DE2655417A1

DE2655417A1 - Tintenstrahl-speichergeraet

Info

Publication number: DE2655417A1
Application number: DE19762655417
Authority: DE
Inventors: Takahiro Yamada
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1975-12-08
Filing date: 1976-12-07
Publication date: 1977-06-30
Also published as: DE2655417C2; GB1528269A; JPS5269628A; US4068241A; JPS5746432B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Tintenstrahl-Speichergerät, insbesondere auf, ein Tintenstrahl-Speichergerät, bei dem Txntenstrahltröpfchen aus einer Düse als zwei Arten von großen und kleinen Tröpfchen ausgespritzt und die kleineren Tintentröpfchen zur Speicherung verwendet werden.

Bei einem Tintenstrahl-Speichergerät werden aus einer Düse ausgespritzte Tintentröpfchen einer Ablenkung ausgesetzt und so begrenzt erfaßt, daß ein Punktmuster auf einer Speicheroberfläche gespeichert wird. In einem herkömmlichen Tintenstrahl-Speichergerät ist es erforderlich, die Einwirkung einer elektrischen Ladung auf Tintentröpfchen durch zum Speichern ver-

8i-(A 1994-O3)-te 709826/0699

wendete elektrische Signale mittels Sicherstellung der Erzeugungsfrequenz der Tintentröpfchen zu steuern, indem man die an der Spitze der Düse gebildete Tintensäule in mechanische Schwingung versetzt, wie in der US-PS 3 596 275 beschrieben ist. Bei einem solchen Tintenstrahl-Speichergerät war es nötig, eine Vorrichtung zur Angleichung der Erzeugungsphase von Tintentröpfchen an die Erzeugungsphase der zum Speichern verwendeten elektrischen Signale vorzusehen. Weiter mußte die Tinte eine gute und stabilisierte elektrische Leitfähigkeit aufweisen, damit die Tintentröpfchen unverzüglich mit der Signalspannung geladen werden, und daher wurde eine Beschränkung hinsichtlich des zur Herstellung der Tinte verwendeten Materials erforderlich. Außerdem benötigte man auch einen Verstärker zur Erzeugung elektrischer Signale hoher Frequenz und hoher Spannung mit hoher Verläßlichkeit, um den Betrag der an die einzelnen Tintentröpfchen abgegebenen elektrischen Ladung zu steuern. Weiter hatten bei herkömmlichen Tintenstrahl-Speichergeräten die auf einer Speicherfläche abgeschiedenen Punkte einen angenähert fünfmal so großen Durchmesser wie den der Düse, und daher mußte, wenn beabsichtigt war, die abgeschiedenen Punkte zwecks Speicherung mit Bildern von hoher Auflösung klein zu machen, das Düsenloch kleiner gefertigt werden, doch traten dann Nachteile auf, indem der Herstellungsprozeß der Düse schwierig wurde und leicht eine Verstopfung der Düse auftreten konnte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Tintenstrahl-Speichergerät zu entwickeln, das keine komplizierte Steuereinrichtung zum Steuern der an die von der Düsenspitze ausgespritzten Tintentröpfchen abzugebenden elektrischen Ladung erfordert, zur leichten Steuerung der Ablenkung der Tintentröpfchen auch im Fall der Verwendung einer Tinte mit relativ niedriger Leitfähigkeit geeignet ist und die Erzeugung von Speicherbildern mit im Vergleich mit dem Düsenlochdurchmesser kleineren Speicherpunkten als denen bei einem her-

