DE2358168C2

DE2358168C2 - Registiereinheit

Info

Publication number: DE2358168C2
Application number: DE2358168A
Authority: DE
Inventors: Hisao Tokyo Morohashi; Seisaku Ohki; Genji Yokohama Tokyo Ohno; Tadamitsu Uchiyama
Original assignee: Research And Development Laboratories Of Ohno Coltd Yokohama Kanagawa Jp
Current assignee: Research And Development Laboratories Of Ohno Coltd Yokohama Kanagawa Jp
Priority date: 1972-11-24
Filing date: 1973-11-22
Publication date: 1982-06-03
Also published as: GB1444568A; US3887928A; DE2358168A1

Description

8. Registriereinheit nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein hohler zylindriDie Erfindung bezieht sich auf eine Registriereinheit zum Autzeichnen von Abbildungen auf einem Aufzeichnungsträger mittels eines steuerbaren intermittierenden Strahles einer Aufzeichnungsflüssigkeit mit einer sehr kleinen Düse zum Ausstoßen des Flüssigkeitsstrahles, mit einer ersten Elektroden platte zum Beschleunigen des Aufzeichnungsflüssigkeitsstrahles in Richtung auf den Aufzeichnungsträger und einer Vorrichtung zum Unterbrechen des Flüssigkdtsstrahles an nicht zum Aufzeichnen bestimmten Stellen des Aufzeichnungsträgers mit Hilfe elektrischer Spannung.

In der DE-OS 20 24 330 ist ein Tintenstrahlschreiber beschrieben, bei dem gegenüber einer Düse zum Ausstoßen des Tintenstrahls eine Beschleunigungselektrode angeordnet ist und zwischen der Düse und der Elektrode eine Spannung angelegt wird, um einen Tintenstrahl von der Spitze der Düse in Richtung auf die Beschleunigungselektrode zu erzeugen. Letztere weist eine zur Düse koaxiale öffnung auf, die der Tintenstrahl passieren muß, um auf ein Registrierglied zu treffen; die Beschleunigungselektrode hait dabei gleichzeitig strahlformende Funktion. Hinter der Beschleunigungselektrode werden die Tintentröpfchen durch Horizontal- und Vertikal-Ablenkelektroden in Abhängigkeit von diesen zugeführten Steuersignalen abgelenkt, um eine Aufzeichnung auf der Oberfläche des Registriergliedes zu erhalten. Dieser Tintenstrahlschreiber weist keine den Strahl unterbrechende Vorrichtung auf; der Strahl kann also nicht intermittierend gemacht werden, sondern ist kontinuierlich.

Es ist zwar bekannt, bei herkömmlichen Registriereinheiten des Typs, der den Stra.hl einer Schreibflüssigkeit verwendet, der durch an die Flüssigkeit angelegten Druck und eine Beschleunigungselektrode erzeugt wird, den Strahl mit Hilfe einer Ablenkelektrode, an die bedarfsweise eine Spannung angelegt wird, abzulenken und so intermittierend zu rmichen. Dabei wird es aber notwendig, eine Vorrichtung vorzusehen, die während eines Registriervorgangs die abgelenkte Schreibflüssigkeit auffängt. Deshalb wird ein Apparat bzw. Gerät im Falle, daß in einem Arbeitsvorgang durch viele, nahe beieinander angeordnete Registriereinheiten aufgezeichnet werden soll, unvermeidlich kompliziert und groß in seinen Abmessungen.

In der DE-AS 11 87 816 sind mehrere Ausführungsformen einer Registriereinheit für einen Tintenstrahl-

schreiber beschrieben. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist auf der einen Seite sines Registriergliedes eine mit einer Elektrode ausgerüstete Düse und auf der anderen Seite eine dem Registrierglied gleichzeitig als Unterlage dienende Beschleunigungselektrode angeordnet Gegenüber der mit Tinte versorgbaren Düse und vor dem Registrierglied is¹ eine mit einem Durchgangsloch versehene Elektrodenplatte vorgesehen, die u.a. die Funktion einer (nachfolgend so genannten) »Ventilelektrode« hat Um einen Tintenstrahl in Richtung auf das Registrierglied zu erzeugen, wird die Elektrode der Düse an +2000 Volt, die Ventilelektrode auf Erdpotential und die Beschleunigungselektrode an -5000 Volt gelegt Insgesamt ist also ein Spannungsunterschied von 7000 Volt erforderlich. Bei der dabei erfolgenden Erzeugung des Tintenstrahls hat die Ventilelektrode neben einer Beschleunigungsfunktioh auch eine eindeutig strahlformende Funktion, d. h. sie wirkt auf Ausbildung, Form und Stärke des Strahles ein. Um den Strahl zu unterbrechen bzw. intermittierend zu machen, kann durch eine Steuervorrichtung an die Ventilelektrode eine Spannung von + 500 Volt angelegt werden. Der intermittierende Strahl wird also in Richtung auf das Registrierglied erzeugt indem eine Signalspannung direkt an die strahlformende Elektrode angelegt wird, wodurch diese außerdem eine Schalt- oder Steuerfunktion erhält. Das Potential der auf der anderen Seite des Registriergliedes angeordneten Beschleunigungselektrode steht dagegen in keiner Beziehung zur Formung des Tintenstrahles; es trägt ausschließlich zu einem elektrischen FeM zur Beschleunigung der Tintentröpfchen bei, die die Ventilelektrode passiert haben. Das Loch in der Ventilelektrode muß deshalb sehr klein sein (im beschriebenen Ausführungsbeispiel liegt es mit einem Durchmesser von 0,38 mm noch in der Größenordnung des Außendurchmessers der Düse'von 0,25 mm), damit nicht das den Strahl formende Feld durch das Potential der (Nach-) Beschleunigungselektrode beeinflußt wird. Das bedeutet also, wenn das Registrierglied in einem 4η gewissen Abstand von der Ventilelektrode angeordnet ist, erreicht der Tintenstrahl das Registrierglied nur mit einem strahlformenden Feld von 2000 V, das zwischen der Düse und der Ventilelektrode aufgebaut ist, nicht, so daß, um den Tintenstrahl an das Registrierglied v> heranzubringen, hinter diesem die (Nach-) Beschleunigungselektrode angeordnet werden muß, um ein Beschleunigungsfeld von -5000 Volt zwischen der Ventilelektrode und der (Nach-) Beschleu.iigungselektrode zu schaffen. Die Ventüelektrode dieser bekannten Vorrichtung dient nicht nur dem Ein- und Ausschalten des Flüssigkeitsstrahles, sondern vor allem auch der Formung des Strahles. Die Formung des Strahles, d. h. der Einfluß auf Ausbildung. Form und Stärke des Flüssigkeitsstrahles, ist sogar die Hauptfunkiion dieser Elektrode, während das Ein- und Ausschalten eher eine Unterfunktion ist. Für das Aufzeichnen auf einem Aufzeichnungsmaterial mit Hilfe des Flüssigkeitsstrahles muß zwischen der Düse und der Ventüelektrode ein strahlbildendes Feld von 2000 Volt angelegt werden. &o Das Ein- und Ausschalten des Flüssigkeitsstrahles erfolgt dann durch Anlegen einer Gegenspannung von 0 V bzw. 500 V an die Ventüelektrode. Einschalten mit 0 V bedeutet, daß das strahlbildende Feld von 2000 V zwischen der Düse und der Ventilelektrode unbeein- 6^r, trächtigt ist, und es kommt zur Ausbildung des Strahles. Abschalten mit 500 V dagegen bedeutet, daß trotz Bestehens eines elektrischen Feldes von 1500V zwischen Düse und Ventilelektrode kein Strahl durch das Feld gebildet wird. Da sowohl die Strahlbildung als auch die Steuerung des Ein- und Ausschaitens durch die Ventüelektrode vorgenommen werden, ist es erforderlich, die Spannungen unter Berücksichtigung beider Betätigungen einzustellen und zu steuern.

