aus. Dabei passiert der Strahl 3 eine Erreger-Vorrich tung 4, die so ausgebildet ist, daß sie den Strahl 3 in im wesentlichen gleich große und untereinander gleiche Abstände aufweisende Tropfen 5 aufbricht.

Als Erreger kann irgendeine der bereits bekannten Vorrichtung verwendet werden, wobei beispielsweise ein Wechselstromgenerator oder ein Impulsgenerator 6 benutzt wird, der die Spule der Erreger-Vorrichtung 4 mit Strom versorgt.

Nachdem der Strahl 3 in einzelne Tropfen aufgebrochen ist, passieren sämtliche Tropfen eine Ablenkeinheit 7, die mit einer Signalquelle 8 verbunden ist. Die Signalquelle 8 versorgt die Ablenkeinheit 7 mit Signalen, deren Parameter von den Eingabedaten abhängen, weiche der Signalquelle 8 zugeführt werden, um jeden der Tropfen 5 in Übereinstimmung mit dem gewünschten Musfer abzulenken, v/elches auf einem Aufzeichnungsträger 9 abgedruckt werden soll. Die Signalquelle 8 ist mit dem Impulsgenerator 6 synchronisiert, so daß der Ablenkeinheit 7 Signale zugeführt werden, wenn sich die Tropfen innerhalb der Ablenkeinheit 7 befinden.

Die Ablenkeinheit 7 ist so ausgebildet, daß sie jeden der aus dem Tintenstrahl 3 hervorgehenden Tropfen 5 ablenken kann. Die Wirkungsweise einer derartigen Ablenkeinheit ist eingangs in Verbindung mit OS 23 40 120 beschrieben. Die von dieser Ablenkeinheit erzeugte Ablenkung der Bahn eines jeden der Tropfen 5 ist eine anfängliche Ablenkung. Die Ablenkeinheit 7 verursacht selbstverständlich keine Ablenkung, wenn der Tropfen 5 auf praktisch horizontaler Bahn von der Erreger=Vorrichtung 4 zum Aufzeichnungsträger 9 fliegen soll. Nach dem Verlassen der Ablenkeinheit 7 passiert jeder der Tropfen 5 einen Verstärker 10. der von einem Eingang bis zu seinem Ausgang die l.iinge A aufweist.

Wie Fig. I zeigt, ist die Mitte der Ablenkeinheit 7 vom Eingang des Vers'ärkers 10 eine Distanz /.entfernt und eine Distanz M vom Ausgang der Erreger-Vorrichlung 4. Zur Veranschaulichung der Verhältnisse ist die Ablenkeinheit 7 sowohl vom Verstärker 10 als auch um der Erregir-Vorrichtung 4 sehr weit entfernt dargestellt, während die Ablenkeinheit 7 tatsächlich beulen eng benachbart ist. Beispielsweise kann die Länge A des Verstärkers 10 etwa hindertma! größer sein als die Längen L bzw. M.

Demnach legt jeder der Tropfen 5 die Strecke A in der Α-Richtung durch den Verstärker 10 zurück. Die < y- und z-Richtungen sind in der Fig. I angedeuiei Demnach erfolgt die Ablenkung der Tropfen 5 durch die Ablenkeinheit 7 in der z-Richtung, entweder aufwärts oder abwärts.

Der Verstärker 10 weist ein U-förmiges Joch 11 auf.

- r> das aus weichmagnetischem Material, wie beispielsweise weichem Eisen oder Ferrit, besteht In dem Joch 11 sind Permanent-Magneie 12 und 13 angeordnet, die aus harlmagnetischem Material bestehen und an gegenüberliegenden Seiten des Joches befestigt sind- Die

2u Magnete i'A und 13 haben Weicheisen-Polflächen 14 und 15. von denen eine ein Nordpol, die ^ndere ein Südpol ist.

