SE424620B - SET TO MAKE SCREEN DROPS WITH SPECIFIC ELECTRICAL CHARGING AND DEVICE IMPLEMENTATION - Google Patents

Description

8000880-8 10 15 20 25 30 35 2 Sweets och Lewis' metod grundar sig på det förhållandet, att dropparna kan styras exakt mot en förutbestämd punkt på registreringspapperet med hjälp av ett transversellt elektriskt DC-fält. Detta förutsätter emellertid, att dropparnas massa och elektriska laddning är exakt bestämda. 8000880-8 10 15 20 25 30 35 2 Sweets and Lewis' method is based on the fact that the droplets can be guided exactly to a predetermined point on the recording paper by means of a transverse electric DC field. However, this presupposes that the mass and electrical charge of the droplets are precisely determined.

Medan dropparnas massa lätt kan hållas konstant med hjälp ' av mekaniska vibrationer från en ultraljudkristall, är det mycket svårt att kontrollera laddningen hos dropparna i det ögonblick då de bildas (IBM J Res Dev gl nr 1, 1977).While the mass of the droplets can be easily kept constant by mechanical vibrations from an ultrasonic crystal, it is very difficult to control the charge of the droplets at the moment they are formed (IBM J Res Dev gl No. 1, 1977).

I ett stort antal patent beskrivs därför olika metoder för att lösa detta problem, men hittills tycks ingen enkel och tillförlitlig lösning ha framkommit.A large number of patents therefore describe different methods for solving this problem, but so far no simple and reliable solution seems to have emerged.

Hertz (US patent 3 737 914) åstadkommer sin oscille- rande vätskestråle genom att på mekanisk väg svänga ett munstycke fram och tillbaka. Eftersom det svängande syste- met har en relativt lâg övre gränsfrekvens begränsas skriv- hastigheten hos metoden. Vidare skulle det av flera skäl vara fördelaktigt att vätskestrålen oscillerades i ett sågtandsmönster i stället för i sinusform vinkelrätt till sin riktning. På detta sätt skulle man dels få mer bläck på registreringspapperet och dels komma ifrån en del synkroniseringsproblem mellan de elektriska signalerna och den mekaniska svängningen hos strålriktningen, vilket påvisats av Rolf Erikson i arbetet "Ink Jet Printing with Mechanically Deflected Jet Nozzles", (Report l/1975, Dept Electr Measurements, Lund Institute of Technology). Det oscillerande munstycket har vidare den nackdelen, att det bara med stora svårigheter kan användas för att gene- rera en s k "compoundstrâle“, som beskrivs av Hertz i det svenska patentet 400 841 och som oscillerar på det angivna sättet. Den föreliggande uppfinningen avser att undanröja de flesta begränsningarna i de ovannämnda tvâ systemen genom att införa ett nytt sätt att kontrollera den elektriska laddningen hos dropparna. Det nya sättet kan inte bara användas för att oscillera vätskestrålen med hög frekvens vinkelrätt mot strâlriktningen enligt ett valfritt mönster, t ex en sågtandsform, utan kan även brukas för att intensitetsmodulera strålen eller för 10 15 20 25 30 35 8000880-8 3 att skriva tecken på ett sätt liknande den av Lewis i US patentet 3 298 030 beskrivna metoden. _ Uppfinningen skall beskrivas närmare i det följande under hänvisning till medföljande ritningar. Fig l visar hur den elektriska uppladdningen av dropparna beror på droppbildningspunktens läge i ett elektriskt fält, vilket är grundprincipen för den nya uppfinningen. Fig 2 och 3 visar sedan den principiella uppbyggnaden av ett system, som utnyttjar uppfinningen, både i perspektiv och i snitt. Pig 4 och 5 visar alternativa utföranden av upp- finningens princip för att avlänka en vätskestråle, medan fig 6 beskriver vissa förbättringar av det system, som redan visats i fig 2 och 3. I fig 7 har uppfinningens grundprincip förverkligats genom en mekanisk rörelse vinkelrätt mot strålriktningen i ett varierande elektriskt fält och fig 8 visar samma anordning från sidan.Hertz (U.S. Patent 3,737,914) provides its oscillating liquid jet by mechanically swinging a nozzle back and forth. Since the oscillating system has a relatively low upper cut-off frequency, the writing speed of the method is limited. Furthermore, for several reasons, it would be advantageous for the liquid jet to oscillate in a sawtooth pattern instead of in a sinusoidal shape perpendicular to its direction. In this way one would partly get more ink on the registration paper and partly get rid of some synchronization problems between the electrical signals and the mechanical oscillation of the beam direction, as demonstrated by Rolf Erikson in the work "Ink Jet Printing with Mechanically Deflected Jet Nozzles", (Report l / 1975, Dept Electr Measurements, Lund Institute of Technology). The oscillating nozzle further has the disadvantage that it can only be used with great difficulty to generate a so-called "compound jet", which is described by Hertz in Swedish patent 400 841 and which oscillates in the manner indicated. remove most of the limitations of the above two systems by introducing a new way of controlling the electrical charge of the droplets.The new way can not only be used to oscillate the high frequency liquid jet perpendicular to the direction of the beam according to an optional pattern, e.g. but can also be used to modulate the intensity of the beam or to write signs in a manner similar to the method described by Lewis in U.S. Patent 3,298,030. Fig. 1 shows how the electrical charging of the droplets depends on the position of the droplet formation point in an electrical risk field, which is the basic principle of the new invention. Figures 2 and 3 then show the basic structure of a system utilizing the invention, both in perspective and in section. Figures 4 and 5 show alternative embodiments of the principle of the invention for deflecting a liquid jet, while Figure 6 describes certain improvements of the system already shown in Figures 2 and 3. In Figure 7 the basic principle of the invention has been realized by a mechanical movement perpendicular to the beam direction in a varying electric field and Fig. 8 shows the same device from the side.

I de tidigare av Sweet (US patentet 3 596 275) och Hertz & Simonsson (US patentet 3 416 153) beskrivna meto- derna bestäms den elektriska uppladdningen hos dropparna vid droppbildningspunkten genom storleken på den elektris- ka signalspänningen, som anslutes till en vanligtvis ringformad kontrollelektrod, som ligger i närheten av eller omsluter droppbildningspunkten. Detta beskrivs bl a av Kamphoefner i en artikel med titeln "Ink Jet Printing" i IEEE Transactions on Electron Devices ED-19, april 1972, sid 584.In the methods previously described by Sweet (U.S. Patent 3,596,275) and Hertz & Simonsson (U.S. Patent 3,416,153), the electrical charge of the droplets at the droplet formation point is determined by the magnitude of the electrical signal voltage which is connected to a generally annular. control electrode, which is located near or encloses the drip formation point. This is described, among other things, by Kamphoefner in an article entitled "Ink Jet Printing" in IEEE Transactions on Electron Devices ED-19, April 1972, page 584.

I motsats till detta sätt bestäms uppladdningen i den föreliggande uppfinningen genom droppbildningspunktens geometriska läge relativt ett elektriskt fält. Fältet upprätthålls mellan företrädesvis två elektroder. Fig l visar ett exempel på hur detta nya sätt kan förverkligas.In contrast to this method, the charge in the present invention is determined by the geometric position of the drop formation point relative to an electric field. The field is maintained between preferably two electrodes. Fig. 1 shows an example of how this new way can be realized.

En elektriskt ledande vätskestråle l utträder ur ett munstycke 2 med hög hastighet och sönderfaller på känt sätt i separata droppar 3 vid droppbildningspunkten 4.An electrically conductive liquid jet 1 emerges from a nozzle 2 at high speed and decomposes in a known manner into separate droplets 3 at the droplet formation point 4.