Nach einer anderen Ausführungsform dieser DE-AS 1187816 sind zwei Elektroden mit jeweils einem Durchgangsloch zwischen der Düse und dem Registrierglied angeordnet Die eine Elektrode hat strahlformende Funktion und ist nach der Düse angeordnet; die andere Elektrode dient zur Unterbrechung des Tintenstrahls, trägt aber auch zur Ausbildung und Beschleunigung des Tinter.strahles bei, sobals sie an Erdpotential gelegt wird, und ist zwischen der strahlformenden Elektrode und dem Registrierglied angeordnet Außerdem ist auch hier hinter dem Registrierglied die (Nach-) Beschleunigungselektrode angeordnet Bei dieser Ausführungsform ist in Kauf zu nehmen, daß sich die Gesamtbeschleunigungsspannung (Beschleunigungsspannung zwischen Düse und den Elektroden plus Nachbeschleunigungsspannung) auf 8500 Volt erhöht. Für die Strahlbildung und die Strahlunterbrechung sind zwar getrennte Elektroden vorgesehen; die Steuerelektrode ist jedoch zur Unterbrechung des Tintenstrahles zwischen der strahlformenden Elektrode und dem Registrierglied angeordnet was zur Folge hat, daß, auch wenn eine hohe Spannung zur Unterbrechung der Tintentröpfchen an die Steuerelektrode angelegt wird, der durch die zwischen der Düse und der strahlformenden Elektrode angelegte Spannung von der Düsenspitze ausgehende Tintenstrahl nicht unterbrochen wird, weil das elektrische Feld der an Spannung liegenden Steuerelektrode vollkommen durch die strahlformende Elektrode abgeschirmt wird. Nach dem Durchgang durch das Loch der strahlformenden Elektrode wird der Strahl durch das Feld der Steuerelektrode zur Elektrode zurückgelenkt und tropft von dieser ab. Dies erfordert eine besondere Auffangvorrichtung für die Schreibflüssigkeit. Wollte man dagegen eine hohe Spannung zwischen der Düse und der dem Registrierglied näher liegenden Elektrode anlegen in der Absicht, einen Tintenstrahl zu erzeugen, so würde das elektrische Feld durch die zwischen dieser Elektrode und der Düse liegende aridere Elektrode abgeschirmt, und es würde kein Strahl erzeugt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine neue Registriereinheit gemäß Oberbegriff zu schaffen, mit welcher der Strahl der Schreibflüssigkeit intermittierend gemacht werden kann, ohne daß besondere Vorrichtungen zum Auffangen von Schreibflüssigkeit erforderlich sind; sie soll mit verhältnismäßig geringen Spannungsunterschieden zwischen der Ausstoßdüse und den verschiedenen Elektroden auskommen, einfach im Aufbau, aber von hoher Ansprechgeschwindigkeit sein und es erlauben, leicht zwischen der positiv/positiven oder positiv/negativen Arbeitsweise in bezug auf ein Eingangssignal zu wählen, und sie soll imstande sein, einen stabilen konvergenten oder nicht schwankenden Strahl einer Aufzeichnungsflüssigkeit zu erzeugen. Betriebs- und Ausschaltzustand des Flüssigkeitsstrahles sollen exakt festlegbar sein.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die erste Elektrodenplatte ein zur Düsenöffnung koaxiales Durchgangsloch aufweist, daß die erste Elektrodenplatte unmittelbar vor dem Aufzeichungsträger auf seiner der Düse zugewandten Seite angeordnet ist und zwischen ihr und der Düse eine SDannune anleebar ist.

daß eine zweite Elektrode mit einem Durchgangsloch in unmittelbarer Nähe der Düsenöffnung und koaxial zu ihr angeordnet ist, wobei das Durchgangsloch dieser zweiten Elektrode größer ist als der Außendurchmesser der Düse, und daß an die zweite Elektrode eine "> Steuerspannung anlegbar ist, die zum Unterbrechen des Aufzeichnungsflüssigkeitsstrahles die gleiche Phase wie die an der Düse liegende Spannung aufweist.