Die Polflächen 14 und 15 haben eine zur Flugbahn des Strahls 3 symmetrische, konkave Form, wenn der Strahl Α-Richtung aus der Erreger-Vorrichtung 4 austritt. Wegen ihrer konkaven Form sind die Polflächen 14 und 15 bei z=0 am weitesten voneinander entfernt und sind sich an ihren oberen und unteren Enden am nächsten Aufgrund dieser Anordnung erzeugen die Polflächen 14

- jo und 15 ein magnetisches Feld im wesentlichen entlang

der y-Richtung, so daß das magnetische Feld zur Hauptsache in einer Ebene senkrecht zur Ebene, in welche die Ar-Richtung und die z-Richtung liegen, wirkt. Ferner hat das magnetische Feld wegen der konkaven Form der Polflächen 14 und 15 der Magnete 12 und 13 eine zunehmende Feldstärke gegen die Enden der Polflächen, obwohl es sich zur Hauptsache entlang der y-Achse erstreckt. Wenn der Tropfen 5 sich nicht in der z=0-Ebene bewegt, verursacht die zunehmende magnetische Feldstärke in der z-Richtung eine Beschleunigung des Tropfens 5 in der z-Richtung, in weicher der Tropfen 5 von der .v- Richtung abweicht.

Wenn der Tropfen am Eingang des Verstärkers 10 von der Ar-Richtung nach oben in z-Richtung abweicht.

dann verursacht die Zunahme der Feldstärke gegen die oberen Enden der Polflächen 14 und 15 eine lineare oder gleichförmige Verstärkung der Ablenkungen des Tropfens 5 in Aufwärtsichtung von dem Moment an. in dem der Tropfen in den Verstärker 10 eintritt und während seiner gesamten Bewegung durch den Verstärker 10 in der .v-Richtung. Das gleiche gilt für den Fall, daß der Tropfen 5 durch die Ablenkeinheit 7 so abgelenkt worden ist. daG er in z-Richtung unterhalb der α Ric'itung in den Verstärker 10 eintritt, wobei dann die Zunahme der Feldstärke gegen die unteren Enden der Polflächen 14 und i5 eine Verstärkung der Ablenkung des Tropfens in der Richtung nach abwärts verursacht, welche Verstärkung beginnt, sobald der Tropfen in den Verstärker 10 eintritt, und die während seiner gesamten

bo Bewegung durch den Verstärker 10 in der Α-Richtung andauert.

Due anfängliche Ablenkung des Tropfens 5 in z-Richtung. aufwärts oder abwärts, zur Zeit des Eintritts des Tropfens 5 in den Verstärker 10. die magnetische

b5 Feldstärke, der Ein""ittswinkel des Tropfens 5 in den Verstärker 10 (d. h. die Neigung seiner Bahn), die Länge A des Verstärkers 10 und die Winkel-Versiärkuna gehen als Parameter in die Verstärkung der Ablenkung

des Tropfens 5 durch ucn Verstärker 10 ein. Wenn dem Tropfen keine anfängliche Ablenkung erteilt worden ist und demnach kein Eintritts» inkcl vorhanden ist. uiiut dem der Tropfon 5 in den Verstärker 10 eintritt. d;inn isi dem tropfen bis zu seinem Austritt aus dem Verstärker auch keine weitere Ablenkung zuteil geworden.

Nach dem Verlassen ties Verstärkers 10 Helfen die Tropfen 5 entweder auf den Aufzeichnungsträger 9 auf oiler fallen in eine Auffangvorrichtung 16. von welcher sie dem Tinten-Reservoir I wieder zugeführt werden. In der Fig. I ist dargestellt, w ie die Tropfen ΐ auf den sich ■ ι iti Inks nach rechts bewegenden Aufzeichnungsträger 4 ,iii'M-i'lfen. um den Bi ich si a be η ff zu formen, was durch ■;< ι:··μ. Incdlichc Ablenkungen der μ ι sehiedenen Imp '■: ii erlolgt.

\pstalt einen Buchstaben zu formen, können die I iipfen beispielsweise auch so abgelenkt werden, daß -.;.· entweder in die Auffangvorrichtung 16 fallen oder in ■.■Richtung auf den .Aufzeichnungsträger 9 auflreflcn. Dabei haben the Tropfen keinen Winkel zur /-Richtung oiler aber alle den gleichen, so dall man in einfacher Weise die Operationen »Drucken« und »Nicht-Druk ken« erhält.