Strålen l alstras kontinuerligt genom att vätskan tillföres under konstant tryck genom tilledningsröret 5 till mun- stycket 2. På sin väg i luften går vätskestrâlen l mitt genom två cylindriska elektroder 6 och 7, vilkas gemensamma 8000880-8 10 15 20 25 30 35 4 mittlinje sammanfaller med strålriktningen. För förståelse av den följande förklaringen är det viktigt att dropp- bildningspunkten ligger inom eller mellan elektroderna 6 och 7 som visas i fig la-c.The jet 1 is generated continuously by supplying the liquid under constant pressure through the supply pipe 5 to the nozzle 2. On its way into the air, the liquid jet 1 passes through the middle of two cylindrical electrodes 6 and 7, the common 8000880-8 10 15 20 25 30 35 4 centerline coincides with the direction of the beam. To understand the following explanation, it is important that the drop formation point is within or between the electrodes 6 and 7 shown in Figs. 1a-c.

Ansluter man elektroderna 6 och 7 till två spännings- källor med spänningarna +Vl och -V2, så uppstår ett elek- ' triskt fält 8 mellan och delvis inuti elektroderna 6 och 7.If the electrodes 6 and 7 are connected to two voltage sources with the voltages + V1 and -V2, an electric field 8 arises between and partly inside the electrodes 6 and 7.

I detta fält 8 införes nu vätskestrålen l på sådant sätt, att dess droppbildningspunkt ligger någonstans i det elek- triska fältet 8. vätskan i vätskestrâlen l antas vara elektriskt ledande och i kontakt med jord via elektroden 9 i tilledningsröret 5. Som följd av detta uppladdas dropp- bildningspunkten 4 och därmed också dropparna 3 elektriskt.In this field 8 the liquid jet 1 is now introduced in such a way that its drop formation point lies somewhere in the electric field 8. the liquid in the liquid jet 1 is assumed to be electrically conductive and in contact with earth via the electrode 9 in the supply pipe 5. As a result it is charged the droplet formation point 4 and thus also the droplets 3 electrically.

I motsats till de tidigare av Sweet i US patentet 3 596 276 och Hertz & Simonsson i US patentet 3 416 153 beskrivna metoderna är storleken på denna uppladdning emellertid inte bara beroende av storleken på signal- spänningarna V1 och V2 utan även av droppbildningspunktens läge relativt de cylinderformade elektroderna 6 och 7 och därmed också det elektriska fältet 8.However, in contrast to the methods previously described by Sweet in U.S. Patent 3,596,276 and Hertz & Simonsson in U.S. Patent 3,416,153, the magnitude of this charge depends not only on the magnitude of the signal voltages V1 and V2 but also on the position of the droplet formation point relative to the cylindrical electrodes 6 and 7 and thus also the electric field 8.

För att förstå detta närmare kan vi anta , att V1 är +l00 V och V2 -100 V konstant likspänning mot jord.To understand this in more detail, we can assume that V1 is + l00 V and V2 -100 V constant DC voltage to earth.

Om droppbildningspunkten 4 ligger mitt emellan de två elektroderna 6 och 7 som visas i fig la, så laddas drop- parna inte alls, eftersom den elektriska potentialen mot jord här är noll. Flyttar man däremot droppbildnings- punkten 4 in i elektroden 6, vilket visas i fig lb, så laddas dropparna kraftigt negativt p g a elektrodens 6 positiva potential. Av fig lc framgår slutligen att det omvända sker, om droppbildningspunkten 4 ligger i elek- troden 7. I detta fall laddas dropparna positivt, eftersom elektroden 7 ligger på en negativ spänning i detta exempel.If the droplet formation point 4 is in the middle between the two electrodes 6 and 7 shown in Fig. 1a, the droplets are not charged at all, since the electric potential towards ground here is zero. If, on the other hand, the drop formation point 4 is moved into the electrode 6, as shown in Fig. 1b, the drops are charged strongly negatively due to the positive potential of the electrode 6. Finally, it can be seen from Fig. 1c that the reverse occurs if the drop formation point 4 is in the electrode 7. In this case, the drops are positively charged, since the electrode 7 is at a negative voltage in this example.

Potentialen av det elektriska fältet mellan elektro- derna 6 och 7 varierar i detta exempel kontinuerligt längs axeln på vätskestrålen l från ett positivt till ett negativt värde. Eftersom den faktiska elektriska uppladdningen hos dropparna är beroende av var dessa 10 15 20 25 30 35 8000880-8 5 droppar bildats, dvs droppbildningspunktens läge, kan även dropparnas laddning varieras kontinuerligt genom att droppbildningspunkten flyttas längs strålriktningen.The potential of the electric field between the electrodes 6 and 7 in this example varies continuously along the axis of the liquid jet 1 from a positive to a negative value. Since the actual electrical charge of the droplets depends on where these droplets were formed, i.e. the position of the droplet formation point, the charge of the droplets can also be varied continuously by moving the droplet formation point along the jet direction.

Det bör kanske observeras, att den här givna förklaringen är förenklad, eftersom det elektriska fältet 8 mellan elektroderna 6 och 7 störs av den kontinuerliga delen ” av vätskestrålen, som sträcker sig från munstycket 2 till droppbildningspunkten 4. Eftersom vätskan är elektriskt ledande och på jordpotential i det ovannämnda exemplet, kan den påverka fältbilden av de elektriska fältlinjerna mellan elektroderna. I princip ändrar detta emellertid ingenting i resonemanget. För att förenkla beskrivningen av uppfinningen avser uttrycket "elektriskt fält 8" alltid det fält som utbildar sig mellan elektroderna 6 och 7 resp 16, l7, 31, 32, 33 och 37 utan den fältdistorderande inverkan av vätskestrâlen l.It should perhaps be noted that the explanation given here is simplified, since the electric field 8 between the electrodes 6 and 7 is disturbed by the continuous part 'of the liquid jet, which extends from the nozzle 2 to the droplet formation point 4. Since the liquid is electrically conductive and at ground potential in the above example, it may affect the field image of the electric field lines between the electrodes. In principle, however, this does not change the reasoning. To simplify the description of the invention, the term "electric field 8" always refers to the field which forms between the electrodes 6 and 7 and 16, 17, 31, 32, 33 and 37, respectively, without the field distorting effect of the liquid jet 1.

Avståndet mellan munstycket 2 och droppbildningspunk- ten 4 är konstant Om inte vätskestrålens hastighet, viskositet eller ytspänning ändras. Droppbildningspunkten 4 kan därför flyttas genom att munstycket 2 på mekanisk väg förflyttas fram och tillbaka i strålens riktning.The distance between the nozzle 2 and the drip formation point 4 is constant Unless the velocity, viscosity or surface tension of the liquid jet changes. The drip formation point 4 can therefore be moved by mechanically moving the nozzle 2 back and forth in the direction of the jet.

P g a massan hos munstycket 2 och tilledningsröret 5 kan en sådan rörelse emellertid inte utföras med stor hastighet, varför det är mera fördelaktigt att flytta droppbildningspunkten på annat sätt. Ett exempel pâ detta ges i det följande.However, due to the mass of the nozzle 2 and the inlet pipe 5, such a movement cannot be performed at high speed, so it is more advantageous to move the drip formation point in another way. An example of this is given below.