Nach der Erfindung ist also eine zweite strahlunterbrechende Elektrode, vorzugsweise in Ringform, zwi- ι ο sehen der ersten strahlformenden Elektrode und der Düse angeordnet. Ihre Funktion ist es, eine Ein-Aus-Steuerung des Flüssigkeitsstrahles zu erreichen, indem das zwischen der Düse und der ersten Elektrode aufgebaute strahlformende Feld durch das durch die is zweite Elektrode und die erste Elektrode erzeugte Feld geschwächt wird. Für die Strahlbildung stehen sich zunächst die Düse und die erste Elektrode als Elektroden eines aufzubauenden elektrischen Feldes gegenüber, wobei die sehr kleine Düse eine extreme Spitze und die erste Elektrode eine Platte bildet, so daß sich bei Anlegen eine Spannung zwischen beiden in bekannter Weise ein stark inhomogenes Feld mit einer sehr großen Feldstärke in der Umgebung der Düse bildet. Infolge dieser hohen Feldstärke genügt eine verhältnismäßig kleine Spannung (ca. 1800 V) zwischen Düse und erster Elektrode, um den Strahl zu bilden. Indem nun an die in Düsennähe befindliche zweite Elektrode eine Steuerspannung angelegt wird, die die gleiche Phase wie die an der Düse liegende Spannung aufweist, wird das elektrische Feld in der Umgebung der Düse homogenisiert und damit die Feldstärke herabgesetzt, so daß die ursprünglich zwischen Düse und strahlbildender Elektrode angelegte Spannung für die Strahlbildung nicht mehr ausreicht und damit der Strahl r> unterbrochen wird, bis die Steuerspannung wieder weggenommen wird, so daß durch Anlegen und Wegnehmen der Steuerspannung der Strahl der Aufzeichnungsflüssigkeit intermittierend gemacht werden kann. 4(1

Nach der Erfindung werden die Strahlbildung und die Steuerung des Ein- und Ausschaltens durch Anlegen von Spannungen an getrennten Elektroden durchgeführt, so daß die Einstellung bzw. Steuerung der Spannung sehr einfach und leicht ist und nicht jeweils die andere Betätigung berücksichtigt werden muß.

Da außerdem die Steuerung für das Ein- und Ausschalten nahe an der Düse vorgenommen und erreicht wird, kann die Spannung dafür einige hundert Volt betragen, und die Steuerung kann bei einer ">u niedrigen Spannung schnell bewirkt werden, woraus sich der Vorteil ergibt, daß die vorliegende Erfindung für Aufzeichnungen mit hoher Geschwindigkeit geeignet ist.

Die Aufzeichnung mit der erfindungsgemäßen Registriereinheit erfolgt vollkommen berührungsfrei, so daß man in der Wahl des Aufzeichnungsträgers völlig frei ist.

Indem der Flüssigkeitsstrahl auf elektrostatischem Wege erzeugt und unterbrochen wird, sind weitere Hilfsmittel wie etwa eine Pumpe oder eine besondere «· Beschleunigungselektrode nicht erforderlich. Ebenso erübrigt sich eine Vorrichtung zum Auffangen eines um- oder abgelenkten Fiüssigkeitsstrahles; denn der Strahl wird direkt an der Düse unterbrochen. Die erfindungsgemäße Registriereinheit läßt sich somit auch raumspa- «" rend zu einer ganzen Apparatur zusammenstellen.

Die zweite Elektrode für die intermittierende Strahlerzeugung kann erfindungsgemäß durch einen Erdungswiderstand mit Erde verbunden sein. Dadurch werden Restladungen besser abgeleitet, und es erhöht sich die Ansprechempfindlichkeit der erfindungsgemäßen Registriereinheit.

Der zwischen dem unteren Endabschnitt der Düse und der ersten Elektrodenplatte definierte Strahlraum kann koaxial durch ein isolierendes Dielektrikum abgeschirmt sein. Durch diese Maßnahme verbessert sich die Konvergenz des Flüssigkeitsstrahles; außerdem wird die obere Grenzspannung für den konvergierenden Strahl angehoben, so daß sich eine erhöhte Stabilität des Strahles ergibt und dieser sich weniger leicht aufspaltet.

Außerhalb des isolierenden Dielektrikums und koaxial zu ihm ist vorzugsweise ein leitendes Abschirmglied vorgesehen. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn eine größere Anzahl der erfindungsgemäßen Registriereinheiten zu einer Apparatur zusammengestellt werden, da die elektrischen Feder der einzelnen Registriereinheiten gegeneinander abgeschrimt sind und sich nicht beeinflussen.

Der offene Endabschnitt der Düse kann in der koaxial zur Düse angeordneten, hohlen, zylindrischen zweiten Elektrode für die intermittierende Strahlerzeugung liegen.

Weil erfindungsgemäß die zweite Elektrode keine strahlbildende Funktion hat, kann ihr Innendurchmesser deutlich, d. h. um ein Vielfaches größer sein als der Außendurchmesser der Düse. Das hat nicht nur fertigungstechnische Vorteile; vielmehr wird damit auch vermieden, daß die zweite Elektrode das zwischen der Düse und der strahlformenden Elektrode aufgebaute elektrische Feld abschirmt. Dieser Effekt wird noch verbessert, wenn die ringförmige zweite Elektrode an einer Stelle im unteren Endabschnitt der Düse angeordnet wird.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Widerstand mit einem photoleitenden Element in Reihe geschaltet; das eine Ende der Reihenschaltung liegt dabei an Spannung, während das andere Ende geerdet ist, und der Viirbindungspunkt zwischen dem Widerstand und dem photoleitenden Schaltelement ist elektrisch mit der zweiten Elektrode verbunden.

