DE3638019C2

DE3638019C2 - Farbstrahldrucker mit vorhangartiger, elektrischer Feldstärke

Info

Publication number: DE3638019C2
Application number: DE3638019A
Authority: DE
Inventors: Hideo Hotomi
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1985-11-09
Filing date: 1986-11-07
Publication date: 1996-09-19
Anticipated expiration: 2006-11-08
Also published as: DE3638019A1; US4717926A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Farbstrahldrucker und insbesondere einen Farbstrahldrucker zum Ausstoßen von Farbmaterial in Form von Tröpfchen auf einen Aufzeichnungs träger in Abhängigkeit von einem Bildsignal, mit einer Dü seneinrichtung mit mindestens einer Düse, die aus einem elektrisch isolierenden Material besteht und eine Öffnung aufweist, einer Einrichtung zum Zuführen des Farbmaterials in die Düse, paarweise angeordneten Elektroden im Bereich der Öffnung, einer elektrischen Energiequelle und einer Steuereinrichtung zum selektiven Anlegen einer elektrischen Spannung an die Elektroden, wobei die Öffnung und die Ein richtung zum Zuführen des Farbmaterials so zusammenwirken, daß bei Fehlen der elektrischen Spannung zwischen den Elek troden das Farbmaterial bis in die Öffnung ohne Ausstoß aus derselben steht und bei Anliegen der elektrischen Spannung Tröpfchen des Farbmaterials aus der Öffnung ausgestoßen werden.

Ein gattungsgemäßer Drucker ist z. B. aus der DE-OS 29 28 730 bekannt. Bei diesem Drucker steht das Farbmaterial bis zum Ausgang der Düse und wird dort durch die Kapillarkräfte gehalten, wenn keine elektrische Spannung an den Elektroden anliegt. Die beiden Elektroden, von denen eine als Anode und die andere als Kathode dient, sind im Bereich der Düse versetzt gegenüberstehend angeordnet, so daß die Kathode näher an dem Düsenaustritt in Richtung Aufzeichnungsträger plaziert ist als die Anode. Wird nun ein Gleichspannungs impuls zwischen der Anode und der Kathode angelegt, so wird das sich in der Düse befindende Farbmaterial durchtrennt, und zumindest ein Teil des sich unterhalb einer gedachten Verbindungslinie zwischen Anode und Kathode befindenden Farbmaterials zum Austritt aus der Düse in Richtung auf den Aufzeichnungsträger gezwungen.

Durch das Anlegen eines Gleichspannungsimpulses kann es je nach Farbmaterial zu einer elektrolytischen Reaktion kommen, was die Eigenschaften des Farbmaterials nachteilig beeinflußt.

Ein anderer Farbstrahldrucker ist aus der US-PS 3,270,637 bekannt. Dieser Drucker wird mit einem elektroviskosen Farbmaterial betrieben, dessen Viskosität sich in Abhängig keit eines elektrischen Feldes ändert. Bei diesem Drucker sind die Zufuhreinrichtung und die Düsenöffnung so ausge staltet, daß das elektroviskose Farbmaterial herausfließt, wenn kein die Viskosität erhöhendes elektrisches Feld quer zur Austrittsrichtung angelegt wird. Somit muß bei diesem Farbstrahldrucker im Ruhestand permanent ein elektrisches Feld aufrechterhalten werden. Da das elektroviskose Farb material eine endliche Leitfähigkeit hat, wäre ein konstan tes elektrisches Feld mit einem elektrischen Strom durch das Farbmaterial verbunden, was zu unerwünschten elektroly tischen Reaktionen führen kann. Um dies zu vermeiden, wird vorgeschlagen, ein elektrisches Wechselfeld anzulegen, so daß zwar der viskositätserhöhende Effekt des elektrischen Feldes erzielt werden kann, andererseits aber keine elek trolytischen Reaktionen zu befürchten sind.

Ein Nachteil dieses Druckers ist, daß er nur mit elektro viskosen Farbmaterialien betrieben werden kann, und daß er im Ruhezustand ständig ein elektrisches Wechselfeld braucht, um das Austreten von Farbmaterial zu verhindern.