Det är välkänt, att droppbildningen vid droppbildnings- punkten kan kontrolleras genom mekaniska vibrationer, som tillföres vätskestrâlen l genom munstycket 2. Detta sker enklast med hjälp av en piezoelektrisk kristall 10, som är i god mekanisk kontakt med tilledningsröret 5. Lägger man på kristallens elektroder en elektrisk växelspänning, så alstrar kristallen 10 mekaniska svängningar på känt sätt. Dessa vibrationer fortplantar sig via tilledningsröret 5 till munstycket 2 och strålen l och påverkar droppbild- ningsprocessen, om vibrationsfrekvensen ungefär överensstäm- mer med den naturliga droppbildningsfrekvensen hos vätske~ strålen. Vibrationernas påverkan på strålen medför inte 8000880-8 10 15 20 25 30 35 6 bara att droppbildningsfrekvensen blir lika stor som vibrationsfrekvensen utan även, att droppbildningen sker tidigare, dvs att droppbildningspunktens läge är beroende på amplituden hos dessa mekaniska vibrationer, varför man kan bestämma läget hos droppbildningspunkten 4 genom amplituden hos den elektriska växelspännings- 'signalen som exciterar kristallen 10.' Ett utförande av uppfinningen använder sig därför av det ovan beskrivna förhållandet att man kan kontrollera droppbildningspunktens 4 läge i ett elektriskt fält 8 genom lämpligt val av amplitud på den växelspänning som exciterar kristallen l0. Detta medför att man på detta sätt kan styra laddningen på dropparna 3. Då alla dessa p g a kristallvibrationerna har samma massa, kan de senare på sin bana mot registreringspapperet ll avlänkas i ett mot strålriktningen ungefär vinkelrätt elektriskt avlänkningsfält, så att de träffar registre- ringspapperet ll på förutbestämda punkter. Vätskestrålens l riktning kan således styras genom kontroll av amplituden hos växelspänningen.It is well known that the droplet formation at the point of droplet formation can be controlled by mechanical vibrations, which are applied to the liquid jet 1 through the nozzle 2. This is most easily done by means of a piezoelectric crystal 10, which is in good mechanical contact with the lead tube 5. an electrical alternating voltage, the crystal generates mechanical oscillations in a known manner. These vibrations propagate via the inlet tube 5 to the nozzle 2 and the jet 1 and affect the droplet formation process, if the vibration frequency roughly corresponds to the natural droplet formation frequency of the liquid jet. The effect of the vibrations on the beam not only means that the droplet formation frequency becomes equal to the vibration frequency but also that the droplet formation takes place earlier, ie that the position of the droplet formation point depends on the amplitude of these mechanical vibrations, so one can determine the position of the droplet formation point 4 by the amplitude of the electrical AC signal which excites the crystal 10. ' An embodiment of the invention therefore uses the condition described above that one can control the position of the droplet formation point 4 in an electric field 8 by suitably selecting the amplitude of the alternating voltage which excites the crystal 10. This means that in this way the charge on the droplets 3 can be controlled. Since all of these have the same mass due to the crystal vibrations, the latter can be deflected in their path towards the recording paper 11 in an electric deflection field approximately perpendicular to the beam direction, so that they hit the recording paper 11 at predetermined points. The direction of the liquid jet 1 can thus be controlled by controlling the amplitude of the alternating voltage.

Fig 2 och 3 visar ett exempel på hur detta sätt att styra vätskestrålens riktning kan förverkligas. Strålen l utträder med hög hastighet ur munstycket 2 genom att vätska ur förrådsbehållaren 12 av pumpen 13 pressas genom munstycket 2. Strålen sönderfaller under inverkan av mekaniska vibrationer från kristallen 10 vid droppbild- ningspunkten 4 i droppar 3 med samma massa. Beroende på de mekaniska vibrationernas amplitud befinner sig dropp- bildningspunkten 4 någonstans på mittlinjen genom de två cylinderformade elektroderna 6 och 7, som i sin tur är anslutna till två spänningskällor 14 och 15. I fig 2 är dessa spänningskällor valda på ett sådant sätt, att elektroden 6 ligger på en konstant positiv potential V1 och elektroden 7 på en negativ potential V2, men annan polaritet eller varierande spänningar kan också tänkas komma till användning. Läget av droppbildningspunkten 4 bestämmer då storleken på den elektriska laddningen, med vilken dropparna uppladdas. 10 15 20 25 30 35 8000880-8 7 På sin väg mot registreringspapperet ll passerar dropparna 3 sedan ett elektriskt fält 20, som utbildats mellan avlänkningselektroderna 16 och 17, som är anslutna till spänningskällorna l8 och 19. I exemplet ligger avlänkningselektroden 16 på en konstant och hög positiv spänning +Vd och elektroden 17 på en hög negativ spänning '-V¿, men även annan polaritet eller varierande spänningar kan tänkas komma till användning. Avlänkningsfältet 20 ligger därvid ungefär vinkelrätt mot strålriktningen.Figures 2 and 3 show an example of how this way of controlling the direction of the liquid jet can be realized. The jet 1 exits at high speed from the nozzle 2 by liquid from the storage container 12 by the pump 13 being forced through the nozzle 2. The jet decomposes under the influence of mechanical vibrations from the crystal 10 at the drop formation point 4 in drops 3 of the same mass. Depending on the amplitude of the mechanical vibrations, the drop formation point 4 is located somewhere on the center line through the two cylindrical electrodes 6 and 7, which in turn are connected to two voltage sources 14 and 15. In Fig. 2, these voltage sources are selected in such a way that the electrode 6 is at a constant positive potential V1 and the electrode 7 is at a negative potential V2, but other polarity or varying voltages may also be used. The position of the droplet formation point 4 then determines the magnitude of the electric charge with which the droplets are charged. 10 15 20 25 30 35 8000880-8 7 On their way to the recording paper 11, the droplets 3 then pass an electric field 20, which is formed between the deflection electrodes 16 and 17, which are connected to the voltage sources 18 and 19. In the example, the deflection electrode 16 is on a constant and high positive voltage + Vd and the electrode 17 at a high negative voltage '-V¿, but also other polarity or varying voltages may be used. The deflection field 20 is then approximately perpendicular to the beam direction.

När dropparna 3 passerar det elektriska fältet 20 avlänkas de i fältets riktning. Storlek och riktning på denna avlänkning beror på dropparnas elektriska laddning. Eftersom denna laddning beror på läget hos droppbildningspunkten och således på växelspänningens amplitud som exciterar kristallen 10, kan strålen l styras mot en på förhand bestämd punkt på registrerings- papperet ll genom kontroll av växelspänningen. Av samma skäl kan man styra strålen l in i uppfångningsanord- ningen 21 om den inte skall träffa registreringspapperet ll alls. Uppfångningsanordningen 2l kan exempelvis enligt fig 3 utformas som ett rör, vilket anslutes via sug- pumpen 22 till behållaren 23 där vätskan uppsamlas. Be- hållaren 23 kan vara ansluten till förrådet l2, så att den skrivvätska som inte når registreringspapperet recir- kuleras. Alternativt kan uppfångningsanordningen 21 utformas som en egg på ett sätt som beskrivas av Hertz i US patentet 3 916 421.When the droplets 3 pass the electric field 20, they are deflected in the direction of the field. The size and direction of this deflection depends on the electrical charge of the droplets. Since this charge depends on the position of the droplet formation point and thus on the amplitude of the AC voltage which excites the crystal 10, the beam 1 can be directed towards a predetermined point on the recording paper 11 by controlling the AC voltage. For the same reason, the beam 1 can be guided into the catching device 21 if it is not to hit the registration paper ll at all. The catching device 211 can, for example, according to Fig. 3, be designed as a pipe, which is connected via the suction pump 22 to the container 23 where the liquid is collected. The container 23 can be connected to the storage l2, so that the writing fluid which does not reach the registration paper is recycled. Alternatively, the capture device 21 may be formed as an edge in a manner described by Hertz in U.S. Patent 3,916,421.

Styrningen av amplituden på de mekaniska vibrationerna och därmed läget på den punkt där dropparna 3 träffar registreringspapperet ll sker med hjälp av modulatorn 24.The control of the amplitude of the mechanical vibrations and thus the position at the point where the droplets 3 hit the recording paper 11 takes place by means of the modulator 24.