Hierbei besteht dann für den Widerstand R₂ des photoleitenden Elements im hochohmigen Zustand, für seinen Widerstandswert R₂ im niederohmigen Zustand und für den Widerstandswert R\ des Widerstands folgendes Verhältnis:

R₂>Ri>R₂.

indem so der zweiten Elektrode die Sicucrsparinung über ein photoleitendes Element zugeführt wird, kann der Flüssigkeitsstrahl mit Hilfe von Lichtsignalen intermittierend gemacht werden, und zwar je nachdem, wie die Polung des photoleitenden Elements vorgenommen wird, so, daß der Strahl entweder bei Lichteinfall unterbrochen und bei fehlendem Lichtsignal erzeugt oder umgekehrt bei Lichteinfall erzeugt und bei fehlendem lichtsignal unterbrochen -wird. Auf diese Weise kann wahlweise eine positiv/positiv Aufzeichnung oder eine positiv/negativ Aufzeichnung einer Vorlage vorgenommen werden.

In einer bevorzugten Ausbildungsform der Erfindung kann ein hohler zylindrischer Widerstand so koaxial zur Düse angeordnet sein, daß er mit einem geerdeten leitenden Abschirmglied oder der geerdeten ersten Elektrodenplatte leitend verbunden ist wobei die

Elektrode innerhalb des Widerstandes und mit ihrem Außenmantel in leitender Berührung mit dessen Innenfläche angeordnet ist.

Innerhalb des zylindrischen Widerstandes kann mit dessen dem darin verlaufenden Weg des Aufzeichnungsflüssigkeitsstrahles entsprechenden Abschnitt seiner Innenseite in Berührung stehend ein zylindrisches isolierendes Dielektrikum angeordnet sein.

Auf diese Weise sind der obengenannte, die Ansprechempfindlichkeit erhöhende Erdungswiderstand und das isolierende Dielektrikum raumsparend in die Registriereinheit in Kompaktbauweise integriert, und Schaltungsschwierigkeiten sind vermieden.

Die zweite Elektrode ist vorzugsweise ein Ring, und die Düse ragt konzentrisch in diesen Ring hinein oder durch ihn hindurch.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der anhängenden Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Skizze, die das Grundprinzip einer Registriereinheit zur Erzeugung eines intermittierenden Aufzeichnungsflüssigkeitsstrahles nach dieser Erfindung zeigt,

F i g. 2 bis 4 einschließlich Skizzen zur Erläuterung der örtlichen Anordnung einer Ringelektrode zur Erzeugung eines intermittierenden Strahles,

F i g. 5 eine Skizze zur Erläuterung eines Erdungswiderstandes, der mit einem Stromkreis der Ringelektrode verbunden ist,

F i g. 6 und 7 Skizzen zur Erläuterung eines Steuersystems, das in einem Stromkreis der Ringelektrode ein photoleitendes Schaltelement verwendet,

F i g. 8 und 9 Skizzen zur Erläuterung des Falls, in dem ein isolierendes Dielektrikum verwendet wird,

F i g. 10 und 11 Skizzen zur Erläuterung des Falls, in dem ein zylindrischer Widerstand als Erdungswiderstand gemäß F i g. 5 verwendet wird,

Fig. 12 und 13 Skizzen, die als Beispiel Teile eines Registriergerätes, das diese Erfindung enthält, und den Aufbau einer darin verwendeten Registriereinheit zeigen.

Gemäß F i g. 1 wird eine sehr kleine, hohle Düse 3 aus einem Vorrats- bzw. Speicher- und Versorgungstank 2 mit einer Schreib- bzw. Aufzeichnungsflüssigkeit 1 versorgt und eine Elektrodenplatte 5, in der koaxial mit der Düse 3 ein durchgehendes Loch 4 ausgebildet ist ist gegenüber der Düse 3 angeordnet Nahe bei der Elektrodenplatte 5 ist ein Aufzeichnungsträger 6, der aus Papier, Gewebe, Kunststoffilm, einer Metallplatte oder ähnlichem gebildet ist auf der gegenüberliegenden Seite von der Düse 3 aus gesehen angeordnet Die Düse 3 und die Elektrodenplatte 5 sind jeweils mit den beiden Elektroden einer Hochspannungsquelle 7 verbunden. Im Falle, daß die Aufzeichnungsflüssigkeit die beispielsweise aus den folgenden Stoffen zusammengesetzt ist:

Zyaninblau	0,5 Teile
Methanol	10 Teile
Glyzerin	5 Teile
Wasser	85 Teile

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in die Düse 3 geliefert wird, deren Innendurchmesser 0,25 nun beträgt und eine elektrostatische Spannung zwischen der Düse 3 und der Elektrodenplatte 5 angelegt wird, um die erstere gegenüber der letzteren 6S positiv zu machen, so wird, wenn die Spannung 13 kV erreicht ein Flüssigkeitsstrahl 8 mit ungefähr 2000 Tröpfchen pro Sekunde erzeugt Der Flüssigkeitsstrahl 8 geht durch das durchgehende Loch 4 der Elektrodenplatte 5 hindurch, erreicht den Aufzeichnungsträger 6 und bleibt dort haften.

Wenn der Aufzeichnungsträger 6 durch eine nicht dargestellte Antriebseinheit relativ zur Düse 3 bewegt wird, so wird der Ort seiner Bewegung durch die Tröpfchen des Flüssigkeitsstrahles in Form einer linearen oder kontinuierlichen punktierten Linie auf dem Aufzeichnungsträgere aufgezeichnet.