Da das magnetische IeIiI zwischen den l'olflächen 14 und Ii statisch ist. übt es immer die gleiche magnetische Kraft auf sämtliche Tropfen aus. die sich an der gleichen Stelle in \-Richtung befinden und die gleiche Auslenkung in /-Richtung haben. Daher kann mehr als ein Tropfen 5 gleichzeitig im Verstärker 10 vorhanden sein, und doch können sämtliche Tropfen ihre individuellen Flugbahnen haben, und ihre Ablenkungen können indiv iduell verstärkt werden.

Demnach ist der minimale Tropfenabstand nur durch die länge der Ablenkeinheit 7 gegeben und nicht durch die Länge des Verstärkers 10. da die Geschwindigkeit so eingestellt sein muli daß mit Sicherheil jeweils nur ein Tropfen 5 innerhalb der Ablenkeinheit 7 vorhanden ist. Daher ist die maximale Tropfen-Folgefrequenz, nicht mehr so eingeschränkt durch die Länge der Ablenkeinheit 7. die bei Anwendung des vorliegenden F.rfindungs-L-idankens relativ kurz sein kann, im Vergleich mit vorbekannten Ablenkmitteln, welche die gesamte Ablenkung eines Tropfens zu erzeugen hatten.

Da ferner nur eine anfängliche Ablenkung der Iroplen durch die Ablenkeinheit 7 aufgebracht werden muli, isi bei gleichem Abstand zwischen Düse und Aufzeichnungsträger die hierfür auszuvvendende Energie w esentlich kleiner, als w enn die gesamte Ablenkung durch die Ablenkeinheit 7 erzeugt werden müßte. Die Permanentmagnete 12 und 13 verbrauchen selbstverständlich keine Leistung.

Obwohl im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Lrfindung Permanentmagnete 12 und 13 verwendet werden, ist es auch möglich, mittels einer in dem Verstärker 10 angeordneten stromdurchflossenen Spule ein magnetisches Feld zu erzeugen. Eine derartige Anordnung würde zwar Leistung verbrauchen, jedoch w esentlich weniger als die von einer Ablenkeinheit verbrauchte Leistung, welche die Gesamtablenkung der Tropfen zu erzeugen hätte, da eine derartige Ablenkeinheit für jeden einzelnen Tropfen ein- und ausgeschaltet werden müßte. Dadurch wird der Leistungsverbrauch siark vergrößert.

F i g. 2 zeigt einen Verstärker 17. der an Stelle des Verstärkers 10 im Tintenstrahl Drucker der Fig. 1 verwendet werden kann. Der Verstärker 17 weist ein U-förniigcs |och 18 auf. das aus dem gleichen Material w ie das joch 11 hergestellt sein kann und das an seinem oberen Schenkel 19 einen Permanentmagneten 20 und einen Permaiicnlinairnelen 21 an seinem linieren Schenkel 22 tragt. Die Magnele 20 und 21 bestehen aus harimageliscliem MaleriaI.

Der Magnet 20 weist ein Wcicheisen-Polstück 23 auf und der Magnet 21 ein Polstück 24. Eines der Polstücke 23, 24 ist der Nordpol, das andere der Südpol.

Die Polslücke 23 und 24 haben eine konvexe Form: sie sind symmetrisch zur Flugbahn der Tropfen 5. wenn diese in \-Richtung aus der Erreger-Vorrichtung 4 auftreten. Aufgrund ihrer konvexen Form erzeugen die Polslücke 23 und 24 ein magnetisches Feld zwischen sich, das sich hauptsächlich in der /Richtung erstreckt. ■.Ι h.. das Feld wirkt vorweigend in der Ebene, in welcher die /Richtung liegt.

Die Polstücke 23 und 24 haben in /Richtung gleiche Abstände von der ν Achse. Dementsprechend wird ein m /Richtung oberhalb der χ-Achse in den Verstärker 17 eintretender Tropfen durch das M:'"iielfeld in Richtung auf das Polstuck 23 bewegt. Fn!s;noilit wird ein in /Richtung unterhalb der ν Achse in den Verstärker 17 eintretender l'ropfen in Richtung auf das Polstück 24 bewegt.