Schließlich ist auch aus der DE-OS 29 42 233 ein gattungs gemäßer Farbstrahldrucker bekannt, bei dem in Abwesenheit eines elektrischen Feldes zwischen ein Elektrodenpaar in der Düse das Farbmaterial auf Grund der engen Düsenöffnung zurückgehalten wird. Zwischen der Düsenöffnung und dem Auf zeichnungsträger ist eine Blende vorgesehen, die als zu sätzliche Elektroden dient. Bei diesem Drucker liegt immer an den beiden Elektroden des Elektrodenpaares in der Düse die gleiche Spannung an. Als Gegenelektrode dient die mit Masse verbundene Blende.

Durch die Blende kann es zu Verschmutzung und Verunreini gung durch Tintenrückstände kommen, und die Bauweise des Farbstrahldruckers wird kompliziert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen neuen Farbstrahldrucker zu schaffen, der die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Drucker vermeidet.

Die Aufgabe wird durch einen Farbstrahldrucker gemäß An spruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in der einfa chen Bauweise und dem wirtschaftlichen Betrieb, da im Ruhe zustand keine elektrische Spannung angelegt werden muß.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Druckers ist, daß in dem Farbmaterial beim Drucken keine ungewünschten chemisch oder thermisch induzierten Reaktionen auftreten.

Ausführungsformen der Erfindung werden an Hand der folgen den Figuren im einzelnen beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 (a) und 1 (b) schematische Darstellungen zur Erläuterung des Prinzips zum Erzeugen einer vorhangartigen elektrischen Feldstärke;

Fig. 2 (a) und 2 (b) jeweils einen Druckkopf mit einem Elektrodenpaar in schematischer Darstellung im Schnitt;

Fig. 3 (a) und 3 (b) jeweils einen Druckkopf mit zwei Elektroden paaren in schematischer Darstellung im Schnitt;

Fig. 3(c) eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Prinzips zum Erzeugen der Tröpfchenabtrennung bei zwei Elektrodenpaaren;

Fig. 4 (a) und 4 (b) jeweils einen Druckkopf mit einem Elektroden paar in schematischer Darstellung im Schnitt;

Fig. 5 (a) und 5 (b) jeweils einen Druckkopf mit zwei Elektroden paaren in schematischer Darstellung im Schnitt;

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Mehrfach kopfes;

Fig. 7 das Abgeben des Toners in schematischer Dar stellung; und

Fig. 8 einen tonerverwendenden Farbstrahldruckers in schemati scher Darstellung.

Um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu fördern, wird das Prinzip zur Erzeugung der vorhangartigen elektri schen Feldstärke an Hand der Fig. 1 (a) und 1 (b) beschrieben. Es sind zwei stangenförmige Elektroden 1, 2 parallel zueinander ausgerichtet, und es wird an diese eine Wechsel stromquelle 3 angeschlossen. Die Wechselstromquelle 3 erzeugt das elektrische Wechselfeld, und Fig. 1 (a) zeigt die zu diesem Zeitpunkt erzeugten elektrischen Feldlinien als gestrichelte Linien. Dann wirken ungeachtet der Polarität des elektrischen Feldes auf ein geladenes Teilchen 4, welches sich in der Nähe der stabförmigen Elektroden 1, 2 befindet, die folgenden drei Kräfte: Die Gradientkraft F_g, die parallel zum Gradienten des elektrischen Feldes liegt, die Zentrifugalkraft F_c, die rechtwinklig zur Gradientkraft F_g liegt und in Richtung weg von einer Ebene, in der die beiden Achsen der Elektroden 1, 2 liegen, ausgerichtet ist, und eine äußere Kraft F_e infolge der Erdanziehung und/oder der Luftbewegung. Wenn die äußere Kraft F_e vernachlässigbar klein ist, wirkt eine Kraft F_r = F_g + F_c auf ein geladenes Teilchen 4 in einer Richtung weg von der Ebene, in der die beiden Achsen der Elektroden 1, 2 liegen. (Ein geladenes Teilchen 4, welches unterhalb der Ebene durch die beiden Elektrodenachsen liegt, wird in der Fig. 1 (a) gesehen nach unten bewegt).