Die Spannung zwischen der Düse 3 und der Elektrodenplatte 5 kann eine Gleichspannung, eine pulsierende Gleichspannung oder eine Wechselspannung sein, aber im Falle einer Wechselspannung, deren Frequenz hoch ist, wird die Konvergenz des Strahles gemindert. Die Polarität der Spannung kann positiv oder negativ sein.

Die Aufzeichnungsflüssigkeit 1 besteht, wie zuvor erwähnt, in der Hauptsache aus Wasser als Lösungsmittel, aber sie kann aus Zyclohexan, Toluol, Xylol oder anderen Lösungsmitteln zusammengesetzt werden. Im allgemeinen kann jede Aufzeichnungsflüssigkeit in dieser Erfindung verwendet werden, die eine Oberflächenspannung von 30 bis 80 dyn/cm, eine Viskosität von weniger als 200 cP (2 dyn ■ s/cm²) und einen elektrischen Widerstandswert von mehr als 10~³Ω · cm hat. Wenn die Oberflächenspannung unter 30 dyn/cm liegt, ist der Strahl schwer zu konvergieren, und wenn sie über 80 dyn/cm liegt, ist die Befeuchtung der Düse 3 zu gering, wodurch es schwierig wird, einen konvergierenden Strahl zu erzeugen. Mit einer Viskosität von mehr als 20OcP ist die Ansprechempfindlichkeit auf die intermittierende Betätigung gering. Ein elektrischer Widerstands wert von weniger als 10-³ Ω · cm macht es schwierig, einen Strahl zu erzeugen, und ist deshalb nicht erwünscht.

Während der Erzeugung des Strahles in dem Beispiel gemäß F i g. 1 fließt ein Strom von 0,1 bis 1 μΑ zwischen der Düse 3 und der Elektrodenplatte 5, und nur ein sehr niedriger Strom, der 1/100 bis 1/500 dieses Stroms entspricht fließt von der Düse 3 zum Aufzeichnungsträger 6. Dies entspricht einer Ladung des am Aufzeichnungsträger haftenden Tröpfchens.

Aus dieser Tatsache erkennt man, daß bei dieser Erfindung der aus Tröpfchen bestehende Flüssigkeitsstrahl, der durch das elektrische Feld zwischen der Düse 3 und der Elektrodenplatte 5 zusammen mit einer Koronaentladung erzeugt wird, unter dem Druck von Ladungsträgern konvergiert wird und entlang des elektrischen Feldes zur Elektrodenplatte 5 beschleunigt wird.

Außerdem ist zu berücksichtigen, daß die Ladungsträger geringer Masse durch die Elektrodenplatte 5 eingelangen werden und daß nur die Tröpfchen großer Masse durch das durchgehende Loch 4 der Elektrodenplatte 5 hindurchgehen und durch die Massenkräfte der Tröpfchen den Aufzeichnungsträger erreichen.

Demgemäß muß bei der vorliegenden Erfindung der Aufzeichnungsträger nicht wie bei herkömmlichen Verfahren in einem elektrischen Koronafeld angeordnet werden, so daß eine Elektrodenplatte, die unmittelbar unter der Düse gemäß dem Stand der Technik angeordnet ist unnötig ist Deshalb kann der Aufzeichnungsträger 6 aus Papier, Gewebe, Kunststoffilm, einer Metallplatte oder ähnlichem bestehen, ungeachtet seiner isolierenden Eigenschaft Leitfähigkeit und Dielektrizitätskonstanten, und da außerdem das Aufzeichnen ohne jeden mechanischen Kontakt der Registriereinheit mit dem Aufzeichnungsträger bewirkt

wird, ist es möglich, jeden Aufzeichnungsträger zu verwenden, ungeachtet der Unebenheit oder Glattheit seiner Oberfläche.

Wie als Nächstes in den F i g. 2 bis 4 gezeigt ist, ist eine Ringelektrode 9 mit einem Innendurchmesser von 4 mm koaxial mit der Düse 3 zwischen der Düse 3 und der Elektrodenplatte 5 angeordnet oder an der Düse 3 innerhalb eines Bereiches von 5 mm von deren Spitze montiert. Die Ringelektrode 9 ist durch eine Zuleitung mit einem Anschluß 10 verbunden.

Der Flüssigkeitsstrahl der Aufzeichnungsflüssigkeit 1 wird durch Anlegen einer Spannung von 2,1 kV von der Hochspannungsquelle 7 zwischen der Düse 3 und der Elektrodenplatte 5 erzeugt Wenn dann eine Spannung von 500 V derselben Polarität wie an der Düse 3 durch den Anschluß 10 an die Ringelektrode 9 angelegt wird, wird das an der Spitze der Düse 3 aufgebaute elektrische Feld geschwächt, und der Strahl der Aufzeichnungsflüssigkeit wird augenblicklich gestoppt. Wird die angelegte Spannung wieder weggenommen, wird der Strahl wieder erzeugt, um so ein intermittierendes Bild auf dem Aufzeichnungsträger 6 aufzuzeichnen. Diese Unterbrechung des Strahles kann mehr als einige hundertmal pro Sekunde bewirkt werden.

Es ist notwendig, daß die an die Ringelektrode 9 anzulegende Spannung, um den Strahl zu stoppen, die Feldstärke an der Spitze der Düse 3 geringer macht als die, bei der die Tröpfchen zu tropfen beginnen; aber diese Spannung kann durch eine passende Auswahl des Durchmessers und der Stellung der Ringelektrode 9 kleiner als 200 V gemacht werden. Weiterhin kann die obere Grenze dieser Spannung höher liegen, als die den Strahl erzeugende Spannung. Je kleiner der Durchmesser der Ringelektrode 9 wird, um so niedriger wird die den Strahl stoppende Spannung. Jedoch verursacht ein Durchmesser von weniger als 1,0 mm leicht eine Entladung zwischen der Ringelektrode 9 und der Düse 3, und ein zu großer Durchmesser führt zu einem schnellen Ansteigen der Stoppspannung. Ein optimaler Bereich des Innendurchmessers der Ringelektrode 9 liegt zwischen 1,0 bis 10 mm.

