DE60025320T2

DE60025320T2 - Tintenstrahldrucker und Druckverfahren

Info

Publication number: DE60025320T2
Application number: DE2000625320
Authority: DE
Inventors: Stωphane Vago
Original assignee: Imaje SA
Current assignee: Markem Imaje SAS
Priority date: 1999-10-15
Filing date: 2000-10-12
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2020-10-13
Also published as: DE60025320D1; ES2254117T3; EP1092542B1; FR2799688B1; CN1170677C; EP1092542A1; CN1293111A; FR2799688A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet von Druckern mit kontinuierlichem Tintenstrahl. Sie betrifft auch ein selektives Ausstoßverfahren von Teilen eines leitenden Flüssigkeitsstrahls, und insbesondere auf ein Druckverfahren mittels kontinuierlichem Tintenstrahl. Das Verfahren und der Drucker gemäß der vorliegenden Erfindung können insbesondere auf allen industriellen Gebieten eingesetzt werden, die mit dem Schreiben, Markieren, Codieren, Adressieren und Decodieren auf industriellem Gebiet verbunden sind.
Im derzeitigen Stand der Technik gibt es zwei grundlegende Drucktechnologien mittels kontinuierlichem Tintenstrahl. Es handelt sich um die Technik des kontinuierlichen abgelenkten Tintenstrahls bzw. um die Technik des binären kontinuierlichen Tintenstrahls.
Die typische Funktionsweise eines kontinuierlichen Tintenstrahldruckers kann wie folgt beschrieben werden. Unter Druck gehaltene, elektrisch leitende Tinte tritt aus einer kalibrierten Düse aus. Unter der Einwirkung einer periodischen Stimulierungsvorrichtung wird der so gebildete Tintenstrahl in regelmäßigen zeitlichen Intervallen an einem eindeutigen Punkt im Raum aufgebrochen. Stromauf des Aufbrechpunkts des Strahls wird der kontinuierliche Strahl in eine Abfolge von identischen und regelmäßig beabstandeten Tintentröpfchen umgewandelt. In der Nachbarschaft des Aufbrechpunkts ist eine Elektrodengruppe angeordnet, deren gemeinhin anerkannte Funktion es ist, auf selektive Weise auf jedes Tröpfchen des Strahls eine vorbestimmte elektrische Ladungsmenge zu übertragen.
Die Gesamtheit der so auf selektive Weise geladenen Tröpfchen durchquert anschließend eine zweite Elektrodenanordnung, an der ein konstantes elektrisches Feld herrscht, welches die Flugbahn der geladenen Tröpfchen modifiziert.
Nach einer ersten Variante des Druckers mit kontinuierlichem abgelenktem Strahl ist die auf die Tröpfchen des Strahls übertragene Ladungsmenge variabel. Jedes Tröpfchen nimmt während des Durchgangs durch die zweite Elektrodenanordnung mit konstantem Feld eine mit der elektrischen Ladung, die ihm vorher zugewiesen wurde, zunehmende Ablenkung auf und wird auf einen präzisen Punkt des Druckträgers hin ausgerichtet. Diese Technologie ermöglicht dank dieser mehrfachen Ablenkniveaus, dass eine einzige Düse segmentweise oder teilbildweise – Punktlinie einer gegebenen Höhe – die Gesamtheit eines Motivs druckt. Der Übergang von einem Segment zum anderen erfolgt durch die kontinuierliche Verschiebung senkrecht zu dem Segment des Trägers in Bezug auf den Druckkopf.
Die zweite Variante ist die des binären kontinuierlichen Strahls. Diese Technik unterscheidet sich hauptsächlich von der vorangehenden durch die Tatsache, dass das Ladungsniveau der Tröpfchen binär ist. Bei einem Durchgang durch die Ablenkelektroden werden die Tröpfchen auf gleichmäßige Weise abgelenkt oder nicht abgelenkt, je nach der Ladung, die sie aufgenommen haben. Der Druck von Zeichen oder Motiven erfordert also allgemein die Verwendung von Mehrdüsen-Druckköpfen, wobei der Achsabstand bzw. Reihenabstand der Öffnungen mit demjenigen der Auftreffstellen auf dem Druckträger koinzidiert. Es ist anzumerken, dass die allgemein zum Druck bestimmten Tröpfchen die nicht-abgelenkten Tröpfchen sind, das heißt, deren binärer Ladungspegel gleich Null ist. Bei den beiden Technologien, derjenigen des abgelenkten kontinuierlichen Strahls und derjenigen des binären kontinuierlichen Strahls wird die Tinte, die nicht zur Beaufschlagung des Trägers verwendet wird, zu einer Rinne oder einer Rückgewinnungseinrichtung von nicht verwendeter Tinte geleitet und in einen Tintenkreis so zurückgeführt, dass sie zu den Druckdüsen zurückkehrt.
Ein Verfahren zum Aufbrechen des Tröpfchenstrahls ist beispielsweise in einem Patent mit der Nummer US-A-4220958, dessen Erfinder Mr. CROWLEY ist, sehr gut beschrieben. Gemäß dem von CROWLEY beschriebenen Verfahren passiert der leitende Tintenstrahl Elektroden, die periodisch auf ein relativ hohes. Potential gebracht werden. Unter der Wirkung dieser Elektroden lädt sich der Tintenstrahl auf. Die Ladungen werden von den Elektroden angezogen, so dass eine Transversalkraft zum Strahl die Oberfläche des Strahls verformt. Die Strahlgeschwindigkeit und die Transversalbewegung der Oberfläche des Strahls werden kombiniert, damit in einem bestimmten Abstand von den Elektroden der Strahl in eine Abfolge von Tröpfchen aufbricht.
In der Beschreibung des Standes der Technik seiner Erfindung zitiert CROWLEY ein Patent von Richard G. Sweet mit der Nummer US-A-3596275. Gemäß diesem Zitat ist ein wichtiger Punkt bei einem Tintenstrahldrucker die Erzeugung von Tröpfchen. Es wird bevorzugt, dass die Tröpfchen mit einer feststehenden Frequenz bei konstanter Masse und Geschwindigkeit erzeugt werden. Um diese Zielsetzung zu erreichen, offenbart SWEET drei Techniken, die in den
1, 2 und 10 seines Patents dargestellt sind. Gemäß einer ersten Technik werden die Tintenausstoßdüsen in Vibration versetzt. Gemäß einer zweiten Technik wird der Flüssigkeitsstrahl elektro-hydrodynamisch mit einem elektrohydrodynamischen Erreger (EHD) erregt. Eine dritte Technik besteht darin, die Flüssigkeit auf Höhe der Düse mit unterschiedlichem Druck zu beaufschlagen, und zwar mittels eines in einen Zuführhohlraum der Düse eingesetztem piezoelektrischen Kristalls. Diese letztere Technik ist in der Literatur vorherrschend und wird beispielsweise in der IBM-6640-Maschine (eingetragene Marke) verwendet.
Hinsichtlich dieses Standes betrifft die Erfindung von CROWLEY einen elektro-hydrodynamischen Erreger, in dem die Länge der von dem Tintenstrahl durchquerten Elektroden gleich der Hälfte des Abstands zwischen den Tröpfchen ist.
Ein weiteres Stimulierungsverfahrens des Tintenstrahls für dessen Umwandlung in Tröpfchen ist beispielsweise im Patent US-A-4638328 in Namen von DRAKE et al. beschrieben. Es handelt sich dabei um eine Aktivierung durch hitzebeständige Elemente.
Das Dokument EP 0949077 zeigt ein Beispiel dieses Druckertyps.
Eine zweite Druckerfamilie mittels Tintenausstoß, die als Tröpfchenausstoß nach Bedarf bezeichnet wird, wird hauptsächlich bei Bürodruckern eingesetzt. Es handelt sich dabei um das Drucken eines Texts oder von graphischen Motiven in Farben auf Papier- oder Kunststoffträgern. Im Gegensatz zum Druck durch kontinuierlichen Strahl erzeugen die Technologien mit Tröpfchenerzeugung nach Bedarf direkt lediglich die Tintentröpfchen, die wirklich zum Druck der gewünschten Motive notwendig sind. Man findet also weder eine Elektrode noch eine Tintenrückführrinne zwischen der Austrittsseite einer Düse und dem Druckträger. Die Bedarfströpfchendrucker sind obligatorisch Mehrdüsenmaschinen und erfordern einen Aktuator zum Ausstoß von Tinte durch eine Öffnung.
Die von diesen Druckern gebotene Punktdichte in der Größenordnung von 600 Punkten pro Inch ergibt sich aus der Verwendung von Materialien und Herstellungstechniken, die für die Mikroelektronikindustrie entwickelt wurden.
Auf dem Gebiet des industriellen Drucks übersteigen die Leistungen der Druckköpfe durch kontinuierlichen Tintenstrahl die Kapazitäten von Modellen mit Bedarfströpfchen. Erstere bieten:

– eine breitere Palette verwendbarer Tinten und infolgedessen eine größere Vielfalt von bedruckbaren Trägern,
– eine höhere Tröpfchenausstoßfrequenz und damit eine erhöhte Druckgeschwindigkeit (etwa 100 kHz und einige Meter pro Sekunde gegenüber etwa 10 kHz und einige Zentimeter pro Sekunde),
– einen Druckabstand von der Unterseite des Druckkopfs bis zur Oberseite des Trägers (etwa 15 Millimeter gegenüber 1 Millimeter).

Die Einfachheit der Konzeption der Bedarfströpfchen-Druckköpfe findet sich nicht bei den Mehrdüsendruckern mit kontinuierlichem binären Strahl. Die für die Ladung der Tröpfchen jedes Strahls bestimmten Elektroden müssen individuell mit der Frequenz der Tröpfchenbildung und mit Spannungspegeln, die 350 Volt erreichen können, individuell gesteuert werden. Die Herstellung und die Nebeneinanderstellung mit einer sehr feinen Teilung der Gesamtheit der Düsen und der Elektroden eines Druckkopfs führen dabei zu größeren Problemen:

• der Herstellung und der Kosten: die Vielzahl von elektronischen Schaltungen mit hoher Spannung, die mit den Ladeelektroden verbunden sind, und die Vielzahl ebendieser Ladeelektroden führen zu einer komplexen und kostspieligen elektronischen Steuerung,
• der Anwendung und der Leistung: die sehr dichte Hochspannungsverbindung in Nähe des Strahls führt zu unerwünschten Diaphonien bzw. Nebensprechstörungen, der Auswirkung auf die Druckqualität nur durch eine Verringerung der Verwendungsrate der Tröpfchen und folglich eine Verringerung der Druckgeschwindigkeit und/oder eine verringerte Auflösung begrenzt werden kann.

Das Patent US-4230558 (Fulwyler, 1980) beschreibt eine Verteilungsvorrichtung biologischer Zellen, die auf der bedarfsweisen Erzeugung eines Tröpfchens in einem kontinuierlichen Fluidstrahl beruht. Im Funktionsverlauf nimmt das Tröpfchen das Aussehen einer Aufeinanderfolge isolierter Tröpfchen an, die von Fluidstücken variabler Längen umrahmt ist.
Diese "intermittierende" Situation des Strahls wird von einem elektro-hydrodynamischen Aktuator (einer auf Hochspannung gebrachten Elektrode) oder von einer externen, auf den Strahl gerichteten Wärmequelle (Laser) hergestellt. Weitere Informationen über die EHD-Stimulierung und die intermittierende Stimulierung eines Strahls finden sich in dem US-Patent 4220958 (J. M. Crowley) sowie in einem Artikel von D. W. Hrdina und J. M. Crowley (IEEE-Transactions on Industry Applications, Vol. 25, Nr. 4, Juli/August 1989 mit dem Titel "Drop-on-demand Operation of Continuous Jets Using EHD Techniques" (Seiten 705–710)).
Bei der von Fulwyler vorgeschlagenen Vorrichtung wird die Tröpfchenerzeugung von einem spezifischen Erfassungssystem so ausgelöst, dass jedes dieser Tröpfchen die biologische Substanz enthält, die isoliert werden muss. Die eigentliche Sortierung bzw. Verteilung erfolgt durch ein Verfahren, das ähnlich dem bei einem Drucker mit kontinuierlichem Strahl eingesetzten ist:

– eine in geeigneter Weise mit dem Stimulierungsaktuator synchronisierte Elektrode wird beim Loslösen jedes der zu verteilenden Tröpfchen aktiviert und induziert an diesen eine elektrische Lademenge; es ist wichtig anzumerken, dass die Stabilität und die Wiederholbarkeit des Ladeprozesses eines präzise Abfolgesteuerung bei der Bildung eines Tröpfchens erfordert: das Loslösen des stromab des Tröpfchens befindlichen (Tinten-)Teilstücks muss demjenigen des stromauf des Tröpfchens befindlichen Teilstücks vorangehen,
– der Durchgang des Fluidstrahls durch ein konstantes elektrisches Feld gestattet anschließend die Differenzierung der Flugbahn der Tröpfchen, die eine Ablenkung erfahren, von denjenigen der nicht verwendeten Fluid-Teilstücke.

Die Anwendung dieser Sortiertechnik auf dem Gebiet des Tintenstrahldrucks ist zwar möglich, würde aber in der in dem zitierten Patent beschriebenen Form absolut keinen Vorteil gegenüber der üblichen Funktionsweise bieten. Insbesondere macht es die Erweiterung dieser Drucktechnik für Mehrstrahldüsen unerlässlich, über individuelle Lademittel für die auf der Basis der Strahlen jeder der Düsen gebildeten Tröpfchen zu verfügen.
Abriss der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Vorteile der Technologie des kontinuierlichen Strahls zu bewahren und sie gleichzeitig mit bestimmten Vorteilen der Bedarfströpfchentechnik zu kombinieren.
Die Erfindung betrifft ein Ausschalten des individuellen Elektrodensatzes zur Ladung der Tröpfchen sowie des zugeordneten Steuerkreises dieses individuellen Elektrodensatzes. Sie betrifft auch eine Ausschaltung der Diaphonie bzw. des störenden Nebensprechens zwischen den verschiedenen Strahlen ein- und desselben Druckkopfs. Wie zu ersehen ist, wird gemäß der vorbekannten Technik der Tintenstrahl unter Druck in eine Abfolge von Tröpfchen unterteilt. Die Aufteilung der Tröpfchen, welche den Träger bedrucken sollen, wird stromab des Punkts, an dem sich die Tröpfchen bilden, dem sogenannten Aufbrechpunkt, durch eine Elektrodenanordnung vorgenommen. Es ist diese individuelle Elektrodenanordnung für jede der Düsen, die einerseits die Komplexität der Herstellung und andererseits Diaphonie-Probleme schafft.
Das Aussortieren der auf den Träger oder zu einer Rückführrinne abzulenkenden Tröpfchen wird in Abhängigkeit von den Daten durchgeführt, die von einer allgemein digitalen Dateneinheit kommen und die das zu druckende Motiv definieren.
Gemäß einer ersten wichtigen Eigenschaft der Erfindung werden die das zu druckende Motiv definierenden digitalen Daten nicht mehr stromab der Tröpfchenbildung eingesetzt, sondern stromauf. Es sind diese Daten, welche die Tröpfchenbildung festlegen oder nicht. Auf diese Weise wird gemäß der Erfindung der Tintenstrahl einer Düse nicht mehr in eine Abfolge von Tröpfchen aufgeteilt, sondern in eine Abfolge von (Tinten-)Teilstücken und von (Tinten-)Tröpfchen.
Stromab des Aufbrechpunkts des Strahls angeordnete Elektroden lenken die Teilstücke und nicht die Tröpfchen, wie in dem Fulwyler-Patent, zu den Rückführrinnen hin ab. Hingegen sind diese Ablenkelektroden ohne Einfluss auf die Flugbahn der Tröpfchen, die ihrerseits auf den Träger auftreffen. So bezieht sich der Druck auf einen Tintenstrahldrucker, der umfasst:
eine Druckdüse, die einen Tintenstrahl unter Druck entlang einer Düsenachse ausstößt,