Da die Richtung der elektrischen Feldlinien mit der angelegten Wechselspannung abwechselnd umgedreht wird, wird ein im Feld befindliches geladenes Teilchen 4 wie in der Fig. 1 (b) dargestellt, zick-zack-förmig bewegt und fliegt in der Luft unter Einwirkung einer vorhangartigen elektrischen Feldstärke in Richtung des dargestellten Pfeiles (Fig. 1 (b)).

Im folgenden werden Farbstrahldrucker gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.

In der Fig. 2 (a) und 2 (b) ist ein Aufzeichnungskopf eines Farbstrahldruckers gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt.

Eine elektrisch isolierende Farbflasche 12 ist mit einer Düse 11 mit einer Öffnung 11a versehen. In die Farbflasche 12 wird über eine obere Öffnung eine geeignete Menge Farbe 13, infolge der Erdanziehung bis in die Öffnung 11a hinunter, eingefüllt. Die Farbe 13 kann eine geladene Tinte sein, die einen hohen elektrischen Widerstand aufweist, in der die zuvor geladenen Farbpartikelchen gleichförmig dispergiert sind. An der Düse 11 sind in der Nähe der Öffnung 11a einander gegenüberliegend bezogen auf die Mittellinie der Düse 11 zwei Elektroden 14, 15 so angeordnet, daß sie nicht mit der Farbe 13 in Berührung gelangen. Eine Elektrode 14 ist mit einer elektrischen Stromquelle 16 mit niederer Frequenz verbunden, während die andere Elektrode 15 über einen Schalter 17 an Masse gelegt ist.

Wenn der Schalter 17 offen ist, wird das auf die Farbe 13 wirkende Wechselstromfeld nicht erzeugt. Dann drückt eine Kraft F₂ infolge der Erdanziehung die Farbe 13 in Richtung auf die Öffnung 11a, und es wirkt weiterhin auf die Farbe 13 zwischen der Öffnung 11a und den Elektroden 14, 15 eine Oberflächenspannung F₃, die die Farbe 13 gegen die Kraft F₂ zurückdrückt. Wenn die beiden Kräfte F₂ und F₃ ausgeglichen sind, wird wie in der Fig. 2 (a) zu sehen ist, die Farbe 13 nicht aus der Öffnung 11 (a) gedrückt.

Wenn der Schalter 17 von einer Strahlsteuerung 21 in Übereinstimmung mit einem Bildsignal, welches von einem Speicher 20 erhalten worden ist (siehe Fig. 2 (b)), geschlossen wird, wird das elektrische Feld erzeugt und wirkt auf die geladenen Farbteilchen in der Farbe 13 oder die geladene Farbe 13 selbst, und ein Teil der Farbe 13 in der Nähe der Öffnung 11a wird vom anderen Teil der Farbe 13 getrennt, bildet einen Tropfen 19, und dieser Tropfen 19 wird aus der Öffnung 11a unter der Einwirkung der elektrischen Feldstärke F₁ in Richtung auf ein Aufzeichnungspapier 18 gestrahlt, um dort einen Punkt zu bilden. (Der Farbstrahldrucker gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform ist ein Anforderungstyp, bei dem ein Farbstrahl nur beim Drucken abgegeben wird). Auf den anderen Teil der Farbe, der gegenüber der Öffnung 11a bezogen auf das Elektrodenpaar 14, 15 liegt, wirkt die vorhangartige elektrische Feldstärke so, daß sie diesen gegen die Kraft F₂ zurückweist. Nach dem Abstrahlen des Tropfens wird der Düsenkopf durch einen Wagen 22 verschoben, der hierfür einen Antriebsmechanismus aufweist.