Die Polstücke 23 und 24 des Verstärkers 17 müssen so ausgerichtet sein, daß sie senkrecht zu einer Linie entlang der x-Richtung kleinsten Abstand aufweisen. Das garantiert, daß keine Ablenkung eines Tropfens 5 während des Durchgangs durch den Verstärker 17 auftriifi. wenn der betreffende Tropfen vor dem Eintritt in den Verstärker 17 durch die Ablenkeinheit 7 noch nicht abgelenkt war. Ls ist deshalb erforderlich, dall die !'"knicke 23 und 24 bezuglich des von der Düse 2 ausgehenden Strahls 3 genau ausgerichtet sind.

Beim Fluge durch den Verstärker 17 sind die Tropfen 5 einem statischen magnetischen Feld ausgesetzt. Bei gleicher Länge Λ des Verstärkers 17 und bei gleichstarkem Magnetfeld ergitbt sich die gleiche Verstärkung der Ablenkung der Tropfen 5 wie beim Verstärker 10.

Wie bereits in Zusammenhang mit dem Verstärker 10 erwähnt, können die Permanentmagnete 19 und 20 auch durch eine Spule ersetzt werden, die auf dem |och 18 des Verstärkers 17 angeordnet wird.

Im folgenden wird an einem Beispiel ausgeführt, daß das Magnetfeld, wenn es sich zur Hauptsache entlang der /Achse erstreckt, wie das für den Verstärker 17 in F i g. 2 vorausgesetzt ist. genügend Kraft hat, um eine lineare Verstärkung der Ablenkung der Tropfen 5 hervorzurufen, falls diese Tropfen durch die Ablenkeinheit 7 bereits auf eine bestimmte Bahn abgelerkt worden sind. Wenn F, die Kraft bezeichnet, welche au! einen Tropfen 5 wirkt, wenn das Magnetfeld entlang der /Achse wirkt, ergibt sich

F. = Jt' z,

worin A' eine Konstante und ζ den Abstand de« Tropfens in z-Richtung von der v-Achse während seinei Bewegung durch das Magnetfeld bedeuten.

d H
"ⁿ Wenn -■=- die Anderungsgeschwindigkeit des Ma

gnetfeldes H entlang der z-Richtung bezeichnet und ι das magnetische Moment des Tropfens 5 an irgendeinem Punkt ζ entlang der z-Achse. dann geht Gleichung es (l)überin

F. = u

άΗ
~dT

Die magnetische I eldstiirkc // ;in einer beliebigen S ι c Ik· des I eldcs in /Richtung ist:

H = W_n [

I₊

worin //μ clic M;iiisehe Feldstärke entlang der x-Achse. / w ie in (^;! Hchung (I) ilen jeweiligen Ort des Tropfens 5 und / eine Konstante des betreffenden Magnetfeldes bedcuien. welche eiw a dem halben Abstand der vAchsc von dem ihr niiehsien l'iinkl der Polstüeke 23, 24 einspricht. Die erste Ableitung der Gleichung (J) nach / _cr„j_Dl.

^d//

^2:

f,

Die im irgendeinem funkt / auf den Tropfen wirkende Kraft ist auch abhängig von seiner Müsse sowie von seiner Beschleunigung /). also

F₁ = m/i

(5)

oLlÄl

so reduziert sich Gleichung (12) auf

d²z

in

Die Losung der Gleichung (14) ist
-- = "c" + he-",

(13)

(15)

worin </, fr und c Konstanten sind.

Die zweite Ableitung von Gleichung (I 5) nach χ er-8

2»

(16)

Die Gleichung (5) kann auch geschrieben werden als

25

worin / die /weite Ableitung von / nach der Zeit bedeutet.d. h.dic Beschleunigung Λίη /Richtung. jo

Durch Einsetzen von Gleichung (2) für F, in

Gleichung (6) und mit r— . worin rdas magnetische

Moment je Masseneinheit des Tropfens ist, um die Magnetisierungsdichte des Tropfens /u charaktcrisic- jj ren. ergibt sich

Die Beziehung zwischen der Zeit / und dem Abstand in v-RichUing ist

Die rechte Seite der Gleichung (16) wird nun ir Gleichung (14) eingesetzt, und Gleichung (15) wird für ; inGleichung(l4)eingcset/t.sodaß

df =

(8)

worin ι die konstante Geschwindigkeit des Tropfens 5 in v-Richtung ist. Daraus folgt für die Bahn des Tropfens:

(9)