– Mittel zur Bildung von Tintentröpfchen, die auf den von der Düse ausgestoßenen Strahl durch Aufbrechen des Strahls in einem vorbestimmten axialen Abstand zur Düse einwirkt,
– Mittel zur Zurückgewinnung von Tinte, die nicht von einem Druckträger aufgenommen wird,
– einen Speicher zur Speicherung von digitalen Daten, welche zusammen ein Druckmotiv darstellen,
– Mittel zur Steuerung des Drucks mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Eingang mit dem Speicher gekoppelt ist, um sequentiell mindestens einen Teil der zusammen ein zu druckendes Motiv darstellenden digitalen Daten zu empfangen,

Wenn der Druckkopf mehrdüsig ist, was allgemein bei Druckern mit kontinuierlichem binärem Strahl der Fall ist, umfasst er nicht nur eine Düse, sondern eine Düse und Zusatzdüsen. In diesem Fall ist jede Düse mit einem Tintentröpfchen-Bildungsmittel ausgerüstet. Jedes Tintentröpfchen-Bildungsmittel ist mit Drucksteuermitteln gekoppelt.
Gemäß einem besonders vorteilhaften Merkmal der Erfindung sind in diesem Fall die Mittel zur Sortierung bzw. Aufteilung der Tröpfchen und Teilstücke für jeden der Strahlen allen Strahlen gemeinsam. Die Teilstücke werden zu den Tintenrückgewinnungsmitteln hin abgelenkt, und die Tröpfchen erreichen den Träger. Auf diese Weise wird eine erhebliche Vereinfachung der Gesamtheit der Tröpfchenverteilungsmittel erreicht, da alle einzelnen Tröpfchenladeelektroden für jeden Strahl nach dem Stand der Technik entfallen. Jede Düse der Mehrdüsenvorrichtung verfügt über ihr eigenes Tröpfchenbildungsmittel im Strahl. Dieses Mittel wird von Signalen gesteuert, die anhand digitaler Daten bezüglich der pro Düse gedruckten Zeile gebildet werden.
Vorzugsweise wird die Zone, in der sich die Tröpfchen bilden, vor dem Einfluss des von den Ablenkmitteln der Teilstücke hervorgerufenen elektrischen Feldes geschützt. Vorzugsweise werden die Mittel zum Schutz der Tröpfchen gegen den Einfluss des Teilstücke-Ablenkfeldes von einer oder mehreren Elektroden oder Elektrodenpaaren gebildet, die stromauf der Ablenkelektroden plaziert sind und so angeordnet sind, dass sie die Tröpfchenbildungszone vor dem Einfluss des von den Ablenkelektroden der Teilstücke erzeugten Feldes schützen.
Auf diese Weise werden die Tröpfchen in einer Zone mit elektrischen Null-Potential oder vernachlässigbarem Potential gebildet.
Daraus resultiert, dass die Tröpfchen nicht elektrisch geladen werden und keine Ablenkung erfahren, wenn sie das stromab befindliche elektrische Ablenkfeld durchlaufen. Vielmehr befindet sich mindestens ein Teil jedes Teilstücks im Augenblick der Tröpfchenbildung und damit im Augenblick des Loslösens des stromaufwärtigen Teils des Teilstücks vom Rest des Strahls in einer Nicht-Null-Potentialzone. Daraus resultiert, dass das Teilstück elektrisch geladen ist und dem Einfluss des Ablenkfeldes ausgesetzt ist.
Vorzugsweise sind die Tröpfchenbildungsmittel aus Heizelementen gebildet, die als Aktuatoren eingesetzt werden. Diese Aktuatoren rufen das lokale Aufheizen der Tinte nach Bedarf und während einer vorbestimmten Zeitdauer hervor, um mindestens eine physikalische Eigenschaft der Tinte zu modifizieren, die eine Störung im Strahl hervorrufen kann. Diese Störung ergibt in einem vorbestimmten Abstand die Bildung von aus dem Strahl hervorgehenden Tröpfchen. Als Beispiel dieses Mittels zum Entstehenlassen der Tröpfchen können hitzebeständige Elemente zitiert werden, wie sie beispielsweise in dem Patent von DRAKE beschrieben sind, und die die gleiche Anzahl wie die Düsen des Druckkopfs aufweisen und in Nähe der Düsen angeordnet sind. Es könnte sich auch um elektro-hydrodynamische Mittel wie eines der im Patent von CROWLEY beschriebenen handeln. Außerdem könnte es sich, wie im Stand der Technik, um einen piezoelektrischen Kristall handeln, der in einem die Düse speisenden Hohlraum angeordnet ist. Es ist anzumerken, dass in diesem Fall, bei nicht-periodischem Signal, die Impulsform des Signals derart angepasst werden muss, dass sie keine Restvibrationen erzeugt, welche die Funktion des Druckopfs behindern.
Alternativ muss die Anstiegsflanke und die Abstiegsflanke eines zur Verformung des piezoelektrischen Kristalls dienenden Impulses eine derartige Form aufweisen, dass keine behindernden Restvibrationen mehr im Kristall nach dem Durchgang des Impulses bestehen bleiben. Diese Restvibrationen könnten zu der Bildung von nicht erwünschten Tröpfchen führen.
Es ist anzumerken, dass das Tintenstrahlverfahren, das nachstehend im Zusammenhang mit einem Drucker beschrieben wird, sich auf jeden Ausstoß einer leitenden Flüssigkeit anwenden lässt. So bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Ausstoßen einer leitenden Flüssigkeit, die auf einem elektrischen Bezugspotential gehalten wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die Abfolge der Tröpfchenbildungen in jedem Strahl von Tröpfchenbildungssignalen gesteuert wird, die in Abhängigkeit von externen Informationen gebildet werden, wobei auf diese Weise der Strahl in eine Abfolge von Tröpfchen aufgebrochen wird, welche ihre Flugbahn in der Axialrichtung beschreiben, sowie von Teilstücken, die in einer zur Axialrichtung unterschiedlichen Richtung abgelenkt werden.
Für mehrere Strahlen, deren Achsen parallel sind und in einer gleichen Ebene P enthalten sind, wird die Flugbahn der Teilstücke von leitender Flüssigkeit abgelenkt, ohne die Flugbahn der Tröpfchen abzulenken, indem Bereiche geschaffen werden, welche die Ebene P der Axialrichtungen enthalten, und deren elektrische Eigenschaften in Abwesenheit des Strahls zeitlich permanent sind, wobei diese Bereiche umfassen:

– einen geschützten Bereich, dessen elektrische Potentialdifferenz in Bezug auf das Bezugspotential 0 oder vernachlässigbar ist, wobei dieser Bereich die Tröpfchenbildungszone umfasst,
– mindestens einen Bereich, dessen Potentialdifferenz in Bezug auf das Bezugspotential nicht vernachlässigbar ist, wobei sich mindestens einer der Bereiche unmittelbar stromab des geschützten Bereichs befindet,
– mindestens einen Bereich, der bei Vorhandensein des Strahls der Sitz eines zur Ablenkung der Teilstücke geeigneten elektrischen Feldes ist.

Angewandt auf den Druck handelt es sich um ein Druckverfahren auf einem Träger eines von einer Einheit digitaler Daten definierten Motivs mittels elektrisch leitender Tinte, die auf einem elektrischen Bezugspotential gehalten wird, wobei:

– mindestens ein kontinuierlicher Strahl leitender Tinte ausgestoßen wird,
– jeder der Strahlen aufgebrochen wird, um Tintentröpfchen an vorbestimmten Tröpfchenerzeugungsstellen zu bilden, wobei die Stellen gemeinsam ein Zone mit einer Achse auf einer jeden der Strahlen im wesentlichen senkrecht schneidenden Gerade (DB) festlegen,
– ein Teil der Tinte jedes Strahls derart abgelenkt wird, dass dieser Teil abgelenkter Tinte den Träger nicht erreicht, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die Abfolge der Tröpfchenerzeugung in jedem Strahl durch Tröpfchenbildungssignale gesteuert wird, die auf sequentielle Weise in Abhängigkeit von digitalen Daten gebildet werden, welche das zu druckende Motiv definieren, wobei so der Strahl in eine Abfolge von nicht-abgelenkten oder wenig abgelenkten, auf den Träger gerichteten Tintentröpfchen und von Tintenteilstücken aufgebrochen wird.