Die Düse 11 hat beispielsweise die folgenden Abmessungen:
Innendurchmesser der Öffnung 11a ungefähr 100 µm, Außendurchmesser der Düse 12 ungefähr 400 µm; Abstand zwischen der Düsenspitze und dem Mittelpunkt der Elektroden 14, 15 ungefähr 100 µm. Der Abstand zwischen dem vorderen Ende der Düse 12 und dem Aufzeichnungspapier 18 beträgt ungefähr 4 mm. Die Farbe 13 besteht aus einem Lösungsmittel mit hochwiderstandsfähiger Auflösung (seine elektrische Leitfähigkeit beträgt 1 × 10^-12 (Ω cm)^-1) und Pigmentteilchen mit Durchmessern von ungefähr 0,5 bis 10 µm, die im Lösungsmittel dispergiert sind. Die Viskosität der Farbe 13 beträgt ungefähr 6 cP, und die Oberflächenspannung beträgt ungefähr 27 dyn/cm. Wenn der Schalter 17 geschlossen ist und das Wechselspannungsfeld von 800 Hz mit einer Spannung von ungefähr 70 V zwischen den Elektroden 14 und 15 liegt, wird ein Farbtropfen 19 auf das Papier abgestrahlt, um dort einen Punkt zu bilden. Somit kann ein Punkt mit einem Durchmesser von ungefähr 50 µm gebildet werden, indem die Öffnung der Düse 12 verengt wird, und indem die Viskosität der Farbe 13 gesteuert wird.

Wenn eine Farbe 13, in der der Farbstoff in einem Lösungsmittel gelöst ist, verwendet wird, sollte dieser vor dem Einfüllen in die Farbflasche 12 geladen sein.

Eine Düse 11 hat eine obere Grenze für das Ansprechen auf die Schaltfrequenz, weil es eine relativ lange Zeit benötigt, bis ein Hohlraum 13a, der durch das Abstrahlen des Tropfens 19 verursacht worden ist, infolge der Erdanziehung und der Kapillarwirkung durch die verbleibende Farbe 13 aufgefüllt ist.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist jeweils ein Elektrodenpaar 14a/15a und 14b/15b vorgesehen, wie aus der Fig. 3 (a) zu ersehen ist. Das heißt, die vier Elektroden sind an der Düse 11 in der Nähe der Öffnung 11a so angeordnet, daß sie die Farbe 13 nicht berühren; die Elektroden 14a und 14b weisen einen geeigneten Abstand zueinander auf und liegen den Elektroden 15a und 15b bezogen auf die Mittellinie der Düse 11 jeweils gegenüber.

Wenn zwischen den Elektrodenpaaren 14a/15a und 14b/15b die elektrische Wechselspannung angelegt wird, wirkt das vorhangartige elektrische Feld auf die Farbe 13 in der Nähe der Elektroden 14a, 14b, 15a, 15b, wie durch die Pfeile in der Fig. 3 (c) angegeben. Die Kraft des elektrischen Feldes wirkt nicht auf einen Teil der Farbe im Bereich zwischen den ersten und zweiten Elektrodenpaaren 14a/15a und 14b/15b, weil die durch die ersten und zweiten Elektrodenpaare 14a/15a, 14b/15b erzeugten elektrischen Felder in entgegengesetzter Richtung wirken, so daß sie einander aufheben. Im Gegenteil wirkt die durch das erste Elektrodenpaar 14a/15a erzeugte elektrische Feldstärke auf einen Teil der Farbe 13 an der rechten Seite des ersten Elektrodenpaares 14a/15a (Fig. 3 (c)), während die vom zweiten Elektrodenpaar 14b/15b erzeugte Feldstärke nach links wirkt (Fig. 3 (c)).

Wie aus der Fig. 3 (a) zu ersehen ist, ist die Schubkraft F₂ so gesteuert, daß sie mit der Oberflächenspannung F₃ bei offenem Schalter 17 im Gleichgewicht ist. Daher wird die Farbe 13 wie im Fall der Fig. 2 (a) nicht aus der Öffnung 11a herausgedrückt.

Wenn der Schalter 17 wie in der Fig. 3 (b) dargestellt, geschlossen wird, wird die Farbe 13 zwischen dem ersten Elektrodenpaar 14a/15a und der Öffnung 11a aus der Öffnung 11a in Richtung auf das Papier 18 in Folge der elektrischen Feldstärke abgestrahlt, und der abgestrahlte Tropfen 19 bildet auf dem Papier 18 einen Punkt (siehe Fig. 2 (b)). Auf der anderen Seite wirkt die elektrische Feldstärke im Bereich innerhalb des zweiten Elektrodenpaares 14b, 15b so auf die Farbe 13, daß ein Hohlraum 13b gebildet wird. Weiterhin wirkt die elektrische Feldstärke in wesentlichen nicht auf die Farbe 13 zwischen den ersten und zweiten Elektrodenpaaren 14a/15a, und 14b/15b, wie vorstehend bereits erwähnt worden ist. Somit verbleibt die Farbe 13 in ihrer Stellung und es wird ein Farbvorrat 13c für den nächsten Tropfen 19 gebildet, der bei dem folgenden Signalimpuls zum Schließen des Schalters 17 erzeugt. Das heißt, der Hohlraum 13b, der durch das Abstrahlen des Tropfens 19 gebildet worden ist, wird sofort durch den Farbvorrat 13c in Folge der Erdanziehung und der Kapillarwirkung aufgefüllt. Daher kann die Frequenzansprechbarkeit der Farbdüse 11 verbessert werden und die Größe eines Punktes verringert werden.