₅₀

Wird Gleichung (9) zweimal auf 7, angewandt, so ergibt sich

d.r²

<jQ\

55

und durch Einsetzen von Gleichung(lO) in Gleichung(7) erhält man

= k(ic'^x + kbc~

(17)

Die Auflösung der Gleichung (17) nach c ergibt

Mit Gleichung (18) und ?(ü), bedeutend den Ort de.¹ Tropfens in z-Richtung beim Eintritt in das Magnetfelc des Verstärkers 17, mit der Neigung .z'(O) der Flugbahr des Tropfens beim Eintritt in das Feld, wobei dei Tropfen im Abstand L vom Magnetfeld bereits aul seiner Bahn war, so daß der Abstand, in dem dei Tropfen 5 seine Bahn beginnt - L ist, weil entgegenge setzt zur Flugrichtung, so ergibt sich als Lösung füt Gleichung (15) mit v = 0 (Ort des Eintritts des Tropfen? in das Magnetfeld des Verstärkers):

r(0) = a + b.

(19)

Wenn sich /. bis zur Mitte der Ablenkeinheit 7 erstreckt, erhält man das Mittel der dem Tropfen erteilten Ablenkung.

Da/^(0) die Bahnneigung an der Stelle A = O ist. ergibt sich

(20)

wobei z=z{0). An der Stelle x—0 ist die Bahnneigung z'(O) definiert als Tangens des Winkels der Tropfenbahn, wenn der Tropfen sich weiterbewegt hat. von dem Ort. an dem seine Ablenkung durch die Ablenkeinheit 7 begonnen hat, bis zu seinem Eintritt in das Magnetfeld des Verstärkers, so daß

Einsetzen der rechten Seite von Gleichung (4) in Gleichung (11) führt zu

(21)

(22)

ίο

Durch Einsetzen von Gleichung (15) tin Stelle von /(0) in Gleichung(20) nach Ableitung nach verhält man

z'(ü) = aie" + ehe'"

(23) Da - ix ''·' wegen des negativen Exponenten sehr klein ist. kann man es vernachlässigen. Durch f-!inset/.en der Gleichung (32) in Gleichung (33) ergibt sich dann:

und durch Einsetzen von Gleichung (15) für Af)) in Gleichung (22) und Gleichung (23) für /(0) in Gleichung (22):

Lcae" - Lebe-'" = Me" + hc~" . (24) Auflösung von Gleichung (24) mit χ = 0 ergibt

L c (M - h) = a + h (25)

und die Auflösung von Gleichung (25) nach h Lc - \

z'(A) = tief.

(34)

ίο Da /. sehr viel kleiner als A ist. ist auch l.e entsprechend kleiner als 4t·. Daher ist auch /. c· viel kleiner als In /"und kleiner als I.

Bei v = 0 wird Gleichung (2J)

/.'(0) = cn - cb.

(35)

I)

Lc + 1

(26) In Gleichung (26) kann l.c vernachlässigt werden. ''·! es klein gegen I ist. so daß b angenähert gleich — η ist. Setzt man dieses Ergebnis in Gleichung (35) ein. erhält

2(1

Setzt man dieses Ergebnis in Gleichung (19) ein. erhält man

Die Auflösung der Gleichung (27) nach μ ergibt a = Z(O) ^Lf± ' . (28)

Wenn die Gleichung (25) nach aufgelöst wird und in Gleichung (28) eingesetzt wird, ergibt deren Auflösung nach b

oder

(36)

(37)

Gleichung (37) in Gleichung (34) eingesetzt ergib!

Mit Gleichung (30)

z(A) = F
ergibt sich für Gleichung (38)

2Lc

Wenn /(A) die Bahnneigung am Ausgang des .

Verstärkers 17 bedeutet und F die Winkelverstärkung ^{und damlt} im Magnetfeld des Verstärkers, so ist 4-,

F =

z¹ (A) z'(0)

(30) _{F =} I .

(38)

(39)

(40)

(41)

Wenn eine Winkelverstärkung von fünf gewünscht

das heißt, die Winkelvcrstärkung ist das Verhältnis der 50 wird (F= 5), ergibt sich aus Gleichung (41) A= 10 und mit Neigung der Tropfbahn am Ausgang zu derjenigen am Gleichung(31)
Eingang des Verstärkers.