Vorzugsweise wird die Ablenkung der Teile der nicht auf den Träger gerichteten Tinte mittels eines elektrischen Feldes erhalten, das stromab der Tröpfchenbildungspunkte erzeugt wird, und vorzugsweise ist die die Gesamtheit der Tröpfchenbildungspunkte des Strahls enthaltende Zone vor dem Einfluss des elektrischen Ablenkfeldes geschützt. Die elektrischen Eigenschaften – Feld und Potential – der Bereiche des von der Gesamtheit der Strahlen durchquerten Raums sind räumlich variabel, in der Zeit konstant und identisch für jeden der Strahlen. Allgemein treten die Strahlen aus Düsen aus, deren Achsen ausgerichtet sind. Die Achsen der Düsen sind also in einer Ebene P enthalten. Die Bereiche des von den Strahlen durchquerten Raums sind also Bereiche, die auf diese Ebene P zentriert sind und von den zu der Ebene P senkrechten Ebene N begrenzt sind, oder von den die Ebene P auf Höhe einer der Ebene P und der Ebene N gemeinsamen Geraden schneidenden Oberflächen.
Bei Abwesenheit der Strahlen, die auf Bezugspotential eine Störung hervorrufen, können die elektrischen Eigenschaften von Bereichen des Raums, der jeweils die Gesamtheit der Strahlen umfasst, wie folgt definiert werden:
mindestens ein Bereich dieses Raums in Bezug auf das Bezugspotential befindet sich auf einem vernachlässigbaren oder Null-Potential, und mindestens ein Bereich des nicht-vernachlässigbaren Potentials befindet sich stromab dieses Bereichs eines vernachlässigbaren oder Null-Potentials.
Die Tröpfchenbildungszone ist in einem Bereich mit Null-Potential oder vernachlässigbarem Potential enthalten, so dass die Tröpfchen elektrisch neutral oder wenig geladen sind. Mindestens ein Teil des stromab jedes Tröpfchens befindlichen Teilstücks befindet sich im Augenblick der Loslösung des Tröpfchens in einem Bereich nicht vernachlässigbaren Potentials, so dass dieses Teilstück im Augenblick seiner Ablösung vom Strahl elektrisch geladen ist bzw. wird.
Schließlich ist ein Bereich des stromab der Tröpfchenbildungszone befindlichen Raums der Sitz eines elektrischen Feldes, welches die signifikante Ablenkung von elektrisch geladenen Tintenteilstücken gestattet. Es ist nicht ausgeschlossen, dass die Ladebereiche der Teilstücke und die Ablenkung der Teilstücke sich überschneiden oder teilweise überschneiden, vorzugsweise befindet sich aber der Ablenkbereich oder ein Teil dieses Bereichs stromab des Teilstück-Ladebereichs.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen die 1 bis 4 Schemazeichnungen darstellen, welche Anordnungsbeispiele von Elektroden veranschaulichen. Es zeigen:
1 ein Beispiel mit einer Schutzelektrode oder einem zentralen Schutzelektrodenpaar sowie Ablenkelektroden,
2 ein Beispiel mit einem stromaufwärtigen und einem stromabwärtigen Schutzelektrodenpaar sowie mit Ablenkelektroden,
3 ein Beispiel, das drei Schutzelektrodenpaare sowie Ablenkelektroden umfasst,
4 ein Beispiel, das außer den Schutz- und Ablenkelektroden Ladeelektroden umfasst, die axial zwischen den Schutz- und Ablenkelektroden gelegen sind, und
5 ein Beispiel einer Steuerschaltung der Tröpfchenbildungsmittel.
Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung
Die 1 zeigt eine schematische Ansicht einer ersten Elektrodenanordnung eines Druckers 100 gemäß einer Ausführungsform eines Mehrdüsendruckers mit stimuliertem kontinuierlichem Strahl, der auf dem Verfahren gemäß der Erfindung beruht. Der Drucker 100 umfasst ein druckbeaufschlagtes Reservoir 1, welches mit mehreren kalibrierten Düsen 2 versehen ist, aus denen Tintenstrahlen 3 austreten. Jeder Düse ist eine in dem Reservoir bzw. Behälter angeordnete Stimulierungsvorrichtung 4 zugeordnet, und sie wird durch eine externe Elektronikschaltung 5 gesteuert. Die einer Düse zugeordnete Stimulierungsvorrichtung 4 ermöglicht die Erzeugung eines Tröpfchens nach Bedarf.
Jedes Tröpfchen wird an bzw, auf der Achse des Strahls, dem es angehört, in einem vorbestimmten Abstand von der Düse gebildet. Dieser Abstand ist für alle Strahlen der gleiche, so dass sich die Tröpfchen in einer Zone langgestreckter Form bilden, die auf eine schneidende Gerade DB zentriert ist, welche im wesentlichen senkrecht zu jedem der Strahlen 3 ist.
Die Stimulierungsvorrichtung 4 ist vorzugsweise aus den Mitteln gebildet, die eine lokale Erhitzung der Tinte während einer vorbestimmten Dauer hervorrufen, beispielsweise aus hitzebeständigen Elementen, die in der Anzahl gleich derjenigen der Düsen des Druckkopfes sind und in Nähe der Düsen 2 angeordnet und einzeln von einer externen Schaltung 5 gesteuert sind. Das Patent US-A-4638328 (DRAKE et.al.) beschreibt ein Beispiel einer solchen auf hitzebeständigen Elementen basierenden Vorrichtung, ihre Funktionsweise sowie eine Ausführungsform, welche die aus der mikroelektronischen Industrie stammenden chemischen Bearbeitungstechniken einsetzen.
Die Stimulierungsvorrichtung 4 könnte auch aus einem piezoelektrischen Element gebildet sein.
Eine bekannte Variante, die in den 1–4 punktiert dargestellt ist, besteht darin, die thermische oder piezoelektrische Stimulierung im Innern des Behälters 1 durch eine elektro-hydrodynamische Stimulierung zu ersetzen, die von einer oder mehreren in Nähe der Strahlen unmittelbar stromab der Düse angeordneten Elektroden 4' durchgeführt wird.
Eine der Gesamtheit der Strahlen gemeinsame Elektrodenanordnung, deren Funktionsweise nachstehend erläutert wird, ist in der Umgebung der Geraden DB angeordnet, welche die Nominal-Tröpfchenerzeugungspunkte jedes der Strahlen verbindet.
Die in den 1–4 mit 10 bezeichneten Abschnitte geladener Tinte, welche die Form von Teilstücken aufweisen, werden zu einer Rückgewinnungsrinne 11 geleitet, die sie in einen allgemeinen Tintenkreislauf 12 zurückführt. Die von der Elektrodenanordnung erzeugten elektrischen Felder beeinflussen nicht merklich die mit 13 bezeichnete Flugbahn der Tröpfchen, welche auf einen Druckträger 14 auftreffen können. Bei dieser ersten Ausführungsform ist die Anordnung von Elektroden aus zwei Elektrodengruppen, nämlich einer ersten Elektrodengruppe 6 und einer zweiten Elektrodengruppe 26 gebildet. In der in 1 dargestellten Ausführungsform sind die Elektroden der ersten Gruppe 6 aus einem zentralen Paar 25 von Elektroden 15, 16 gebildet. Die Elektroden 15, 16 der ersten Gruppe 6 befinden sich auf beiden Seiten der Einheit von Strahlen 3. Axial ist das Elektrodenpaar 25 derart angeordnet, dass es die Position DB zur Bildung von Tröpfchen 13 mit einschließt. Vorzugsweise befindet sich die Position DB zur Tröpfchenbildung in der unmittelbaren Nachbarschaft der stromabwärtigen Ränder dieses Elektrodenpaars. Die das zentrale Elektrodenpaar 25 bildenden Elektroden 15, 16 sind mit der gleichen Potentialquelle verbunden, vorzugsweise gleich dem Potential, auf das die Tinte des allgemein mit Masse verbundenen Behälters 1 gebracht wird, so dass ein elektrisches Null-Feld in dem Zwischenelektrodenraum gebildet wird. Alternativ könnte das Paar 25 von Elektroden 15, 16 durch eine einzige Elektrode in U-Form mit zwei Zweigen 15, 16 ersetzt werden. Die Zweige 15, 16 des U's sind äquivalent zu den Elektroden 15, 16 des Paars 25. Dieser alternative Modus ist mit der strichpunktierten Linie in 1 dargestellt. Wie aus dem weiteren hervorgeht, kann die Elektrodengruppe 6 zusätzliche Elektrodenpaare umfassen. Jedes Mal, wenn die Elektroden eines Paars mit ein- und derselben Potentialquelle verbunden werden, kann das Paar alternativ durch eine Elektrode in U-Form ersetzt werden, wobei jeder der beiden Zweige des U eine Elektrode des Paars ersetzt. Die Elektrode 26 der zweiten Gruppe 7 befindet sich stromab der ersten Elektrodengruppe 6. Die Elektrode 26 wird auf eine erhöhte elektrische Gleichspannung gebracht und erzeugt ein elektrisches Feld in dem sie umgebenden Raum.