Zwei Elektrodenpaare sollten so angeordnet sein, daß die elektrische Feldstärke auf die Farbe 13 in Richtung der Öffnung 11a wirkt und eine stockende Farbe 13 in der Nähe der Elektroden 14a/15a, 14b/15b, für den nächsten Impuls verbleibt.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist die Farbe 13 vorher geladen worden. Die vorliegende Erfindung kann jedoch ebenfalls bei einer nicht vorher geladenen Farbe angewendet werden. Ein solches Beispiel ist in den Fig. 4 (a) und 4 (b) gezeigt, bei dem ein Elektrodenpaar 34/35 an der Innenwand der Düse 11 in der Nähe der Öffnung 11a angeordnet ist, die, bezogen auf die Mittellinie der Düse 11 einander gegenüberliegen, so daß die Elektroden 34 und 35 die Farbe 33 berühren. Die Elektrode 34 ist mit einer elektrischen Stromquelle 16 mit niedriger Fequenz verbunden, während die andere Elektrode 35 über einen Schalter 17 an Masse gelegt ist.

Wenn der Schalter 17 geschlossen ist und über die elektrische Stromquelle die elektrische Wechselspannung angelegt ist, sind die Farbe 33 oder die in der Farbe 33 enthaltenen Farbpartikelchen in Folge ihres Kontaktes mit den Elektroden 34, 35 geladen. Somit wirkt das elektrische Feld auf die Farbe 33. Selbst wenn die Ladungsmenge der Farbe 33 oder der Farbpartikelchen, die durch den Kontakt übertragen wird, zuerst klein ist, wird die Farbe 33 oder die Farbpartikelchen in Folge des Wechselspannungsfeldes vielfach oszilliert, und es wird die Reibungsladung wiederholt. Schließlich ist die Farbe 33 oder sind die Farbpartikelchen ausreichend geladen, um unter der Einwirkung der elektrischen Feldstärke einen Tropfen 19 zu bilden.

In den Fig. 5 (a), 5 (b) ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der an der Innenseite der Düse 11 anstatt der Elektroden 34/35 von Fig. 4 (a) jeweils zwei Elektrodenpaare 34a/35a und 34b/35b angeordnet sind, um die Frequenzcharakteristik durch Abwendung des Prinzips gemäß der Fig. 3 (a), 3 (b) zu verbessern. Die vier Elektroden sind an der Innenwand der Düse 11 in der Nähe der Öffnung 11a angeordnet, um mit der Farbe 33 in Berührung zu stehen, wobei die Elektroden 34a und 34b einen geeigneten Abstand zueinander aufweisen und bezogen auf die Mittellinie der Düse 11 jeweils den Elektroden 35a und 35b gegenüberliegen. Wenn zwischen den Elektroden 34a, 34b und 35a, 35b das elektrische Feld angelegt wird, erzeugt die elektrische Feldstärke einen Tropfen 39, der in Richtung auf das Papier 18 abgestrahlt wird, in der Nähe der Öffnung 11a einen Hohlraum 33a und hinter den zweiten Elektroden 34b, 35b einen Hohlraum 33b zurückläßt, während die stockende Farbe 33c zwischen den ersten und zweiten Elektrodenpaaren 34a/35a und 34b/35b zurückgehalten wird. Somit kann die Frequenzcharakteristik verbessert werden.