70 9 826/0699

kömmlichen Gerät ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird das Gerät so ausgelegt, daß die aus einer Düse ausgespritzte Tinte regelmäßig und abwechselnd in zwei Arten von Tintentröpfchen, und zwar relativ große und relativ kleine aufgetrennt wird. Außerdem sind Ablenkmittel für die Tintentröpfchen derart vorgesehen, daß der Ablenkbetrag für die kleinen Tintentröpfchen und die großen Tintentröpfchen unterschiedlich ist, und es sind Abfangmittel für Tintentröpfchen an einer Stelle angeordnet, wo sie die Plugbahn von fliegenden großen Tintenteilchen sperren. Die Pluggeschwindigkeit der kleinen Tintentröpfchen im Vergleich mit der der großen Tintentröpfchen wird entsprechend den elektrischen Signalen zum Speichern gesteuert, und die zum Speichern nicht erforderlichen kleinen Tintentröpfchen läßt man mit den großen Tröpfchen zusammenstoßen und sich mit diesen vereinigen, bevor sie in großem Ausmaß abgelenkt sind, so daß sie nach der Vereinigung zusammen mit den großen Tintentröpfchen durch die Abfangmittel aufgefangen werden.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Tintenstrahl-Speichergerät, das gekennzeichnet ist durch eine Überdrucktinte auf eine Speicherfläche spritzende Düse, Schwingungserregungsmittel zum Versetzen der Tinte in mechanische Schwingung solcher Größe, daß die aus der Düse ausgespritzte Tintensäule an ihrem Vorderende in abwechselnd große und kleine Tintentröpfchen unterteilt bzw. aufgetrennt wird, Mittel zur Erzeugung von elektrischen Speichersignalen, Steuerungsmittel zum Vereinigen von zum Speichern nicht erforderlichen Tintentröpfchen kleinen Durchmessers während des Fluges mit Tintentröpfchen großen Durchmessers mittels Steuerns der relativen Fluggeschwindigkeit zwischen Tröpfchen großen und Tröpfchen kleinen Durchmessers durch Änderung der Schwingungserregungsstärke der Schwingungserregungsmittel je nach den elektrischen Speichersignalen, Ablenkmittel zum Einwirken auf die Tinten-

709826/0699

•al·

tröpfchenflugbahn unter Erzielung unterschiedlicher Ablenkungsbeträge der Tintentröpfchen großen und der kleinen Durchmessers und Abfangmittel zum Sperren der Plugbahn der Tintentröpfchen großen Durchmessers und der durch die Vereinigung großer und kleiner Tröpfchen gebildeten Tintentröpfchen.

Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieses erfindungsgemäßen Tintenstrahl-Speichergeräts sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigen:

Fig. 1 eine allgemeine schematische Darstellung

eines Tintenstrahl-Speichergeräts gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines Tintentröpfchen-Bildungszustandes gemäß der Erfindung;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Tintentröpfchens im Auftrennungszustand gemäß der Erfindung;

Fig. 4 eine erklärende Darstellung des Ablenkungsbetrags eines Tintentröpfchens;

Fig. 5a ein Eigenschaftsdiagramm der Fluggeschwindigkeit Vg eines kleinen Tintentröpfchens in Abhängigkeit von der Schwingungserregungsspannung Ve;

'Fig. 5b ein Eigenschaftsdiagramm der Vereinigungsentfernung d von Tintentröpfchen großen und kleinen

709826/0699

Durchmessers in Abhängigkeit von der Schwingungserregungsspannung Ve;

Fig. 6 (1), (2) und (3) erklärende Skizzen des Tintentröpfchen-Plugzustands ;

Fig. 7a ein Eigenschaftsdiagramm des Flugbahn-Trennungsbetrages S in Abhängigkeit vom Flugweg 1 der Tintentröpfchen;

Fig. 7b ein Eigenschaftsdiagramm der Beziehung zwischen der Schwingungserregungsspannung Ve und der Vereinigungsentfernung d von Tintentröpfchen großen und kleinen Durchmessers;

Fig. 8a Erklärungsskizzen für einen Tintentröpfchen- und 8b Ablenkungsflug;

Fig. 9 (1), (2), (3) und (4) Speicherzeitfunktionen;

Fig. 10 ein Blockdiagramm zur Darstellung eines konkreten Beispiels eines Tintenstrahl-Speichergeräts gemäß der Erfindung; und

Fig. 11 allgemeine schematische Darstellungen von und 12 Tintenstrahl-Speichergeräten nach anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung.