Denna påverkar amplituden på den växelspänning som exciterar kristallen 10 i takt med signalspänningen från signalkällan 25. Växelspänningen genereras av oscillatorn 26 med en frekvens som ligger nära resonansfrekvensen på kristallen 10 och den spontana droppbildningsfrekvensen hos vätskestrålen l. Genom lämplig utformning av styrsigna- len från signalkällan 25 kan således vätskestrålen styras mot förutbestämda punkter på registreringspapperet ll 8000880- 8 10 15 20 25 30 35 8 eller in i uppfångningsanordningen Zl. Rör man registre- ringspapperet med konstant hastighet vinkelrätt mot både strålriktningen och avlänkningsfiltret såsom visas av pilens riktning i fig 2 kan man antingen låta strålen skriva en godtycklig kurva, t ex en sågtandskurva på papperet, eller på samma sätt som Lewis i US patentet ' 3 298 030 alfanumeriska tecken eller andra figurer, t ex en streckkod som användes för brevsortering.This affects the amplitude of the AC voltage that excites the crystal 10 in step with the signal voltage from the signal source 25. The AC voltage is generated by the oscillator 26 at a frequency close to the resonant frequency of the crystal 10 and the spontaneous droplet frequency of the liquid jet 1. By appropriate signal signal signal Thus, the liquid jet can be directed towards predetermined points on the recording paper 11 8000880- 8 10 15 20 25 30 35 8 or into the capture device Z1. If you move the recording paper at a constant speed perpendicular to both the direction of the beam and the deflection filter as shown by the direction of the arrow in Fig. 2, you can either let the beam write an arbitrary curve, eg a sawtooth curve on the paper, or in the same way as Lewis in US patent '3 298,030 alphanumeric characters or other characters, such as a barcode used for letter sorting.

För att förbättra metodens funktion kan ett antal ytterligare åtgärder införas. Det är uppenbarligen viktigt, att amplituden på de mekaniska vibrationer som alstras av kristallen 10 utan tidsfördröjning följer signal- spänningens tidsvariationer. Eftersom kristallen 10 tenderar att ringa är detta krav inte automatiskt upp- fyllt. Man kan avhjälpa detta fel genom att förse kristallen 10 med dämpmassa 27, vilket är en konven- tionell metod som användes inom ultraljudstekniken för att alstra korta pulser. Detta har samtidigt den fördelen, att kristallens resonanskurva breddas så att man kan excitera kristallen inom ett brett frekvensband. Denna egenskap kan utnyttjas till att förbättra effektiviteten hos det i fig 2 och 3 beskrivna systemet, eftersom man genom en frekvensändring ändrar droppstorleken på vätske- dropparna 3. Eftersom mindre droppar p g a sin mindre massa avlänkas mer i avlänkningsfältet 20 än stora kan man öka eller ändra avlänkningsvinkeln hos vätskestrålen l genom att styra amplituden och frekvensen på den växel- spänning som exciterar kristallen 10 samtidigt eller var för sig.To improve the functioning of the method, a number of additional measures can be introduced. It is obviously important that the amplitude of the mechanical vibrations generated by the crystal 10 without time delay follows the time variations of the signal voltage. Since the crystal 10 tends to ring, this requirement is not automatically met. This error can be remedied by providing the crystal 10 with attenuating mass 27, which is a conventional method used in the ultrasound technique to generate short pulses. At the same time, this has the advantage that the resonance curve of the crystal is widened so that the crystal can be excited within a wide frequency band. This property can be used to improve the efficiency of the system described in Figs. 2 and 3, since a frequency change changes the droplet size of the liquid droplets 3. Since smaller droplets due to their smaller mass deflect more in the deflection field 20 than large ones, one can increase or change the deflection angle of the liquid jet 1 by controlling the amplitude and frequency of the alternating voltage which excites the crystal 10 simultaneously or separately.

När vätskestrålen l träffar registreringspapperet ll med hög hastighet uppstår lätt en vätskedimma som lägger sig på elektroderna l6 och l7 samt de isolerande konstruk- tionsdelar som håller dessa elektroder på plats. För att undvika detta införas en vanligtvis jordad skärm 28 mellan elektroderna 16 och 17 och registreringspapperet ll, som förhindrar att vätskedimman når elektrodsystemet.When the liquid jet 1 hits the recording paper 11 at high speed, a liquid mist easily forms which settles on the electrodes 16 and 17 as well as the insulating structural parts which hold these electrodes in place. To avoid this, a normally grounded screen 28 is inserted between the electrodes 16 and 17 and the recording paper 11, which prevents the liquid mist from reaching the electrode system.

Denna svårighet minskar ytterligare, om man utför elektro- derna 6, 7, 16 och 7 samt skärmen 28 av ett poröst material, 10 15 20 25 30 35 8000880-8 9 som suger upp eventuella vätskedroppar. Genom en sugpump kan sådana vätskedroppar sedan sugas bort ur det porösa materialet på samma sätt som beskrivas av Hertz & Simonsson i US patentet 3 416 153.This difficulty is further reduced if the electrodes 6, 7, 16 and 7 and the screen 28 are made of a porous material, which absorbs any liquid droplets. Through a suction pump, such liquid droplets can then be sucked out of the porous material in the same manner as described by Hertz & Simonsson in U.S. Patent 3,416,153.

Ett typiskt system enligt den i fig 2 och 3 beskrivna uppfinningen arbetar exempelvis med en vätskestrâle 1 med ~ en diameter av 15 um och en hastighet av 30 m/s. Vätske- strålen l sönderfaller i 800 000 droppar per sekund synkront med de 800 kHz vibrationer som alstras av kristal- len 10. Avståndet mellan munstycket 2 och papperet ll är ca 30 mm. De båda cylinderførmade elektroderna 6 och 7 är ca 2 mm långa och ligger på omkring l mm avstånd från varandra. Deras inre diameter är l mm och de ligger på +70 och -70 V likspänning. Avståndet mellan avlänknings- elektroderna 16 och l7 är 3-4 mm i omedelbar närhet av elektroden 7 men kan öka mot papperet. Elektrodernas 16 och 17 längd är ungefär 20 mm och deras potential +3,5 resp -3,5 kv. Med denna anordning kan strålen l avlänkas omkring :SO från sin ursprungliga riktning.A typical system according to the invention described in Figs. 2 and 3 operates, for example, with a liquid jet 1 with a diameter of 15 μm and a speed of 30 m / s. The liquid jet l decays at 800,000 drops per second synchronously with the 800 kHz vibrations generated by the crystal 10. The distance between the nozzle 2 and the paper ll is about 30 mm. The two cylindrical electrodes 6 and 7 are about 2 mm long and are about 1 mm apart. Their inner diameter is 1 mm and they are at +70 and -70 V DC. The distance between the deflection electrodes 16 and 17 is 3-4 mm in the immediate vicinity of the electrode 7 but may increase towards the paper. The length of the electrodes 16 and 17 is approximately 20 mm and their potential is +3.5 and -3.5 kv, respectively. With this device the beam 1 can be deflected around: SO from its original direction.

Beroende på diametern och hastigheten hos vätskestrålen l kan dessa parametrar emellertid variera högst betydligt även om systemets princpiella uppbyggnad är densamma.However, depending on the diameter and velocity of the liquid jet 1, these parameters can vary very significantly even if the basic structure of the system is the same.