Fig. 6 zeigt in schematischer Darstellung einen Mehrfachkopf, in dem mehrere sehr kleine Düsen parallel zu jeder Bildzeile ausgerichtet sind. Eine Farbdüse ist durch die Kombination eines elektrisch isolierenden Düsenkopfes 41 mit parallelen Nuten und einer elektrisch isolierenden Abdeckplatte 42 aufgebaut, so daß mehrere Düsen gebildet werden, die jeweils einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Am Boden der rechteckigen Nuten sind Goldelektroden 43a, 43b, . . . mit ungefähr 50 µm Breite und ungefähr 10 µm Dicke ausgebildet, und über Schalter 44a, 44b . . . jeweils an Masse gelegt. An der Unterseite der Platte 42 sind Goldelektroden 45a, 45b, . . . mit ähnlicher Größe ausgebildet, die jeweils mit einer der Elektroden 43a, 43b, . . . zusammenwirken und mit einer Wechselspannungsquelle 46 verbunden sind. Durch selektives Schließen der Schalter 44a, 44b, . . . mittels einer Strahlsteuerung (nicht dargestellt) gemäß den in einem Speicher (nicht dargestellt) gespeicherten Bildsignalen werden nur aus den mit den geschlossenen Schaltern verbundenen Nuten Tropfen ab gestrahlt.

Als Druckmaterial für den Farbstrahldrucker gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch Toner verwendet werden, der in großem Umfang für elektrophotographische Systeme verwendet wird.

Das heißt, es können in einen Düsenkopf eingefüllte Tonerteilchen durch die Wirkung der elektrischen Feldstärke nach außen abgestrahlt werden. Fig. 7 zeigt eine Versuchsanordnung in schematischer Darstellung, bei der Tonerpulver 51 mit einem kleinen Teilchendurchmesser von 10 bis 20 µm in eine elektrisch isolierende Düse 52 mit einer Öffnung mit einem Innendurchmesser von 2 mm eingefüllt sind. Das Tonerpulver ist vorher unter Verwendung eines Oberflächenaktivierungsprozesses mit 8 bis 16 µC/g geladen worden. An der Außenwand der Düse 52 sind Elektroden 53 und 54 angeordnet. Eine Elektrode 53 ist mit einer Wechselspannungsquelle 55 verbunden, während die andere Elektrode 54 über einen Schalter 56 an Masse gelegt ist.

Wenn eine elektrische Wechselspannung von ungefähr 2 kV zwischen den Elektroden 53, 54, nachdem sie zu wechselnden Impulsen geformt war, angelegt worden war, wurden Tonerteilchen 51 wie ein Dampf versprüht. Der Grund für die Formung der Wechselspannung zu Wechselimpulsen liegt darin, daß durch eine abrupte Änderung der Spannung eine stärkere elektrische Feldstärke erreicht werden kann. Durch die Verwendung einer Anziehungselektrode 57, die unterhalb des Papiers 58 liegt, wird auf dem Papier 58 ein Tonerbild ausgebildet und durch die Fixierwalzen 59 fixiert.

Fig. 8 zeigt einen Farbstrahldrucker mit einem Düsenkopf, bei dem die vorstehend anhand der Fig. 7 erläuterte Idee verwendet wird. Eine elektrisch isolierende Düse 61 hat eine Öffnung 62 mit einem Innendurchmesser von ungefähr 100 µm. An der Außenseite der Düse 61 ist ein Elektrodenpaar 63, 64 so angeordnet, daß sie einander bezogen auf die Mittellinie der Düse 61 gegenüberliegen. Die Elektrode 63 ist mit einer Wechselspannungsquelle 65 verbunden, während die andere Elektrode 64 über einen Schalter 66 an Masse gelegt ist. Hinter einem der Öffnung 62 der Düse 61 gegenüberliegenden Papier 69 ist eine Elektrodennadelanordnung 67 angeordnet. Die Elektrodennadelanordnung 67 ist aus mehreren sehr kleinen Elektrodennadeln zusammengesetzt, die rechtwinklig zur Papierzuführrichtung ausgerichtet sind. Die elektrische Spannungsquelle 68 kann an die Elektrodennadel eine Gleichspannung anlegen, so daß aus der Öffnung 62 abgestrahlte Tonerteilchen auf eine korrekte Position auf dem Papier 69 an der Elektro dennadel angezogen werden, wie dies in der Fig. 8 durch die Pfeile angegeben ist. Eine mit einer Gleichspannungsquelle 71 verbundene Elektrodenplatte 70 ist schräg unterhalb des Bereiches zwischen der Öffnung 62 und dem Papier 69 angeordnet, um ein Versprühen der Tonerteilchen zu verhindern. Daran anschließend ist ein Sammeltrog 72 vorgesehen, um die von der Elektrodenplatte 70 angezogenen Tonerteilchen zu sammeln. Die von der Spannungsquelle 71 angelegte Gleichspannung ist so hoch eingestellt, daß sie streuende Tonerteilchen, die nicht in Richtung auf das Papier 69 bewegt werden, anzieht.