Wo die Ringelektrode 9 an der Düse 3 montiert ist, wie es in F i g. 3 wiedergegeben ist, wird sie beim Versprühen der Tröpfchen aufgrund von in der Aufzeichnungsflüssigkeit 1 enthaltenen Unreinheiten nicht verschmutzt Mit einem Erweitern des Abstandes zwischen der Ringelektrode 9 und der Spitze der Düse 3 steigt die den Strahl stoppende Spannung an, und wenn der Abstand größer ist als 5 mm, steigt die Stoppspannung sehr rasch an, und selbst wenn die Stoppspannung den oberen Grenzwert der den Strahl erzeugenden Spannung zwischen der Düse 3 lind der Elpktrociennlatte 5 erreicht, kann der Strahl nicht mehr gestoppt werden.

Wenn die Spitze der Düse 3 innerhalb der Ringelektrode 9 liegt, wie es in F i g. 4 gezeigt ist, liegt die den Strahl stoppende Spannung auf einem Minimum, und eine Änderung der Stoppspannung, die aus der Abweichung in der Stellung der Ringelektrode 9 folgt, ist ebenfalls gering.

Im Falle, daß eine Abbildung unter Verwendung der erfindungsgemäßen Registriereinheit aufgezeichnet wird, kann die Spannung der Ringelektrode 9 nach einer Methode erreicht werden, bei der eine Spannung durch elektrostatische Induktion indirekt angelegt wird, oder nach einer Methode, bei der die Ringelektrode 9 direkt mit der Spannungsquelle verbunden wird und mit Hilfe eines Schalters ein- und ausgeschaltet wird. In letzterem Fall jedoch wird, wenn der Stromkreis ausgeschaltet wird, eine Restladung erzeugt, durch die die Ansprechempfindlichkeit für die Unterbrechung verschlechtert wird. Um die Ansprechempfindlichkeit zu verbessern, ί wird die Ringelektrode 9, wie in F i g. 5 gezeigt, durch einen Widerstand 11 geerdet, wodurch die Ansprechempfindlichkeit für die Unterbrechung deutlich erhöht werden kann. Ein zu kleiner Widerstandswert des Widerstandes 11 verursacht ein Ansteigen seines

in Energieverbrauchs, und ein zu großer Widerstandswert erhöht die Verfallzeit der Restladung, was eine verschlechterte Ansprechempfindlichkeit für die Unterbrechung zur Folge hat. Ein optimaler Widerstandswert des Widerstandes 11 liegt im Bereich von 10³ bis 10¹⁰Ω.

Fig.6 stellt ein Beispiel der erfindungsgemäßen Registriereinheit dar, die ausgelegt ist, durch Verwendung eines photoleitenden Schaltelements 12 den Strahl mit Hilfe eines Lichtsignals intermittierend zu machen. In der Zeichnung ist ein photoleitendes Element 12 zwischen dem Anschluß 10 und der Ringelektrode 9 angeschlossen. Die Widerstandswerte R2 und RJ des photoleitenden Schaltelements 12, wenn es nicht mit Licht bestrahlt wird, d. h. in seinem hochohmigen Zustand, und wenn es mit Licht bestrahlt wird, d. h. in seinem niederohmigen Zustand, und der Widerstandswert Ri eines Erdungswiderstandes 13 der Ringelektrode 9 sind so ausgewählt, daß R₂> R\>Ri ist. Der Anschluß 10 ist mit einer nicht dargestellten, den Strahl unterbrechenden Spannungsquelle verbunden. Bei Be-

3« strahlung des photoleitenden Elements 12 mit Licht nimmt dessen Widerstandswert ab, so daß die Spannung an der Ringelektrode 9 ansteigt und der Tintenstrahl gestoppt wird. Mit abnehmender Beleuchtung sinkt die Spannung an der Ringelektrode 9, und der Tintenstrahl wird erzeugt. Die Restspannung wird über den Erdungswiderstand 13 abgebaut. In diesem Falle wird eine Abbildung aufgezeichnet, die in bezug auf das optische Bild positiv/positiv ist.

Weiterhin erhält man, auch bei ausgetauschter

♦0 Stellung des Erdungswiderstandes 13 mit dem photoleitenden Element 12, wie es in F i g. 7 dargestellt ist, eine dem optischen Bild entsprechende Abbildung: aber anders als im Beispiel nach Fig.6 wird der Strahl erzeugt, wenn das photoleitende Schaltelement 12 mit Licht bestrahlt wird, und der Strahl wird gestoppt, wenn das photoleitende Schaltelement 12 nicht bestrahlt wird, so daß eine Abbildung aufgezeichnet wird, die in bezug auf das optische Bild positiv/negativ ist.

Die Registriereinheit kann so ausgelegt sein, daß sie für wahlweise postiv/positive oder positiv/negative Arbeitsweise betätigbar ist, indem wahlweise der Anschluß 10 der den Strahl unterbrechenden Spannungsquelle und Erde mit dem mit der Ringelektrode 9 verbundenen photoleitenden Element 12 und dem mit dem Element 12 in Reihe verbundenen Widerstand 13 zwischen ΙΟ³ und 10¹⁰Ω verbunden werden. Das photoleitende Schaltelement 12 kann durch ein anderes photoelektrisches Bauelement, wie zum Beispiel ein Photothyristorelement ersetzt werden.