I det ovan beskrivna utförandet av uppfinningen bestäms vätskestrålens slutliga träffpunkt på registre- ringspapperet ll av en elektrisk signal, som styr amplitud- moduleringen av kristallens excitationsspänning. Genom en enkel tillsats kan denna träffpunkt emellertid bestämmas av en annan signal, som är oberoende av den första signalen. Skälet härför är att uppfinningen utnyttjar principen att på ett kontrollerat sätt flytta droppbild- ningspunktens 4 läge relativt ett elektriskt fält 8, vilket medför en ändring av laddningen på dropparna 3.In the above-described embodiment of the invention, the final point of impact of the liquid jet on the recording paper 11 is determined by an electrical signal which controls the amplitude modulation of the excitation voltage of the crystal. By a simple addition, however, this point of impact can be determined by another signal, which is independent of the first signal. The reason for this is that the invention uses the principle of moving the position of the droplet formation point 4 in a controlled manner relative to an electric field 8, which entails a change in the charge on the droplets 3.

Detta betyder, att droppbildningspunktens 4 geometriska läge eller det elektriska fältet 8 eller båda kan ändras för ändring av laddningen av dropparna 3. I det följande skall ett praktiskt utförande av uppfinningen beskrivas, som bygger på detta förhållande.This means that the geometric position of the droplet formation point 4 or the electric field 8 or both can be changed to change the charge of the droplets 3. In the following a practical embodiment of the invention will be described, which is based on this relationship.

I det föregående har antagits, att vätskeelektroden 9 8000880-8 10 15 20 25 30 35 10 och därmed även strålen l ligger på jordpotential. Ansluter man vätskeelektroden 9 i fig 3 i stället till en ny signal- källa 29, vars potential kan variera med tiden, så påverkar även denna signalkälla dropparnas 3 laddning. Skälet här- till är, att uppladdningen av dropparna bestämmas av po~ tentialskillnaden mellan vätskestrålen och det elektriska ' fältet 8 mellan elektroderna 6 och 7 vid droppbi1dnings~ punkten. Denna potentíalskillnad kan man styra antingen genom droppbildningspunktens 4 läge, dvs med signalen från siqflàlkällan 25 och/eller genom vätskeelektrodens 9 potential, dvs med signalkällan 29. En liknande styrning genom en annan signal kan man åstadkomma, om man från en yttre signalkälla styr de två spänningskällorna 14 och 15, vilket påverkar det elektriska fältet mellan elektroderna 6 och 7. Alternativt kan man antingen manuellt eller på elektrisk väg förflytta den jordade mittkontakten på motståndet 30 för att ändra potential- skillnaden mellan vätskestrålen l och det elektriska fältet mellan elektroderna 6 och 7 vid droppbildnings- punkten 4.In the foregoing it has been assumed that the liquid electrode 9 8000880-8 10 15 20 25 30 35 10 and thus also the beam 1 is at ground potential. If the liquid electrode 9 in Fig. 3 is connected instead to a new signal source 29, the potential of which can vary with time, this signal source also affects the charge of the droplets 3. The reason for this is that the charging of the droplets is determined by the potential difference between the liquid jet and the electric field 8 between the electrodes 6 and 7 at the point of droplet formation. This potential difference can be controlled either by the position of the droplet formation point 4, i.e. with the signal from the signal source 25 and / or by the potential of the liquid electrode 9, i.e. with the signal source 29. A similar control through another signal can be achieved if the two signal sources are controlled voltage sources 14 and 15, which affect the electric field between the electrodes 6 and 7. Alternatively, one can either manually or electrically move the grounded center contact on the resistor 30 to change the potential difference between the liquid jet 1 and the electric field between the electrodes 6 and 7. at the drop formation point 4.

Det är alltså möjligt att påverka droppladdningen och därmed strâlens riktning genom ytterligare två från den ursprungliga signalen oberoende signalkällor. Detta kan användas om man vill använda sig av en reglerkrets för att stabilisera anordningen mot yttre störningar. Ändrar sig till exempel trycket i tilledningsröret 5, de piezoelektriska parametrarna för kristallen 10 eller viskositeten hos skrivvätskan, så medför detta att droppbildningspunkten flyttar sig relativt fältet 8, Detta medför att strålens l träffpunkt på papperet flyttas även om de elektriska spänningarna från signalkällorna 25, 29, 14 och 15 hålles konstanta. Arbetspunkten hos anordningen i fig 2 och 3 är alltså inte utan vidare stabil vid större ändringar av vissa parametrar.It is thus possible to influence the droplet charge and thus the direction of the beam through two further signal sources independent of the original signal. This can be used if you want to use a control circuit to stabilize the device against external disturbances. For example, if the pressure in the supply pipe 5, the piezoelectric parameters of the crystal 10 or the viscosity of the writing liquid changes, this causes the droplet formation point to move relative to the field 8. This causes the beam 1 point of impact on the paper to move even if the electrical voltages from the signal sources 25, 29 , 14 and 15 are kept constant. The operating point of the device in Figs. 2 and 3 is thus not automatically stable in the event of major changes of certain parameters.

Liknande men ännu svårare stabilitetsproblem har man att brottas med vid den av Sweet i US patentet 3 596 275 ursprungligen beskrivna anordningen för styrning av en bläckstråle, vilket påpekas i artikeln "Controlling print 10 15 20 25 30 35 8000880-8 ll height in an ink jet printer" IBM J. Res,Dev. gl Nr l (1977), sid 52-55. I samma artikel beskrivas ett regler- system, som genererar reglersignalen som återför Sweets anordning till sin ursprungliga arbetspunkt vid t ex temperaturändringar. Det är uppenbart, att ett liknande förfarande kan tillämpas i den anordning som beskrives ' i fig 2 och 3. Detta blir speciellt enkelt om man använder sig av anordningens egenskap att den kan styras från flera av varandra oberoende signalkällor.Similar but even more difficult stability problems have to be dealt with in the ink jet control device originally described by Sweet in U.S. Patent 3,596,275, as pointed out in the article "Controlling print 10 15 20 25 30 35 8000880-8 ll height in an ink jet printer "IBM J. Res, Dev. gl No. 1 (1977), pp. 52-55. The same article describes a control system, which generates the control signal that returns Sweet's device to its original operating point in the event of, for example, temperature changes. It is obvious that a similar method can be applied in the device described in Figs. 2 and 3. This becomes especially simple if one uses the property of the device that it can be controlled from several mutually independent signal sources.

Att införa ytterligare en signalkälla, t ex 29, för att påverka dropparnas 3 bana har också andra fördelar.Introducing an additional signal source, eg 29, to influence the path of the droplets 3 also has other advantages.

Man kan på detta sätt nämligen intensitetsmodulera skriv- spåret oberoende av den kurvform som åstadkommas av signal- källan 25. Intensitetsmoduleringen kan då t ex ske på det sätt som Hertz & Simonsson beskriver i US patentet 3 416 l53, där man genom en relativt stor uppladdning av dropparna åstadkommer att den annars linjära strålen upplöses i en spray av laddade droppar, som sedan av- länkas kraftigt i det transversella avlänkningsfältet 20 in i uppfângningsanordningen Zl.Namely, in this way one can modulate the intensity of the writing track independently of the waveform produced by the signal source 25. The intensity modulation can then take place, for example, in the manner described by Hertz & Simonsson in U.S. Patent 3,416,553, where a relatively large charge of the droplets causes the otherwise linear beam to dissolve in a spray of charged droplets, which is then strongly deflected in the transverse deflection field 20 into the capture device Z1.