Über einen Einfüllbehälter 76 mit einem Motor zur Zufuhr der Tonerteilchen, wird Toner 73 in die Düse 61 eingefüllt. Die Düse 61 kann mittels eines Wagens 77 rechtwinklig zur Papierzuführrichtung entlang dem Aufzeichnungspapier 69 verschoben werden. Wenn die Düse 61 in eine Position entsprechend einer Druckposition bewegt worden ist, wird zwischen den Elektroden 63, 64 durch Schließen des Schalters 66 mittels einer Strahlsteuerung 75 gemäß einem Bildsignal von beispielsweise einem nicht dargestellten Bildlesegerät, eine Gleichspannung angelegt. Gleichzeitig wird an einer der Druckposition entsprechenden Elektrodennadel in der Elektrodennadelanordnung 67 eine Gleichspannung angelegt. Dann haften die vorher aufgeladenen Tonerteilchen, die an der Öffnung 62 abgestrahlt werden, an einer vorgesehenen Position auf dem Papier 69.

Auch wenn es sehr wirksam ist, nur an einer Elektrodenübereinstimmung mit der Druckposition eine Gleichspannung anzulegen, kann die Spannung ebenfalls gleichmäßig an allen Elektrodennadeln der Anordnung 67 angelegt werden.

Ein Farbstrahldrucker gemäß der vorliegenden Erfindung hat die fol genden Vorteile:

- Prinzip und Aufbau des Druckkopfes sind einfach;
- die Größe des Düsenkopfes kann, verglichen mit einem Farb strahldrucker vom Impulsdrucktyp kleiner ausgeführt wer den, da eine große Volumenänderung mit einer kleinen Wir kungsfläche erzielt werden kann;
- der Kopf hat eine lange Lebensdauer, weil er bei Anwendung von Wechselspannung keiner physikalischen Belastung ausgesetzt ist;
- verglichen mit einem Farbstrahldrucker vom Tropfstrahltyp verschlechtert sich die Farbe nicht infolge von Hitze, und die Hitze wird nicht im Kopf gespeichert;
- das Anlegen der Wechselspannung mit niedriger Frequenz kann nur durch einen an Masse gelegten Schalter erfolgen; dadurch ist der Antrieb des Druckkopfes einfach;
- die Frequenzcharakteristik des Abstrahlens des Farbmaterials kann mit Erhöhen der Frequenz der Wechselspannung verbessert werden, um die Aufzeichnungsgeschwindigkeit zu erhöhen (damit ist die Geschwindigkeit durch die Viskosität der Farbe und Farbgröße begrenzt);
- die Richtung der elektrischen Feldstärke alterniert mit der Frequenz der angelegten Wechselspannung; damit oszil liert geladenes Tonermaterial, so daß ein Kopf kaum blockieren kann; der Abstrahldruck kann gesteuert werden, weil die Abstrahlkraft proportional zur angelegten Spannung ist.

Claims

1. Farbstrahldrucker zum Ausstoßen von Farbmaterial (13) in Form von Tröpfchen (19) auf einen Aufzeichnungsträger (18) in Abhängigkeit von einem Bildsignal, mit