Fig. 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau eines Tintenstrahl-Speichergeräts gemäß der Erfindung. Unter Druck stehende Tinte 4, die einen bestimmten Druck aufweist, wird durch eine mit einem elektromechanischen Wandlerelement 3 versehene Düse 1 gefördert, um aus dem Düsenloch ausgespritzt zu werden. Dann wird das elektromechanische Wandlerelement 3 entsprechend einem Ausgangssignal einer Hochfrequenzleistungs-

709826/0699

quelle 2 zwecks Auftrennung der ausgespritzten Tinte in Tintentröpfchen zweier Größenarten, nämlich abwechselnd große und kleine Tintentröpfchen, und zwecks ihrer Abgabe in Richtung auf einen Speicherkörper 12 erregt. Eine elektrisch geladene Elektrode 7 ist in der Nähe des vordersten Teils einer vom Düsenloch bis zu einem bestimmten Abstand reichenden Tintensäule 5 angeordnet, und statische Kapazität wird zwischen der Tintensäule 5 und der Elektrode 7 gebildet, um an die Tröpfchen 14 großen Durchmessers und die Tröpfchen 15 kleinen Durchmessers eine Ladung abzugeben, indem eine Gleichstromquelle zur Tröpfchenaufladung zwischen der Elektrode 7 und der Tinte 4 angeschlossen wird. Zur Bildung eines elektrischen Feldes zwecks Einwirkung einer Ablenkkraft auf diese Tintentröpfchen sind Ablenkelektroden 9a und 9b zu beiden Seiten der Flugbahn der Tintentröpfchen angeordnet, und eine Gleichstrom-Hochspannungsquelle 10 für diese Ablenkung ist zwischen diesen Elektroden 9a und 9b angeschlossen. Dies bewirkt, daß die Großdurchmesser-Tintentröpfchen 14 und die Kleindurchmesser-Tintentröpfchen 15 während ihres Fluges entsprechend ihren Ablenkeigenschaften abgelenkt oder um den dem Flugweg oder der Flugzeit entsprechenden Betrag zur Ablenkungsrichtung getrennt werden. Eine Elektrosignalmoduliereinrichtung 16 zur Schwingungserregung und ein Elektrosignal-Verstärker 17 zur Schwingungserregung sind zwischen der Hochfrequenzleistungsquelle 2 und dem elektromechanischen Wandlerelement 3 eingeschaltet, wobei die Elektrosignal-Moduliereinrichtung 16 für die Schwingungserregung zur Variation der Größe des elektrischen Signals zur Schwingungserregung entsprechend den elektrischen Signalen von der Speicherelektrosignal-Erzeugungseinrichtung 8 zur Änderung der Fluggeschwindigkeit der Tintentröpfchen 15 kleinen Durchmessers eingerichtet ist. Man erkennt weiter ein Tintentröpfchenabfangorgan 11, das an einer Stelle angeordnet ist, wo die Flugbahn der Tintentröpfchen 14 großen Durchmessers und der aus Tröpfchen großen und kleinen Durch-

709826/0699

messers vereinigten Tintentröpfchen gesperrt oder abgefangen wird.

Es soll nun die Technik der Auftrennung der Tinte in Tröpfchen 14 großen Durchmessers und Tröpfchen 15 kleinen Durchmessers, die abwechselnd und regelmäßig erfolgt, erläutert werden.

Fig. 2 zeigt den Zustand der Tintentröpfchen und der zunächst gebildeten Säule 5» wobei die Düse 1 ein Metallrohr 18 und eine Mündung 19 mit einem Loch zum Ausspritzen der Tinte aufweist, und das in Fig. 1 mit 3 bezeichnete elektromechanische Wandlerelement hier im einzelnen dargestellt ist und aus einem elektrostriktiven PZT-Schwinger 22 und an dessen beiden Endflächen haftenden Elektroden 20 und 21 besteht. Durch Ausspritzen von durch eine Pumpe od. dgl. auf einen bestimmten Druck gebrachter Überdrucktinte 4 durch das Düsenloch läßt sich eine kapillare Tintensäule 5 mit einer langen und engen zylindrischen Säulenform bilden. Andererseits wird der elektrostriktive Schwinger 22 gespeist und mit einer Hochfrequenzsignalspannung konstanter Frequenz in Schwingung versetzt, so daß sich die dadurch erzeugte Schwingung auf die Tintensäule 5 übertragen läßt. Wenn die physikalischen Eigenschaften der Tinte, wie z. B. Oberflächenspannung, Viskosität usw., der Düsenlochdurchmesser (oder Durchmesser der Tintensäule), der Tinteneinspeisungsdruck zur Düse 1 (oder die Tintenausspritzgeschwindigkeit), die Schwingungserregungsfrequenz, die Schwingungs- und Erregungsstärke usw., bestimmte Werte haben, läßt sich durch die Schwingung an der Tintensäule 5 eine geringfügige Verlagerung in der Durchmesserrichtung erzeugen. Diese geringe Deformation wächst, wenn sie das Vorderende der Tintensäule 5 erreicht, und die Spitze der Tintensäule wird während einer Erregungszyklusperiode abwechselnd in je eines der Tintentröpfchen 14 großen Durchmessers und Tintentröpfchen 15 kleinen Durchmessers auf-