Alternativt kan en sådan intensitetsmodulation också uppnås genom användning av en porös bländarskiva, som beskrivitsav Hertz et al. i US patentet 3 416 153. Ersät- ter man nämligen skärmen 28 med en sådan bländarskiva, vars öppning ligger exakt på den oladdade vätskestrålens axel, så kommer varje elektrisk uppladdning av dropparna 3 att medföra att de träffar bländarskivan. De kan därför inte genom dess öppning nä papperet ll. Genom en signal- spänning på modulatorn 25 och/eller ändring av det elektriska fältet vid droppbildningspunkten enligt någon av de ovan beskrivna metoderna kan alltså strâlintensite- ten vid papperet ll intensitetsmoduleras. Använder man den av Hertz & Simonsson i US patentet 3 416 153 beskrivna metoden så kan elektroderna 16 och 17 lämnas bort helt. Uppfângningsanordningen 21 är i detta fall överflödig.Alternatively, such intensity modulation can also be achieved by using a porous aperture disk, as described by Hertz et al. in U.S. Patent 3,416,153, namely, if the screen 28 is replaced with such a diaphragm disk, the aperture of which lies exactly on the axis of the uncharged liquid jet, any electric charge of the droplets 3 will cause them to hit the diaphragm disk. They can therefore not reach the paper ll through its opening. Thus, by a signal voltage on the modulator 25 and / or changing the electric field at the drop formation point according to one of the methods described above, the beam intensity at the paper II can be intensity modulated. Using the method described by Hertz & Simonsson in U.S. Patent 3,416,153, electrodes 16 and 17 can be omitted altogether. The catching device 21 is superfluous in this case.

Det är uppenbart, att elektrodsystemets utformning kan varieras samtidigt som uppfinningens grundprincip, 8000880-8 10 15 20 25 30 35 l2 nämligen flyttning av droppbildningspunkten relativt ett eletkriskt fält, bibehâlles. Fig 4 och 6 visar sådana alternativa lösningar. I fig 4 har elektroderna 7 och l7 förenats till en enhet 31, vilket förenklar konstruktionen.It is obvious that the design of the electrode system can be varied while at the same time the basic principle of the invention, namely the movement of the droplet formation point relative to an electrically critical field, is maintained. Figures 4 and 6 show such alternative solutions. In Fig. 4, the electrodes 7 and 17 have been joined to a unit 31, which simplifies the construction.

Elektroderna 6 och 3l lägges då exempelvis på en likspän- ning av +l00 respektive =l00 V medan avlänkningselektroden ' 16 ligger på en hög positiv spänning, t ex 5 kV. Fig 5 vi- sar däremot att elektroderna 6 och 7 kan utelämnas helt, om man utformar avlänkningselektroderna 32 och 33 asymme- triskt, så att en elektrisk fältgradient uppstår i strå- lens l riktning. Flyttas droppbildningspunkten på ovan beskrivet sätt fram och tillbaka längs denna fältgradient ändras dropparnas uppladdning coh därmed deras bana i avlänkningsfältet 20. Vid denna anordning är det viktigt att avlänkningsplattorna 32 och 33 har lämplig geometrisk form och ligger på ungefär lika stor potential men med motsatt polaritet, så att potentialen är noll på någon punkt längs strålriktningen. Detta är nödvändigt för att den normalt jordade vätskestrålens droppbildningspunkt skall kunna flyttas till en position där det elektriska fäitets potential är noll.Då uppladdas dropparna 3 inte, varför de fortsätter rakt fram genom avlänkningsfältet 20, vilket ofta är önskvärt. " Fig 6 visar slutligen att man kan dela upp både elektroderna 6 och 7 och avlänkningselektroderna 16 och 17 (fig 2 och 3) i flera mindre elektroder. Detta kan vara fördelaktigt av skäl, som är olika för de båda elektrodtyperna. Ersätter man elektroderna 6 och 7 i fig 2 och 3 med ett antal elektrodringar 34, så erhåller man ett system där det elektriska fältet, som.genererar uppladdningen av dropparna 3., är bättre definierat.The electrodes 6 and 3l are then applied, for example, to a direct voltage of +100 and = 10000, respectively, while the deflection electrode 16 is at a high positive voltage, for example 5 kV. Fig. 5, on the other hand, shows that the electrodes 6 and 7 can be omitted completely, if the deflection electrodes 32 and 33 are designed asymmetrically, so that an electric field gradient arises in the direction of the beam 1. If the droplet formation point is moved back and forth along this field gradient in the manner described above, the charge of the droplets changes and thus their path in the deflection field 20. In this device it is important that the deflection plates 32 and 33 have a suitable geometric shape and have approximately equal potential but with opposite polarity. so that the potential is zero at any point along the beam direction. This is necessary so that the drip formation point of the normally grounded liquid jet can be moved to a position where the potential of the electric current is zero. Then the drops 3 are not charged, so they continue straight ahead through the deflection field 20, which is often desirable. Fig. 6 finally shows that one can divide both the electrodes 6 and 7 and the deflection electrodes 16 and 17 (Figs. 2 and 3) into several smaller electrodes. This can be advantageous for reasons which are different for the two electrode types. Replacing the electrodes 6 and 7 in Figs. 2 and 3 with a number of electrode rings 34, a system is obtained in which the electric field which generates the charging of the droplets 3 is better defined.

De olika elektrodernas 34 potential kan väljas oberoende av varandra med hjälp av släpkontakter på motståndet 35, - över vilka spänningskällans 36 spänning faller. Alterna- tivt kan dessa spänningar styras elektroniskt. På detta sätt kan den för droppbildningen så viktiga fältfördel- ningen längs strålens l axel väljas på optimalt sätt.The potential of the different electrodes 34 can be selected independently of each other by means of trailing contacts on the resistor 35, - over which the voltage of the voltage source 36 falls. Alternatively, these voltages can be controlled electronically. In this way, the field distribution along the axis of the beam so important for droplet formation can be selected in an optimal way.

Elektroderna 34 kan även ersättas av en ledande spiral 10 15 20 25 30 35 8000É80-8 13 av ett material med högt elektriskt motstånd. Anslutes spiralens båda ändpunkter till spänningskällan 36 uppstår en nästan linjär poteutialfördelning inne i spiralen längs dess_axel, där droppbildningspunkten kan flyttas fram och tillbaka.The electrodes 34 can also be replaced by a conductive coil 10 of a material with high electrical resistance. If both end points of the coil are connected to the voltage source 36, an almost linear poteutial distribution occurs inside the coil along its axis, where the drip formation point can be moved back and forth.

I fiq 6 är även avlänkningselektroderna l6 och 17 (fig 2 och 3) uppdelade för att Visa att detta i vissa fall kan vara en fördel. På grund av strålbanans krökta form är det ibland nödvändigt att elektroderna 16 och 17 lutas mot strålaxeln, som indikeras i fig 3. Detta medför, att avlänkningsfältets 20 fältstyrka minskas längs strâlaxeln i riktning mot registreringspapperet ll.In Fig. 6, the deflection electrodes 16 and 17 (Figs. 2 and 3) are also divided to show that this can be an advantage in some cases. Due to the curved shape of the beam path, it is sometimes necessary for the electrodes 16 and 17 to be inclined towards the beam axis indicated in Fig. 3. This causes the field strength of the deflection field 20 to decrease along the beam axis in the direction of the recording paper 11.

Genom uppdelningen av avlänkningselektroderna 16 och 17 i t ex tre mindre delelektroder l6a-c och l7a-c, som visas i fig 6, kan fältet 20 hållas 1 det närmaste konstant, om potentialen av elektroderna 16a-c och l7a-c väljes på lämpligt sätt, t ex med hjälp av motstândsnäten 40 och 41.By dividing the deflection electrodes 16 and 17 into, for example, three smaller sub-electrodes 16a-c and 17a-c, shown in Fig. 6, the field 20 can be kept almost constant, if the potential of the electrodes 16a-c and 17a-c is appropriately selected. , for example by means of resistor networks 40 and 41.