In dieser Konfiguration ist das in der unmittelbaren Umgebung der Geraden DB herrschende elektrische Feld gleich Null oder sehr schwach, da dieser Raum von der ersten Elektrodengruppe 6 geschützt ist. Die Intensität des in der Nachbarschaft des stromabwärtigen Abschnitts der Tintenteilstücke auf Höhe der Elektrode 26 bestehenden elektrischen Feldes ist ausreichend stark, um einen elektrostatischen Einfluss auf letztere auszuüben. Nach Aufbrechen des Strahls wird die Flugbahn der Teilstücke, die elektrisch von der Elektrode 26 geladen sind, durch das elektrische Feld modifiziert, wobei die Flugbahn der Tröpfchen nur einem sehr geringen Einfluss ausgesetzt ist.
So werden die Teilstücke zu der Tintenrückgewinnungseinrichtung 11 hin geleitet, während die Tröpfchen auf den Träger 14 gerichtet werden.
Eine in 2 schematisch dargestellte zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform insofern, als die erste, Schutzelektroden bildende Elektrodengruppe 6 in zwei Elektrodenpaare 21, 22, ein stromaufwärtiges Paar 21 und ein stromabwärtiges Paar 22, unterteilt ist. Das Paar 21 ist aus zwei Elektroden 17, 18 gebildet. Das Elektrodenpaar 22 ist aus zwei Elektroden 19, 20 gebildet. Die Elektroden 17 und 18 des Paars 21 befinden sich auf beiden Seiten der Zone der Tintenstrahlen 3. Die Elektroden 19, 20 des Paars 22 befinden sich ebenfalls auf beiden Seiten der Strahlzone 3.
Die Elektroden des Paars 21 sind einer gleichen konstanten elektrischen Spannung V1 ausgesetzt, und die des Paars 22 sind einer gleichen konstanten Spannung mit entgegengesetztem Vorzeichen V2, vorzugsweise gleich –V1, ausgesetzt.
Das Hauptmerkmal einer Elektrodengruppe, wie z.B. 21 und 22, ist das Vorhandensein eines annähernd planen Bereichs π des Raums, der sich axial zwischen den stromaufwärtigen Rändern und den stromabwärtigen Rändern der jeweiligen Elektrodenpaare 21, 22 befindet, bei denen das Potential Null oder vernachlässigbar ist. Die Ebene π ist im wesentlichen senkrecht zur Gesamtheit der Strahlen 3. Wenn die Gerade DB, die der Tröpfchenbildungsort der verschiedenen Strahlen 3 ist, in diesem Bereich des die Ebene π umfassenden Raums enthalten ist, führen die erzeugten Tröpfchen eine vernachlässigbare elektrische Ladung mit sich. Die Teilstücke 10, die sich vom Strahl ablösen, werden dem Einfluss des von der Ablenkelektrode 26 gebildeten elektrischen Feldes ausgesetzt und erfahren eine Ablenkung während ihres Durchgangs in der Umgebung der Elektrode 26.
Bei einer in 3 dargestellten dritten Ausführungsform umfasst die Anordnung von Schutzelektroden der Zone, in der sich die Tröpfchen bilden, drei Elektrodenpaare 21, 22, 25. Das dritte Elektrodenpaar 25, welches die Elektroden 15 und 16 umfasst, befindet sich auf einer axialen Höhe, die zwischen den Höhen der Paare 21 und 22 liegt.
Wie mit Bezug auf 2 beschrieben wurde, sind die Elektroden 17, 18 des Elektrodenpaars 21 mit einer Gleichspannung V1 verbunden. Die Elektroden des Paars 22 sind einer Gleichspannung V2 entgegengesetzten Vorzeichens zu derjenigen der Spannung V1 mit einem Wert von vorzugsweise gleich –V1 ausgesetzt. Die Elektroden des Paars 25 sind mit einer Gleichspannungsquelle, vorzugsweise mit Masse, verbunden.
In Bezug auf die in 2 dargestellte Ausführungsform gestattet diese Konfiguration, das Volumen des Bereichs mit Null-Potential oder vernachlässigbarem Potential mit Bezug auf das Bezugspotential zu erhöhen, indem es möglich ist, Tröpfchen zu bilden. Infolgedessen weist die Position der Geraden DB höhere Toleranzen auf, was es ermöglicht, die Präzisionszwänge bezüglich der Tröpfchenbildungsmittel zu lockern.
Die mit Bezug auf die 1–3 beschriebenen Elektrodenanordnungen umfassen nur zwei Elektrodengruppen. Eine erste Gruppe 6, die ein Paar, zwei Paare oder drei Paare von Elektroden umfasst, und eine zweite Gruppe 7.
Die Elektroden der Gruppe 6 haben die Funktion, eine Zone eines elektrischen Null-Feldes oder vernachlässigbaren Feldes in dem Bereich aufzubauen, in dem sich die Gerade DB befindet, die in einem vorbestimmten Abstand von den Düsen 2 gelegen ist. Auf diese Weise werden die Tröpfchen nicht elektrisch geladen und erfahren praktisch keinen Einfluss seitens der Elektroden der zweiten Gruppe 7.
In der Darstellung der die Gruppe 7 bildenden Ablenkelektroden der 1–3 und auch der 4, die später beschrieben wird, sind diese Elektroden in Form einer einzigen Elektrode 26 dargestellt worden. Dies liegt daran, dass diese Elektroden und ihre Wirkungsweise an sich bekannt sind. Diese Gruppe 7 von Ablenkelektroden kann, wie in den 1–4 dargestellt ist, aus einer einfachen Platte 26 gebildet sein. Sie kann aber auch aus einem untereinander parallelen Plattenpaar gebildet sein, wobei jede Platte des Paars auf ein unterschiedliches Potential gebracht wird. Sie kann auch aus gekrümmten Leiterelementen gebildet sein. Allgemein kann die Ablenkung mit allen bekannten Mitteln der Anordnung von Elektroden bewerkstelligt werden, um die Tintentröpfchen abzulenken.
Ebenso kann für die Gruppe 6 jede bekannte Elektrodenanordnung, die eine langgestreckte Zone elektrischer Null-Potentiale oder schwacher Potentiale erzeugt, verwendet werden. In diese Zone ist die Gerade der Tröpfchenbildung aufgenommen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel, das nun bezüglich 4 beschrieben wird, werden die Gruppen von Elektroden 6 zum Schutz und 7 zur Ablenkung von einer dritten Elektrodengruppe 30 vervollständigt. Die Elektroden dieser Gruppe 30 sind wie diejenigen der Gruppen 6 und 7 der Strahleinheit 3 gemeinsam. In dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht diese Gruppe 30 aus einem Paar 27 von Elektroden 28, 29. Die Elektroden der Gruppe 30 befinden sich stromab der Schutzelektroden der Gruppe 6 und stromauf der Ablenkelektroden der Gruppe 7. In dem in 4 dargestellten Beispiel sind die Elektroden der Gruppe 6 in Form eines Elektrodenpaars 25 dargestellt, das wie in der bezüglich 1 dargestellten Konfiguration angeordnet und verbunden ist. Es ist klar, dass diese Elektroden der Gruppe 6 andere Konfigurationen aufweisen könnten, insbesondere die bezüglich der 2 und 3 beschriebenen. In den bezüglich der 2 und 3 beschriebenen Ausführungsbeispielen war zu ersehen, dass die Elektroden der Gruppe 6 ein stromaufwärtiges Paar 21 und ein stromabwärtiges Paar 22 umfassen. Das stromabwärtige Paar wird vorzugsweise auf ein Potential gebracht, das sich von demjenigen des Behälters, aus dem die Strahlen austreten, unterscheidet. Wegen dieses Potentialunterschieds setzt das stromabwärtige Paar die Teilstücke einer Ladung aus. In diesem Fall bilden die Elektroden der Gruppe 30 eine zusätzliche bzw. komplementäre Ladeelektrodengruppe.