Wenn der Raum der Koronaentladung, der sich von der Umgebung der Düsenspitze 31, die Ringelektrode 9 einschließend, bis zur Elektrodenplatte 5 erstreckt, durch ein, wie in F i g. 8 gezeigt, koaxial mit der Düse 3 angeordnetes isolierendes Dielektrikum 14 abgeschirmt wird, wird die Konvergenz des Strahles stark verbessert, und die obere Grenzspannung für den konvergierenden Strahl wird auch angehoben, so daß für eine erhöhte Stabilität beim Ausstrahlen gesorgt ist. Dieser Effekt

tritt augenscheinlich aus folgendem Grund auf: Ein Teil der gleichzeitig mit dem Strahl erzeugten Koronaladung wird nämlich an der Innenwand des Dielektrikums 14 gespeichert, und das elektrische Feld zwischen der Düse 3 und der Elektrodenplatte 5 wird dadurch abgestoßen, so daß es gegen das durchgehende Loch 4 der Elektrodenplatte 5 konvergiert und dadurch einen Einfluß auf den Strahl ausübt.

Wenn gemäß F i g. 9 ein zylindrisches, leitendes Abschirmglied 15 koaxial mit der Düse 3 angeordnet ist, wirkt das Abschirmglied 15 als eine Elektrode, so daß sich der Strahl leicht ausbreitet. In diesem Fall jedoch vergrößert die Anordnung eines isolierenden Dielektrikums 14 in Kontakt mit der Innenseite des Abschirmgliedes 15 die Konvergenz und Stabilität des Strahles is merklich.

Ein elektrischer Widerstandswert von 10⁷ bis 10^ΜΩ ist für das isolierende Dielektrikum richtig, ein Widerstandswert unter ΙΟ⁷ Ω vermindert den Effekt der Konvergierung und Stabilisierung des Strahles, und ein Widerstandswert über ΙΟ¹⁴ Ω verursacht ein Ansteigen der Startspannung für den Strahl und verschlechtert die Ansprechempfindlichkeit für die Strahlunterbrechung.

Das isolierende Dielektrikum 14 kann aus organischem Material hergestellt sein wie etwa Phenolharz, Polyvinylchlorid, Polyäthylen, Akrylharz, Polystyrol, Hartgummi, Epoxydharz oder dergleichen oder auch aus einen anorganischen Material wie etwa Glas oder Porzellan.

Die Ansprechempfindlichkeit auf die Strahlunterbre- «> chung kann merklich verbessert werden, indem die Ringelektrode 9 durch den Widerstand 11, wie zuvor unter Bezug auf F i g. 5 beschrieben, geerdet wird, aber die Verbindung des Widerstandselements mit dem äußeren Stromkreis der Ringelektrode 9 bringt eine Komplexität in der Gesamtschaltung mit, erfordert die Berücksichtigung der Isolation und beansprucht viel Raum. Deshalb ist es möglich, den Widerstand 11 in die Registriereinheit einzubauen und ihn direkt mit einem geerdeten Abschirmglied oder mit der gegenüber der Düse 3 angeordneten Elektrodenplatte 5 zu verbinden. wie unten in Verbindung mit den Fig. iO und 1 i noch beschrieben wird.

Gemäß Fig. 10 ist an Stelle des isolierenden Dielektrikums 14 in F i g. 9 innerhalb des zylindrischen leitenden Abschirmgliedes 15 ein zylindrischer Widerstand 18 angeordnet so daß eine leitende Berührung mit ihm hergestellt wird, und die Ringelektrode 9 ist innerhalb des zylindrischen Widerstandes 18 so befestigt daß dessen Innenwand in leitender Berührung steht mit dem Außenumfang der Ringelektrode 9.

Der zylindrische Widerstand 18 ist ein üblicher aus festem Widerstandsmaterial oder einem halbleitenden Widerstandsmaterial hergestellter Widerstand, wie zum Beispiel ein plastisch gegossener Widerstand, und dieser Widerstand hat einen Widerstandswert von 10³ bis 10¹⁰ zwischen der Ringelektrode 9 und dem Abschirmglied 15. So ist der Widerstand 18 am Abschirmglied 15 befestigt, trägt die Ringelektrode 9 und dient auch als Erdungswiderstand der Ringelektrode 9, so daß, wie zuvor beschrieben, für eine erhöhte Ansprechgeschwindigkeit für die intermittierende Strahlerzeugung gesorgt ist. Außerdem ist ein zylindrisches isolierendes Dielektrikum 19 in Berührung mit der Innenseite des zylindrischen Widerstandes 18 und der Unterseite der Ringeleketrode 9 angeordnet, um den zwischen der Düse 3 und der Elektrodenplatte 5 definierten Strahlraum abzudecken, so daC man dieselben Ergebnisse wie mit dem isolierenden Dielektrikum 14 gemäß F i g. 9 erhalten kann, um den Strahl zu konvergieren und zu stabilisieren.

Gemäß F i g. 11 ist ein zylindrischer Widerstand 18 vorgesehen, der in leitendem Kontakt mit der Innenwand des durchgehenden Loches 4 der Elektrodenplatte 5 steht, und die Ringelektrode 9 ist an der Innenseite des zylindrischen Widerstandes 18 befestigt, wobei dessen Innenwand in leitender Berührung steht mit dem Außenumfang der Ringelektrode 9. Außerdem ist das mit der Innenseite des zylindrischen Widerstandes 18 in Berührung stehende isolierende Dielektrikum 19 vorgesehen, um den zwischen der Düse 3 und der Elektrodenplatte 5 definierten Strahlraum abzudecken, wodurch man dieselben Ergebnisse erhält wie mit dem Aufbau nach Fig. 10.

In Fig. 12 ist ein Beispiel eines Registrierapparates dargestellt in dem eine Mehrzahl von Registriereinheiten 17 gemäß dieser Erfindung dicht beieinander angeordnet sind, urn ein Bild in einem Vorgang aufzuzeichnen. Gemäß der Figur werden die Registriereinheiten 17 aus dem Vorrats- und Versorgungstank 2 für Aufzeichnungsflüssigkeit 1 mit dieser versorgt.