Da c und A für ein bestimmtes Magnetfeld konstant _ca = In 10 ,

sind (c=k\). kann die Konstante /"definiert werden als

55 also In/ = cm (31)

cA = 2. 3 . (42)

f = e~

(32)

(,0 Bei einer Verstärkerlänge von A = I cm wird c=2.3

und damit Jt=5.3, da Ar=C².

Da A den Ort des Tropfens in x-Richtung am Ende Mit Z=0.2cm, v=2 ■ 10^Jcm/s und r=40 elektro-

seines Durchgangs durch den Verstärker 17 bedeutet magnetische Einheiten pro Gramm Masse des Tropfens

(/\ = Länge des Verstärkers), kann die Neigung der ergibt sich für die Lösung der Gleichung (13) nach H_n
Tropfenbahn an der Stelle x = A durch Ableitung der _b5
Gleichung (15) nach at erhalten werden:

z(A) = c(as^cA -

(33)

H₀ = k i² Z¹ _ 5,3-4- IQ⁶ 0,04
2r ~ 2-40

= 10*Gauß.

Wenn die Länge Λ des Verstärkers auf 2 cm erhöht wird, erniedrigt sich die erforderliche Feldstärke mil //„ = 2.5 · 10'Gauß.

Heide Werte für die Verstärkerlänge A sind ohne weiteres realisierbar, desgleichen die entsprechenden Feldstärken, die eine angemessene Verstärkung der Ablenkung der Tropfenbahn gestatten.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt bei gleichem Abstand zwischen Düse und Aufzeichnungsträger in der Verringerung des Energiebedarfs für die Ablenkung eines magnctisierbaren Tintentropfens. Ein weilerer Vorteil ist die Erhöhung der Drehgeschwindigkeit bei Tintenstrahl-Druckern, die mit magnetisierbarer Tinte arbeiten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

t. Vorrichtung zum Ablenken von magnetisierbarer jedoch nicht vormagnetisierten Tintentröpfchen in einer Ablenkvorrichtung in einem Tintenstrahldrucker, bei dem ein steuerbarer Ablenkmagnet mit unterschiedlicher magnetischer Flußdichte im Luftspalt vorgesehen ist, durch dessen Luftspalt die Flugbahn der Tintentröpfchen verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ablenkmagnet (7) und einem Aufzeichnungsträger (9) bzw. einer Auffangvorrichtung (16) für zum Schreiben nicht benötigte Tintentröpfchen (5) ein weiterer Magnet (10 bzw. 17) mit einem konstanten Magnetfeld vorgesehen ist, der so angeordnet bzw. ausgebildet ist, daß sich seine Wirkung auf nicht durch den Ablenkmagnet (7) abgelenkte Tintentröpfchen (5) aufhebt und seine Wirkung auf abgelenkte Tintentröpfchen (5) abhängig von ihrer Ablenkung zunimmt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ein konstantes Magnetfeld erzeugende Magnet (12,13 bzw. 20,21) aus zwei auf den Schenkeln eines U-förmigen Joches (11 bzw. 18) angeordneten Permanentmagneten (12, 13 bzw. 20, 21) besteht, deren Polflächen (14, 15 bzw. 23, 24) symmetrisch zum unabgelenkten Strahl (3) der Tropfen (5) ausgerichtet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn- jo zeichnet, daß die Polflächen (14,15) der Permanentmagnete (12,13) konkav ausgebildet sind und ihren größten gegenseitigec Abstand entlang der Flugbahn des unabgelenkten Strahls (3) der Tropfen (5) aufweisen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polflächen (23,24) der Permanentmagnete (20, 21) konvex ausgebildet sind und ihren kleinsten gegenseitigen Abstand entlang der Flugbahn der unabgelenkten Tropfen (5) haben.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polflächen (14,15) der Permanentmagnete (12, 13) vertikal angeordnet sind, so daC· ihre oberen und unteren Kanten sich am nächsten sind, und daß der unabgelenkte Tropfenstrahl (3) eine horizontale Flugbahn hat.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß statt der Permanentmagente (12, 13 bzw. 20, 21) das U-förmige Loch (11 bzw. 18) von einer stromdurchflossenen Spule umgeben ist.