Bei den in den 2 und 3 dargestellten Fällen befinden sich die Elektroden des Paars 21 stromauf und die Elektroden des Paars 22 stromab auf solchen Potentialen, dass eine Null-Potentialzone zwischen dem stromaufwärtigen Rand der stromaufwärtigen Elektroden und dem stromabwärtigen Rand der stromabwärtigen Elektroden besteht. Darin liegt die Hauptfunktion dieser Elektroden. Diese Funktion wird allgemein erreicht, indem diese Elektrodenpaare auf entgegengesetzte Potentiale gebracht werden. Obwohl diese Elektrodenpaare 21, 22 den Teilstücken 10 eine Ladung vermitteln, unterscheiden sich die Elektroden der Gruppe 30 von den Elektroden des stromabwärtigen Paars 22 durch die Tatsache, dass ihr Nutzpotential derart ist, dass diese Elektroden der Gruppe 30 eine zusätzliche Ladung zu der von den Elektroden des stromabwärtigen Paars 22 der Gruppe 6 aufgebrachten (Ladung) erbringen. Wenn die Elektrodenanordnung eine Gruppe 30 von Ladeelektroden zusätzlich zu der Gruppe 7 von Ablenkelektroden umfasst, müssen die Elektroden der Gruppe 6 so ausgestaltet werden, dass sie die Zone DB zur Bildung von Tröpfchen 13 vor dem gemeinsamen Einfluss zweier elektrischer Felder, nämlich Ladungs- und Ablenkungsfelder, schützen.
In der in 4 dargestellten Konfiguration werden die Elektroden 15, 16 auf ein konstantes Potential gebracht, vorzugsweise dasjenige, auf das die Tinte gebracht wird, für gewöhnlich die elektrische Masse des Druckers. Die Elektroden 28, 29 der dritten Gruppe werden einer Gleichspannung V ausgesetzt.
Der in 4 dargestellte Aufbau ermöglicht eine verbesserte Steuerung der Flugbahnen von Teilstücken 10 von nicht für den Druck verwendeter Tinte, indem die Funktionen der Ladung der Teilstücke und der Ablenkung der Teilstücke getrennt werden und diesen den Elektroden der dritten 30 bzw. zweiten 7 Elektrodengruppe zugeteilt werden. Es wird darauf hingewiesen, dass jede Elektrode 15, 16; 17, 18; 19, 20; 26, 28, 29 der ersten 6, zweiten 7 und evtl. dritten 30 Gruppe als der Gesamtheit der Strahlen gemeinsam bezeichnet wird, da es sich im Prinzip um ein einziges leitendes Teil handelt, das auf die Gesamtheit der Strahlen einwirkt. Es könnte sich auch um eine oder mehrere Elektroden unterschiedlicher leitender Teile handeln, die mit ein- und derselben Potentialquelle verbunden sind.
Im allgemeinsten Fall, bei dem der Druckkopf mehrere Düsen umfasst, weisen alle Elektroden 15–20; 26, 28, 29 in der Projektion auf eine zu der die Düsenachsen enthaltenden Ebene P parallelen Ebene eine im wesentlichen rechteckige Form auf, wobei eine Langseite des Rechtecks sich in einer zu den Düsenachsen senkrechten Richtung erstreckt.
Es ist anzumerken, dass bei allen vorstehend beschriebenen Konfigurationen die Hauptfunktion der Elektroden der Gruppe 6 zum Schutz der Zone DB zur Tröpfchenbildung darin besteht, eine Zone mit Null-Potential oder vernachlässigbarem Potential zu erzeugen, welche die Gerade DB umfasst bzw. einbezieht.
Es sind drei Ausführungsbeispiele beschrieben worden, eines mit einem auf das Potential der Tinte gebrachten Elektrodenpaar (1), das andere (2) mit zwei Paaren, eines 22 stromab und das andere 21 stromauf, wobei diese Elektrodenpaare Potentiale mit entgegengesetzten Vorzeichen aufweisen, so dass zwischen diesen beiden Paaren eine Zone vernachlässigbaren Potentials besteht, und schließlich ein drittes Beispiel (3), in dem sich gleichzeitig ein zentrales Paar mit dem Potential der Tinte vorfindet, das einem stromaufwärtigen und einem stromabwärtigen Paar zugeordnet ist, wie im Fall der 2.
Das zwischen den beiden Elektrodenpaaren eines Paars Schutzelektroden herrschende elektrische Feld ist hinsichtlich des Bezugspotentials gleich Null oder vernachlässigbar bei Abwesenheit des Strahls, da die Elektroden eines Paars, wie bereits erwähnt wurde, sich auf dem gleichen Potential befinden.
Das Vorhandensein des Strahls stört diesen Zustand nämlich in dem Fall nicht, in dem dieses Potential das der Tinte ist, was für das zentrale Paar 25 der Fall ist, wenn dieses vorhanden ist. Wenn hingegen die Elektroden eines Paars, wie beispielsweise die Elektroden des stromaufwärtigen oder stromabwärtigen Paars, sich auf einem unterschiedlichen Potential zu demjenigen der Tinte befinden, stört das Vorhandensein des Tintenstrahls das Feld zwischen dem Strahl und jeder der Elektroden des Paars. Die Resultierende der Feldvektoren auf der axialen Linie der Strahlen ist gleich Null wegen der lokalen geometrischen Symmetrie, und somit kommt es zu keiner Ablenkung des Strahls ohne die Wirkung elektrischer Kräfte. Hingegen kann es zu der Erzeugung einer Ladung auf dem Strahl kommen, wie weiter oben erläutert wurde.
Die Elektroden der Gruppe 7 zur Ablenkung der Teilstücke unterscheiden sich von den Elektroden zum Schutz oder zur Ladung durch die Tatsache, dass diese Elektroden bei Abwesenheit eines Strahls ein elektrisches Feld in einer im wesentlichen senkrechten Richtung zu den Achsen der Strahlen und zu der die Strahlen enthaltenden Ebene P bilden.
Bei Vorhandensein des Strahls wird das Feld durch den Strahl gestört. Das Feld orientiert sich dauerhaft in einer zum Strahl senkrechten Richtung.
Ein Ausführungsbeispiel einer Elektrodenschaltung 5, die bei einem Drucker 100 gemäß der Erfindung einsetzbar ist, wird im folgenden mit Bezug auf 5 beschrieben.
Auf bekannte Weise ist diese Schaltung mit einem Speicher 31 zum Speichern digitaler Daten verbunden. Auf ebenfalls bekannte Weise speist dieser Speicher (Bitmap) 31 auf sequentielle Weise eine Abfolge von n Zeilenspeichern 32, die mit 32-1 bis 32-n bezeichnet werden.
Die Datenübertragung zwischen dem Speicher (Bitmap) 31 und den Zeilenspeichern 32 wird auf eine an sich bekannte Weise durch eine Folgeschaltung gesteuert. Die Folgeschaltung empfängt Signale von einer Druck-Taktungsschaltung 34 und von einem Träger-Positionscodierer.
Auf ebenfalls bekannte Weise werden die digitalen Daten am Ausgang der Speicher 32-1 bis 32-n jeweils einer Abfolge 36 von D/A-Wandlern mit den Bezugsziffern 36-1 bis 36-n zugeführt.
Gemäß der Erfindung versorgt jeder dieser Wandler 36-1 bis 36-n jeweils eine Schaltung 37-1 bis 37-n.
Jede Schaltung 37-1 bis 37-n ist eine Verstärkerschaltung und Formgebungsschaltung, die in Abhängigkeit von von dem Eingang empfangenen Signal ein Signal liefert oder nicht liefert, das auf die Betätigung des Mittels 4 oder 4' zur Tröpfchenbildung gerichtet ist.
Die Schaltung 5 ist aus den Elementen 32 bis 37 gebildet. Sie umfasst mindestens so viele Ausgänge wie Düsen 2, wobei ein Ausgang der Schaltung 5 von einem Ausgang der Verstärkerschaltung 37-1 bis 37-n gebildet ist. Sie könnte hiervon mehr umfassen, insbesondere wenn es sich um eine integrierte Schaltung handelt, die auf Drucker unterschiedlicher Modelle anwendbar ist, wobei jedes Modell seine eigene Anzahl von Düsen 2 aufweist.