Uppfinningen utnyttjar principen att på ett kontrolle- rat sätt flytta droppbildningspunktens 4 läge relativt ett elektriskt fält, vilket medför att laddningen hos dropparna 3 ändras. I fig 7 ges ytterligare ett exempel på hur denna princip kan förverkligas. Fig 8 visar denna anordning från sidan. Vätskestrålen l utträder här ur ett munstycke 2, som är vridbart i en axel 41, som samtidigt utgör tilledningsröret 5 för skrivvätskan.The invention utilizes the principle of moving the position of the droplet formation point 4 relative to an electric field in a controlled manner, which entails that the charge of the droplets 3 changes. Fig. 7 gives another example of how this principle can be realized. Fig. 8 shows this device from the side. The liquid jet 1 emerges here from a nozzle 2, which is rotatable in a shaft 41, which at the same time constitutes the supply pipe 5 for the writing liquid.

Hur en sådan anordning kan förverkligas har beskrivits av Elmqvist i US Pàtentet 2 566 443. Svänger man mun- stycket 2 fram och tillbaka så rör sig droppbildnings- punkten 4 på en cirkelbâge. Kontrollerar man det elektriska fältets potential längs denna cirkelbâge på ett lämpligt sätt, kommer dropparnas 3 laddning att bero på den position, där droppbildningspunkten befann sig när dropparna bildades. Denna potential kan exmepelvis kontrolleras genom ett antal elektrodpar 37a-d. I elektrodparet 37a är de tvâ elektroderna anslutna till var sin spänningskälla 38a och 39a, vilkas spänning bestämmer potentialen vid droppbildningspunktens cirkelbåge 8000880-8 10 15 20 25 30 35 14 mellan de tvâ elektroderna. På samma sätt är elektrod- paren 37b-d anslutna till sina respektive spännings- källor 38c-d och 39c-d, som i sin tur bestämmer potentialen_vid cirkelbågens läge mellan elektrodparen 37b-d. Spänningskällorna 38b, 38c, 39b och 39c har inte införts i fig 7, detta för att göra figuren mera över- 'skådlig.How such a device can be realized has been described by Elmqvist in U.S. Patent 2,566,443. If you swing the nozzle 2 back and forth, the drip formation point 4 moves on an arc of a circle. If the potential of the electric field along this arc is checked in a suitable way, the charge of the droplets 3 will depend on the position where the droplet formation point was when the droplets were formed. This potential can be controlled, for example, by a number of electrode pairs 37a-d. In the electrode pair 37a, the two electrodes are connected to separate voltage sources 38a and 39a, the voltage of which determines the potential at the arc of the droplet formation point 8000880-8 10 15 20 25 30 35 between the two electrodes. In the same way, the electrode pairs 37b-d are connected to their respective voltage sources 38c-d and 39c-d, which in turn determine the potential at the position of the arc of the circle between the electrode pairs 37b-d. The voltage sources 38b, 38c, 39b and 39c have not been inserted in Fig. 7, in order to make the figure more clear.

Av denna beskrivning och fig 7 och 8 är det uppenbart att den elektriska potentialen i allmänhet varierar längs den cirkelbåge som droppbildningspunkten 4 beskriver, när mnnstycket 2 vrides omkring axeln 4lÄ Detta medför att dropparnas 3 laddning beror på det läge som droppbild- ningspunkten 4 har i det ögonblick när dropparna bildas i överensstämmelse med den princip som ligger till grund för'uppfinningen.From this description and Figs. 7 and 8 it is obvious that the electric potential generally varies along the arc of the circle described by the droplet formation point 4, when the nozzle 2 is rotated about the axis 41. This means that the charge of the droplets 3 depends on the position of the droplet formation point 4. the moment when the droplets are formed in accordance with the principle underlying the invention.

Det är således uppenbart, att uppfinningens princip inte beror på formen eller antalet av de elektroder, mellan vilka det elektriska fältet 8 bildas. Utform- ningen av dessa elektroder anpassas till varje speciell användning. Samma sak gäller även de elektriska spän- ningar som anslutes till dessa elektroder och till vätskestrålen l via elektroden 9 i tilledningsröret 5 samt även det sätt, på vilket droppbildningspunkten flyttas i det elektriska fältet 8. Som exempel kan nämnas att man redan genom kombination av vissa detaljer i de i fig 2-8 givna utföringsformerna kan ta fram nya utföranden av uppfinningen.It is thus obvious that the principle of the invention does not depend on the shape or the number of the electrodes between which the electric field 8 is formed. The design of these electrodes is adapted to each special use. The same applies to the electrical voltages connected to these electrodes and to the liquid jet 1 via the electrode 9 in the supply pipe 5 as well as the way in which the drip formation point is moved in the electric field 8. As an example it can be mentioned that already by combining certain details of the embodiments given in Figs. 2-8 can produce new embodiments of the invention.

Speciellt bör i detta samanhang påpekas att uppfin- ningen även gâr att använda med en vätskestråle l av compound-jet-typ som beskrives av Hertz i det svenska patentet 400 841, vilket visas i fig 9. Här utträder en primär vätskestråle 42 ur ett munstycke 2 under högt tryck. Munstycket 2 befinner sig i enlighet med det svenska patentet 400 841 i en nästan stillastående sekundärvätska 43, som från en förrådsbehâllare 44 av en pump 45 föres fram utan övertryck till huset 46.In particular in this context it should be pointed out that the invention can also be used with a liquid jet 1 of compound-jet type which is described by Hertz in the Swedish patent 400 841, which is shown in Fig. 9. Here a primary liquid jet 42 emerges from a nozzle 2 under high pressure. The nozzle 2 is in accordance with the Swedish patent 400 841 in an almost stationary secondary liquid 43, which is conveyed from a storage container 44 by a pump 45 without overpressure to the housing 46.

Huset 46 har en stor cirkulär öppning, genom vilken primärstrålen 42 kan passera. På sin väg från munstycket 2 10 15 20 8600880-8 15 till denna öppning medför primärstrålen en del av sekundärvätskan 43, så att en s k compoundstrâle bildas i luften utanför huset 46. Läget hos droppbildnings- punkten 47 på denna compoundstrâle kan på det ovan beskrivna sättet flyttas relativt det elektriska fältet, som utbildats mellan elektroderna 6 och 7, t ex genom ' ändring av amplituden av den elektriska växelspänning som driver kristallen 10. Detta medför som tidigare att dropparnas 3 laddning och därmed deras position på registreringspapperet ll kan styras med hjälp av en yttre signal. ' Det är också möjligt att anordna flera vätskestrål- system enligt uppfinningen bredvid varandra och styra de olika vätskestrålarnas droppbildningspunkt oberoende av varandra genom elektriska signaler på samma sätt som det har beskrivits för en vätskestråle. Det är även uppenbart att vätskestrålen l kan bestå av mycket olika vätskor och inte bara bläck, som man använder i ett registreringssystem. Även registreringspapperet ll är bara ett exempel på registreringsunderlag och kan ersättas av t ex glas, metall eller plast. De i fig l-9 beskrivna anordningarna är därför bara exempel på olika vägar att förverkliga uppfinningen och man kan tänka sig många andra utföranden av densamma.The housing 46 has a large circular opening through which the primary beam 42 can pass. On its way from the nozzle 2 to the opening, the primary jet carries a part of the secondary liquid 43, so that a so-called compound jet is formed in the air outside the housing 46. The position of the drip formation point 47 on this compound jet can be described above. The method is moved relative to the electric field formed between the electrodes 6 and 7, for example by changing the amplitude of the alternating electric voltage driving the crystal 10. This means, as before, that the charge of the droplets 3 and thus their position on the recording paper 11 can be controlled by of an external signal. It is also possible to arrange several liquid jet systems according to the invention next to each other and control the drop formation point of the different liquid jets independently of each other by electrical signals in the same way as has been described for a liquid jet. It is also obvious that the liquid jet 1 can consist of very different liquids and not just ink, which is used in a registration system. The registration paper ll is also just an example of a registration document and can be replaced by, for example, glass, metal or plastic. The devices described in Figures 1-9 are therefore only examples of different ways of realizing the invention and many other embodiments of the same are conceivable.