- einer Düseneinrichtung mit mindestens einer Düse (11), die aus einem elektrisch isolierenden Material besteht und eine Öffnung (11a) aufweist,
- einer Einrichtung (12) zum Zuführen des Farbmaterials (13) in die Düse (11),
- paarweise angeordneten Elektroden (14, 15) im Bereich der Öffnung (11a),
- einer elektrischen Energiequelle (16),
- einer Steuereinrichtung zum selektiven Anlegen einer elektrischen Spannung an die Elektroden (14, 15), wo bei die Öffnung (11a) und die Einrichtung (12) zum Zu führen des Farbmaterials (13) so zusammenwirken, daß bei Fehlen der elektrischen Spannung zwischen den Elektroden (14, 15) das Farbmaterial (13) bis in die Öffnung (11a) ohne Ausstoß aus derselben steht und bei Anliegen der elektrischen Spannung Tröpfchen (19) des Farbmateriales (13) aus der Öffnung (11a) ausgestoßen werden,
dadurch gekennzeichnet,
- daß das Farbmaterial (13) elektrisch geladen ist,
- daß die Elektroden (14, 15) in einer senkrecht zur Ausstoßrichtung sich erstreckenden Ebene bezüglich der Ausstoßrichtung einander gegenüberliegend an der Düse (11) angeordnet sind, wobei die Ebene von der Öffnung (11a) in stromaufwärtiger Richtung soweit beabstandet ist, daß bei Fehlen der elektrischen Spannung sowohl stromabwärts als auch stromaufwärts von den Elektroden (14, 15) durchgehend Farbmaterial (13) steht,
- daß die elektrische Spannung eine Wechselspannung ist,
- daß bei Anliegen der Wechselspannung das in einem Be reich stromabwärts der Elektroden (14, 15) bis zur Öffnung (11a) hin befindliche Farbmaterial (13) in Form von Tröpfchen (19) ausgestoßen und das den Elek troden (14, 15) stromaufwärts benachbarte Farbmaterial (13) stromaufwärtiger Richtung zurückgedrängt wird.

2. Farbstrahldrucker nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Ver schieben der Düseneinrichtung relativ zum Aufzeichnungsträ ger (18) vorgesehen ist.

3. Farbstrahldrucker nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen einrichtung mehrere in einer Linie parallel zueinander liegende Düsen (11) aufweist.

4. Farbstrahldrucker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Elektrode (14) eines Elektrodenpaares (14/15) mit der elek trischen Stromquelle (16) verbunden ist, und die andere Elektrode (15) über einen durch die Steuereinrichtung ge steuerten Schalter (17) an Masse gelegt ist.

5. Farbstrahldrucker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei in Aus stoßrichtung hintereinanderliegende Elektrodenpaare (14a/15a und 14b/15) vorgesehen sind.

6. Farbstrahldrucker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (14, 15) an der Außenseite der Düse (11) angeordnet sind, so daß das Farbmaterial (13) nicht berührt wird und vor dem Einfüllen in die Düseneinrichtung aufgeladen ist.

7. Farbstrahldrucker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elek troden (34, 35) an der Innenseite der Düse (11) angeordnet sind, so daß das Farbmaterial (13) berührt wird und beim Anlegen der Wechselspannung durch die Steuereinrichtung aufgeladen wird.

8. Farbstrahldrucker nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Farbma terial (13) Tinte ist.

9. Farbstrahldrucker nach Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, daß die Tinte aus einem Lösungsmittel und im Lösungsmittel gelösten Farbstoffen besteht.

10. Farbstrahldrucker nach Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, daß die Tinte aus einem Lö sungsmittel und im Lösungsmittel dispergierten Pigmenten besteht.

11. Farbstrahldrucker nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Farb material (13) aus feinen Tonerteilchen besteht.

12. Farbstrahldrucker nach Anspruch 11, dadurch ge kennzeichnet, daß eine zusätzliche Elek trodeneinrichtung (67) gegenüber der Düse (61) hinter dem Aufzeichnungselement (69) angeordnet ist.

13. Farbstrahldrucker nach Anspruch 12, dadurch ge kennzeichnet, daß die zweite Elektroden einrichtung (67) mehrere Elektrodennadeln aufweist.

14. Farbstrahldrucker nach Anspruch 13, dadurch ge kennzeichnet, daß die Elektrodennadeln in einer Linie quer zur Ausstoßrichtung und quer zur Bewe gungsrichtung des Aufzeichnungsträgers (18) angeordnet sind.

15. Farbstrahldrucker nach Anspruch 14, dadurch ge kennzeichnet, daß eine weitere Elektroden einrichtung (70) unterhalb eines Raumes zwischen Düse (61) und Aufzeichnungselement (69) angeordnet ist.