Claims

Tintenstrahldrucker (100), umfassend eine Druckdüse (2), die einen Tintenstrahl (3) unter Druck entlang einer Düsenachse ausstößt, – Mittel (4, 4') zur Bildung von Tintentröpfchen, die auf den von der Düse (2) ausgestoßenen Strahl durch Aufbrechen des Strahls (3) in einem vorbestimmten axialen Abstand zur Düse einwirkt, – Mittel (11, 12) zur Zurückgewinnung von Tinte, die nicht von einem Druckträger (14) aufgenommen wird, – einen Speicher (31) zur Speicherung von digitalen Daten, welche zusammen ein Druckmotiv darstellen, – Mittel (5, 32–37) zur Steuerung des Drucks mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Eingang mit dem Speicher (31) gekoppelt ist, um sequentiell mindestens einen Teil der zusammen ein zu druckendes Motiv darstellenden digitalen Daten zu empfangen, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der Mittel (5, 32–37) zur Drucksteuerung mit dem Mittel (4, 4') zur Tröpfchenbildung gekoppelt ist, wobei dieses Mittel (4, 4') den Strahl bei Empfang jedes der Steuersignale aufbricht und dabei den Strahl in eine Abfolge von Tröpfchen (13) und von Teilstücken (10) umformt, und dadurch, dass er (der Drucker) (100) eine Gruppe (7) von Ablenkungselektroden (26) umfasst, welche die Teilstücke (10) zu den Mitteln (11) zum Zurückgewinnen der Tinte hin ablenkt.
Drucker (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er umfasst: – zusätzliche Druckdüsen (2), – zusätzliche Mittel (4, 4') zur Bildung von Tintentröpfchen, wobei jedes zusätzliche Mittel (4, 4') auf den Strahl (3) einer zusätzlichen Düse (2) durch Aufbrechen des Strahls (3) an einem in einem vorbestimmten axialen Abstand befindlichen Punkt der zusätzlichen Düse einwirkt, wobei die Gesamtheit der Aufbrechungspunkte des Strahls eine Aufbrechungszone (DB) bildet, und dadurch, dass – die Mittel (5, 32–37) zur Drucksteuerung zusätzliche Ausgänge umfassen, wobei jeder zusätzliche Ausgang mit einem der zusätzlichen Mittel (4, 4') zur Tröpfchenbildung gekoppelt ist, und schließlich dadurch, dass – die Gruppe (7) von die Teilstücke zu den Mitteln (11, 12) zur Zurückgewinnung der Tinte ablenkenden Elektroden (26) den gesamten Strahlen (3) gemeinsam ist.
Drucker (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er außerdem eine Gruppe (6) aus elektrischen Schutz-Elektroden (21, 22, 25) des Tröpfchenbildungspunktes oder der Tröpfchenbildungszone umfasst, wobei diese Gruppe (6) sich stromab der Düse(n) (2) und stromauf der Gruppe (7) zur Ablenkung der Teilstücke (10) befindet, wobei die Elektroden (15–20) dieser Gruppe (6) den gesamten Strahlen (3) gemeinsam sind.
Drucker (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe (6) von elektrischen Schutzelektroden eine zentrale Elektrode (25) in Form eines U mit zwei Zweigen (15, 16) umfasst, oder ein zentrales Paar (25) von Elektroden (15, 16), das eine erste (15) und eine zweite (16) Elektrode umfasst, wobei diese Zweige (15, 16) oder Elektroden (15, 16) mit ein- und derselben ersten Potentialquelle gekoppelt sind, und dadurch, dass der/die erste (15) und der/die zweite (16) Zweig oder Elektrode der Schutz-Elektrode oder des zentralen Schutzpaars (25) auf beiden Seiten der Achse oder der gesamten Achsen der Düsen angeordnet sind.
Drucker (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe (6) von elektrischen Schutzelektroden des Tröpfchenbildungspunktes oder der Tröpfchenbildungszone eine Elektrode (21) mit zwei Zweigen oder ein stromaufwärtiges Paar (21) und eine stromabwärtige Elektrode mit zwei Zweigen oder ein stromabwärtiges Paar (22) umfassen, wobei die Elektrode oder das stromaufwärtige Paar (21) eine(n) erste(n) (17) und eine(n) zweite(n) (18) Zweig oder Elektrode umfassen, wobei die Elektrode oder das stromabwärtige Paar (22) eine(n) erste(n) (19) und eine(n) zweite(n) (20) Zweig oder Elektrode umfassen, wobei der/die Zweige) oder Elektroden (17, 19; 18, 20) stromauf (21) und stromab (22) auf beiden Seiten der Achse oder der gesamten Achsen der Düse (2) angeordnet sind, wobei ein stromaufwärtiger Rand der Elektrode oder des stromaufwärtigen Paars (21) sich in einem axialen Abstand von einer der Düsen (2) befindet, der kleiner ist als der vorbestimmte Abstand, und wobei ein stromabwärtiger Rand der Elektrode oder des stromabwärtigen Paars (22) sich in einem axialen Abstand von dieser Düse (2) befindet, der größer ist als der vorbestimmte Abstand.
Drucker (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe (6) von elektrischen Schutzelektroden außerdem eine Elektrode (25) mit zwei Zweigen (15, 16) oder ein zentrales Paar (25) von Elektroden (15, 16) umfasst, wobei sich die Zweige oder Elektroden (15, 16) dieses zentralen Paars (25) auf beiden Seiten der Achse oder der gesamten Achsen der Düsen (2) befinden, wobei die stromaufwärtige Elektrode oder das stromaufwärtige Paar (21) sich stromauf der Elektrode oder des zentralen Paars befinden, und die stromabwärtige Elektrode oder das stromabwärtige Paar (22) sich stromab des zentralen Paars (25) befinden.
Drucker (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass er außerdem eine Gruppe (30) von Ladeelektroden umfasst, die den gesamten Strahlen (3) gemeinsam sind, welche sich stromab der Schutzelektroden-Gruppe (6) und stromauf der Ablenkungselektroden-Gruppe (7) befinden.
Drucker (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (4, 4') zur Bildung von Tintentröpfchen aus wärmebeständigen Elementen oder piezoelektrischen Elementen (4) gebildet sind, die stromauf der Düsen (2) angeordnet sind.
Drucker (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Tintentröpfchen-Bildungsmittel aus Elektroden gebildet sind, die eine in Nähe der Tintenstrahlen (3) stromab der Düsen (2) angeordnete elektro-hydrodynamische Vorrichtung bilden.
Verfahren zum Ausstoßen einer leitenden Flüssigkeit, die auf einem elektrischen Bezugspotential gehalten wird, wobei: – die leitende Flüssigkeit druckbeaufschlagt wird, um mindestens einen Strahl (3) in einer Axialrichtung zu bilden, – jeder der Strahlen (3) an Strahlaufbrechungspunkten aufgebrochen wird, wobei die Aufbrechungspunkte zusammen eine Tröpfchenbildungszone definieren, wobei diese Zone räumlich und zeitlich festgelegt und auf einer Geraden (DB) senkrecht zu den Strahlen ausgerichtet ist, – ein Teil der leitenden Flüssigkeit jedes Strahls in einer zur Axialrichtung unterschiedlichen Richtung abgelenkt wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die Abfolge der Tröpfchenbildungen in jedem Strahl (3) von Tröpfchenbildungssignalen gesteuert wird, die in Abhängigkeit von externen Informationen gebildet werden, wobei auf diese Weise der Strahl in eine Abfolge von Tröpfchen aufgebrochen wird, welche ihre Flugbahn in der Axialrichtung beschreiben, sowie von Teilstücken, die in einer zur Axialrichtung unterschiedlichen Richtung abgelenkt werden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass für mehrere Strahlen, deren Achsen parallel und in ein- und derselben Ebene P enthalten sind, – die Flugbahn der Teilstücke (10) der leitenden Flüssigkeit abgelenkt wird, ohne die Flugbahn der Tröpfchen (13) abzulenken, in dem Bereiche geschaffen werden, die die Ebene P der Axialrichtungen enthalten, deren elektrische Eigenschaften in Abwesenheit des Strahls zeitlich permanent sind, wobei diese Bereich umfassen: – einen geschützten Bereich, dessen elektrische Potentialdifferenz in Bezug auf das Bezugspotential 0 oder vernachlässigbar ist, wobei dieser Bereich die Tröpfchenbildungszone umfasst, – mindestens einen Bereich, dessen Potentialdifferenz in Bezug auf das Bezugspotential nicht vernachlässigbar ist, wobei sich mindestens einer der Bereiche unmittelbar stromab des geschützten Bereichs befindet, – mindestens einen Bereich, der bei Vorhandensein des Strahls der Sitz eines zur Ablenkung der Teilstücke geeigneten elektrischen Feldes ist.
Ausstoßverfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die leitende Flüssigkeit eine Tinte ist, die externen Informationen, welche die Abfolge der Tröpfchenbildung steuern, aus digitalen Daten gebildet sind, welche zusammen ein auf einen Träger (14) zu druckendes Motiv darstellen, und dass die Teilstücke den Träger nicht erreichen.