Claims (14)

10 15 20 25 30 35 8000880-8 16 PATENTKRAV10 15 20 25 30 35 8000880-8 16 PATENT CLAIMS 1. Sätt att alstra vätskedroppar med bestämd elek- trisk laddning, k ä n n e t e c k n a t av att en elek- triskt ledande vätskestråle (l) införes så i ett kring - droppbildningspunkten separat upprättat elektriskt fält (8), att droppbildningspunkten (4) hos vätskestrålen intar ett kontrollerbart läge inom detta fält, samt att droppbildningspunkten (4) flyttas relativt det elektriska fältet (8) med en anordning, som styrs från en yttre signalkälla, i och för bestämning av vätskedropparnas elektriska laddning.Method of generating liquid droplets with a definite electric charge, characterized in that an electrically conductive liquid jet (1) is inserted in an electric field (8) separately established around the droplet formation point, that the droplet formation point (4) of the liquid jet occupies a controllable position within this field, and that the drip formation point (4) is moved relative to the electric field (8) with a device, which is controlled from an external signal source, in order to determine the electric charge of the liquid droplets. 2. Sätt enligt patentkravet l, n a t av att droppbildningspunkten (4) flyttas relativt till det elektriska fältet (8) genom en mekanisk rörelse hos ett munstycke (2), som alstrar vätskestrålen (1), samt att denna rörelse styrs av en yttre signal.A method according to claim 1, in that the drip formation point (4) is moved relative to the electric field (8) by a mechanical movement of a nozzle (2), which generates the liquid jet (1), and that this movement is controlled by an external signal . 3. Sätt enligt patentkravet l eller 2, t e c k n a t av att droppbildningspunkten (4) flyttas k ä n n e t e c k - k ä n n e - relativt till det elektriska fältet (8) genom mekaniska vibrationer, som påverkar droppbildningsprocessen och därmed bestämmer läget av droppbildningspunkten.3. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the droplet formation point (4) is moved known relative to the electric field (8) by mechanical vibrations, which affect the droplet formation process and thus determine the position of the droplet formation point. 4. . Sätt enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k - n a t av att de mekaniska vibrationerna alstras av en vibrationsgivare (10), som står i akustisk kontakt med munstycket (2) och vätskestrâlen (1), samt att amplituden hos de mekaniska vibrationerna styrs av minst en yttre signal till vibrationsgivaren.4.. A method according to claim 3, characterized in that the mechanical vibrations are generated by a vibration sensor (10), which is in acoustic contact with the nozzle (2) and the liquid jet (1), and in that the amplitude of the mechanical vibrations is controlled by at least one external signal to the vibration sensor. 5. Sätt enligt patentkravet 4, k ä n n e t e c k - n a t av att amplituden och frekvensen hos de mekaniska vibrationerna styrs av minst en yttre signal tillsammans eller var för sig.5. A method according to claim 4, characterized in that the amplitude and frequency of the mechanical vibrations are controlled by at least one external signal together or separately. 6. Sätt enligt något av patentkraven 3-5, k ä n n e - t e c k n a t därav, att vibrationsgivaren (10) dämpas mekaniskt.6. A method according to any one of claims 3-5, characterized in that the vibration sensor (10) is mechanically damped. 7. Sätt enligt något av patentkraven l-6, k ä n n e - t e c k n a t av att det elektriska fältet (8) utformas 10 15 20 25 30 35 8000880-8 17 mellan två koaxiella rörformade elektroder (6, 7), vilkas elektriska spänning kontrolleras av två spänningskällor, samt att vätskestrâlens (1) axel sammanfaller ungefär med den gemensamma mittlinjen av dessa rörformade elektroder.Method according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the electric field (8) is formed between two coaxial tubular electrodes (6, 7), the electric voltage of which is controlled. of two voltage sources, and that the axis of the liquid beam (1) coincides approximately with the common center line of these tubular electrodes. 8. Sätt enligt patentkravet 7, k ä n n e t e c k - n a t av att spänningarna, som anslutes till de båda elektroderna och som alstras av spänningskällorna, styres medelst en eller flera yttre styrsignaler.8. A method according to claim 7, characterized in that the voltages which are connected to the two electrodes and which are generated by the voltage sources are controlled by means of one or more external control signals. 9. Sätt enligt något av patentkraven 1-6, k ä n - av att det elektriska fältet (8) alstras på insidan av en spiral av ledande material med n e t e c k n a t hög resistivitet genom att spiralens ändar anslutes till en spänningskälla.9. A method according to any one of claims 1-6, characterized in that the electric field (8) is generated on the inside of a spiral of conductive material with a very high resistivity by connecting the ends of the spiral to a voltage source. 10. Sätt enligt något av patentkraven 1-9, k ä n - n e t e c k n a t av att vätskan i ett tilledningsrör (5) via en elektrod (9) inuti detta rör anslutes till en spänningskälla, så att den befinner sig på en definie- rad elektrisk potential, samt att denna potential styres av en yttre tidsvariabel styrsignal.10. A method according to any one of claims 1-9, characterized in that the liquid in a supply pipe (5) is connected via an electrode (9) inside this pipe to a voltage source, so that it is on a defined electrical potential, and that this potential is controlled by an external time-variable control signal. 11. ll. Anordning för genomförande av sättet enligt något av patentkraven l-10 att alstra vätskedroppar med bestämd elektrisk laddning, k ä n n e t e c k n a d av ett mun- stycke (2) för sådant införande av en elektriskt ledande vätskestråle (l) i ett kring droppbildningspunkten (4) separat upprättat elektriskt fält (8), att droppbildnings- punkten intar ett kontrollerbart läge inom detta fält, samt en från en yttre signalkälla styrd anordning (24; 14, 15) för förflyttning av droppbildningspunkten relativt det elektriska fältet i och för bestämning av vätskedropparnas elektriska laddning.11. ll. Device for carrying out the method according to any one of claims 1 to 10 for generating liquid droplets with a determined electric charge, characterized by a nozzle (2) for such insertion of an electrically conductive liquid jet (1) into a separate droplet formation point (4). established electric field (8), that the drip formation point assumes a controllable position within this field, and a device (24; 14, 15) controlled from an external signal source for moving the drip formation point relative to the electric field in order to determine the electric charge of the liquid droplets . 12. Anordning enligt patentkravet ll, t e c k n a d elektriska fältet (8) genomlöper ett i allmänhet konstant k ä n n e - av att dropPârna efter uppladdningen i det elektriskt avlänkningsfält (20), som alstras mellan två avlänkningselektroder och vars riktning är ungefär vinkel- rät mot strâlriktningen.Device according to claim 11, characterized in that the electric field (8) undergoes a generally constant feeling - after the charge is charged in the electric deflection field (20), which is generated between two deflection electrodes and whose direction is approximately perpendicular to the direction of radiation. . 13. Anordning enligt patentkravet 13, k ä n n e - t e c k n a d av att en av avlänkningselektroderna är elektriskt och mekaniskt förbunden med en elektrod (7), 8000880-8 18 som alstrar det elektriska fältet (8).Device according to claim 13, characterized in that one of the deflection electrodes is electrically and mechanically connected to an electrode (7), which generates the electric field (8). 14. Anordning enligt patentkravet 12 eller 13, k ä n n e t e c k n a d av att det varierande elektriska fältet (8),_där droppbildningspunkten befinner sig, alstras 5 mellan två elektroder, som anbringas på båda sidor av vätskestrålens axel samt att dessa elektroder har en - sådan geometrisk utformning att de samtidigt alstrar av- länkningsfältet (20).Device according to claim 12 or 13, characterized in that the varying electric field (8), where the drip formation point is located, is generated between two electrodes, which are applied on both sides of the axis of the liquid jet and that these electrodes have a - such a geometric design that they simultaneously generate the deflection field (20).