Jede der Registriereinheiten 17 ist durch eine Leitung 16 mit einem photoleitenden Schaltelement 12 verbunden. Jedes photoleitende Schaltelement 12 wird genau mit Licht bestrahlt um eine nicht dargestellte, den Strahl unterbrechende Spannungsquelle abzutrennen, wodurch auf dem sich relativ zu jeder Düse 3 bewegenden Aufzeichnungsträger 6 ein Bild aufgezeichnet wird.

Fig. 13 zeigt eine detaillierte Querschnittsansicht eines Beispiels der in dem Beispiel gemäß F i g. 31 verwendeten Registriereinheit Die Elektrodenplatte 5 mit dem Durchgangsloch 4 ist gegenüber der Spitze der sehr kleinen, hohlen Düse 3 angeordnet, die am Boden des Vorrats- und Versorgungstanks 2 der Aufzeichnungsflüssigkeit 1 angebracht ist, und die Ringelektrode 9 für die intermittierende Strahlerzeugung ist zwischen dem unteren Endabschnitt der Düse 3 und der Elektrodenplatte 5 vorgesehen. Der durch die Düsenspitze und die Elektrodenplatte 5 definierte Strahlraum ist durch das koaxial zur Düse 3 angeordnete isolierende Dielektrikum 14 abgeschirmt und das leitende Abschirmglied 15 ist außerhalb des Dielektrikums 14 angeordnet um es abzuschirmen. Das Abschirmgücd 15 ist von besonderer Nützlichkeit wenn es verwendet wird, um den Einfluß einer jeden der benachbarten, nahe beieinander angeordneten Registriereinheiten 17 abzuwehren, wie es zuvor beschrieben wurde. Die Leitung 16 entspricht der durch dieselbe Bezugszahl bezeichneten Leitung in Fig. 12, welche eine Leitung für ein Eingangssignal zu jeder Registriereinheit 17 ist und mit der Ringelektrode 9 jeder Registriereinheit 17 verbunden ist

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Registriereinheit zum Aufzeichnen von Abbildungen auf einem Aufzeichnungsträger mittels eines steuerbaren intermittierenden Strahles einer Aufzeichnungsflüssigkeit mit einer sehr kleinen Düse zum Ausstoßen des Flüssigkeitsstrahles, mit einer ersten Elektrodenplatte zum Beschleunigen des Aufzeichnungsflüssigkeitsstrahles in Richtung auf den Aufzeichnungsträger und einer Vorrichtung zum Unterbrechen des Flüssigkeitsstrahles an nicht zum Aufzeichnen bestimmten Stellen des Aufzeichnungsträgers mit Hilfe elektrischer Spannung, dadurch gekennzeichnet, is

daß die erste Elektrodenplatte (5) ein zur Düsenöffnung koaxiales Durchgangsloch (4) aufweist,
daß die erste Elektrodenplat'e (5) unmittelbar vor dem Aufzeichnungsträger (6) auf seiner der Düse (3) zugewandten Seite angeordnet ist und zwischen ihr und der Düse (3) eine Spannung anlegbar ist,
daß eine zweite Elektrode (9) mit einem Durchgangsloch in unmittelbarer Nähe der Düsenöffnung und koaxial zu ihr angeordnet ist, wobei das Durchgangsloch dieser zweiten Elektrode (9) größer ist als der Außendurchmesser der Düse (3), und
daß an die zweite Elektrode (9) eine Steuerspannung anlegbar ist, die zum Unterbrechen des Aufzeichnungsflüssigkeitsstrahles die gleiche Phase wie die an der Düse (3) liegende Spannung aufweist. ä

2. Registriereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode (9) für die intermittierende Strahlerzeugung durch einen Erdungswiderstand (1 1) mit Erde verbunden ist.

3. Registriereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen dem unteren Endabschnitt der Düse (3) und der ersten Elektrodenplatte (5) definierte Strahlraum koaxial durch ein isolierendes Dielektrikum (14) abgeschirmt ist.

4. Registriereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des isolierenden Dielektrikums (14) und koaxial zu ihm ein leitendes Abschirmglied (15) vorgesehen ist.

5. Registriereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der offene Endabschnitt der Düse (3) in der koaxial zur Düse (3) angeordneten hohlen zylindrischen zweiten Elektrode (9) für die intermittierende Strahlerzeugung liegt.

6. Registriereinheit nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstand (13) mit einem photoleitenden Element (12) in Reihe geschaltet ist, daß das eine Ende der Reihenschaltung an Spannung liegt und das andere Ende geerdet ist und daß der Verbindungspunkt zwischen ü Widerstand (13) und photoleitendem Schaltelement (12) elektrisch mit der zweiten Elektrode (9) verbunden ist.

7. Registriereinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß für den Widerstandswert /?2 des photoleitenden Elements (12) im hochohmigen Zustand, für seinen Widerstandswert R2' im niederohmigen Zustand und für den Widerstandswert R₁ des Widerstands (13) folgendes Verhältnis besteht

scher Widerstand (18) koaxial zur Düse (3) angeordnet ist, daß er mit einem geerdeten leitenden Abschirmglied (15) oder der geerdeten ersten Elektrodenpiatte (5) leitend verbunden ist und daß die zweite Elektrode (9) innerhalb des Widerstandes (18) und mit ihrem Außenmantel in leitender Berührung mit dessen Innenfläche angeordnet ist

9. Registriereinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des zylindrischen Widerstandes (18) mit dessen dem darin verlaufenden Weg des Aufzeichnungsflüssigkeitsstrahles entsprechenden Abschnitt seiner Innenseite in Berührung stehend ein zylindrisches isolierendes Dielektrikum (19) angeordnet ist

10. Registriereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß die zweite Elektrode (9) ein Ring ist und daß die Düse (3) in diesen Ring (9) hinein- oder durch ihn hindurchragt.