709826/0699

getrennt. Die Tintentröpfchengesehwindigkeit wird angenähert die gleiche wie die Ausspritzgeschwindigkeit der Tinte aus dem Düsenloch. Die für die abwechselnde Erzeugung zweier Arten von Tintentröpfchen, nämlich großer und kleiner Tröpfchen, verantwortliche Erscheinung ist eine nicht-lineare, zwangsläufig durch die Entwicklung der Deformation (Einschnürung) in der Durchmesserrichtung der Tintensäule 5 gebildete Erscheinung und wird in größerem Maßstab in Fig. veranschaulicht. Und zwar liefert die Oberflächenkontur in der Nähe des Vorderendes der Tintensäule 5 die in Fig. 3 dargestellte Gestalt, und die Auftrennung erfolgt an den Punkten {X und ß, so daß infolgedessen der mit A bezeichnete Teil zu Tintentröpfchen 14 großen Durchmessers wird, während der mit B bezeichnete Teil Tintentröpfchen 15 kleinen Durchmessers bildet. Was diese nicht-lineare Erscheinung betrifft, so läßt sich der Hauptgrund dafür der Energieumwandlung der in der Tintensäule 5 erzeugten Grundwellen von niedrig harmonischen zu hoch harmonischen zuschreiben, doch kann noch keine perfekte theoretische Analyse gegeben werden. Indessen hat der Erfinder die stabile und sichere Erzeugung solcher Tintentröpfchen mit großem und mit kleinem Durchmesser bestätigt. Beispielsweise konnten unter Verwendung einer Tinte mit einer Oberflächenspannung von 56 dyn/cm, einer Viskosität von 2 cp und einem spezifischen Gewicht von 1 g/cm und unter Verwendung einer Düse 1 mit einem Lochdurchmesser von 240 ,um Tintentröpfchen 14 großen Durchmessers mit einem Durchmesser von 400 ,um und Tintentröpfchen kleinen Durchmessers mit einem Durchmesser von 130 ,um abwechselnd und mit Sicherheit dann erzeugt werden, wenn die Schwingungserregungsfrequenz auf 9 kHz (bei 9 kHz werden Tintentröpfchen großen und kleinen Durchmessers erzeugt) bei der Schwingungserregungsspannung von 5 V bis 30 V für einen Tintenförderdruck von 0,7 kg/cm eingestellt wurde.

Es soll weiter eine Erläuterung der Mittel zum Trennen 709826/0699

./fs.

der Plugbahnen der Tintentröpfchen 14 großen Durchmessers und der Tintenteilchen 15 kleinen Durchmessers gegeben werden. In Fig. 1, wo eine geladene Elektrode 7 mit einem konstanten Potential in der Nähe des Vorderendes der Tintensäule 5 angeordnet ist, läßt sich am Vorderende der Tintensäule 5 eine Ladung statisch induzieren. Daher wird das Vorderende der Tintensäule 5 als Tröpfchen abgetrennt, wenn es bereits eine elektrische Ladung hält. Dabei ist die Menge der von einem Tintenteilchen gehaltenen elektrischen Ladung proportional dem Durchmesser des Tintentröpfchens, und wenn der Durchmesser des Tintentröpfchens 14 großen Durchmessers 400 .um und der Durchmesser des Tintentröpfchens 15 kleinen Durchmessers 130 ,um betragen, dann ist das Verhältnis der Menge elektrischer Ladung, die von diesen Tröpfchenarten gehalten wird, angenähert 3:1· Wenn solche elektrisch geladenen Tröpfchen durch ein zwischen den Ablenkelektroden 9 a und 9b gebildetes statisches elektrisches Feld fliegen, erfahren sie eine statische elektrische Ablenkung. Der Ablenkungsbetrag D läßt sich dabei aus den in Fig. 4 gezeigten verschiedenen Faktoren, wie folgt, erhalten:

worin bedeuten: E: Stärke des elektrostatischen Ablenkungsfeldes

Q: Ladungsmenge in einem Tintentröpfchen

M: Masse eines Tintentröpfchens

v: Fluggeschwindigkeit eines Tintentröpfchens

b: Länge des ablenkenden elektrischen Feldes

L: Flugweg vom Endanschluß des ablenkenden elektrischen Feldes.

703826/0699

Entsprechend der oben erwähnten Aufladungseinrichtung ist die gegenseitige Beziehung zwischen der Ladungsmenge Q eines Tintentröpfchens und dem Tröpfchendurchmesser φ Q = ot · φ , und die gegenseitige Beziehung zwischen der Masse eines Tintentröpfchens und dem Tröpfchendurchmesser ist M = OC- · φ^, so daß der Ablenkungsbetrag D eines Tintentröpfchens dem Quadrat des Tintentröpfchendurchmessers umgekehrt proportional ist. Beispielsweise erreicht im Fall, wo der Durchmesser des Tintentröpfchens 14 großen Durchmessers 400 ,um und der Durchmesser des Tintentröpfchens 15 kleinen Durchmessers 130 ,um betragen, das Verhältnis des Ablenkungsbetrages der verschiedenen Tintentröpfchen bei gleichem Plugweg die Größenordnung von etwa 1:9. Daher entspricht die erwartete Plugstrecke für die Tintentröpfchen 14 großen Durchmessers (400 .um) und die Tintentröpfchen 15 kleinen Durchmessers (130 »um) den zugehörigen gestrichelten Linien 24 bzw. 25 in Fig. 4, woraus sich ergibt, daß sich die Plugbahnen beider Arten von Tintentröpfchen trennen lassen.

Weiter soll eine Technik zur Änderung der Pluggeschwindigkeit der Tintentröpfchen 15 geringen Durchmessers gegenüber der Pluggeschwindigkeit der Tintentröpfchen 14 großen Durchmessers auf Basis der elektrischen Speichersignale erläutert werden. In schlüssiger Weise ausgedrückt, ändert sich die Fluggeschwindigkeit der Tintentröpfchen 15 geringen Durchmessers gegenüber derjenigen der Tintentröpfchen 14 großen Durchmessers, wenn die Stärke der auf die Tintensäule 5 wirkenden Schwingung durch Variieren der Größe der auf den elektrostriktiven PZT-Schwinger 22 einwirkenden Schwingungserregungsspannung geändert wird. Die gegenseitige Beziehung der Fluggeschwindigkeit ν der Tintentröpfchen 15 geringen Durchmessers und der Schwingungserregungsspannung Ve ist in Fig. 5a dargestellt. Die Fluggeschwindigkeit ν ist dann,

709826/0699

wenn die Schwingungserregungsspannung Ve als Ve gewählt wird, gleich der Pluggeschwindigkeit der Tintentröpfchen 14 großen Durchmessers; wenn die Schwingungserregungsspannung größer als dieser Wert ist, wird die Pluggeschwindigkeit der Tintentröpfchen 15 kleinen Durchmessers größer als die der Tintentröpfchen 14 großen Durchmessers, und wenn die Schwingungserregungsspannung kleiner wird, wird die Pluggeschwindigkeit geringer. Zum Beispiel läßt sich unter der Bedingung, daß die Tintentröpfchen 14 großen Durchmessers mit einem Durchmesser von 400 .um und die Tintentröpfchen 15 geringen Durchmessers mit einem Durchmesser von 130 ,um bei der Frequenz von 9 kHz erzeugt werden, die Pluggeschwindigkeit ν

der Tintentröpfchen 15 kleinen Durchmessers durch Variieren der Schwingungserregungsspannung Ve zwischen 8 V bis 26 V im Bereich von 10,7 bis 12 m/sec ändern. Dabei ist die Pluggeschwindigkeit ν der Tintentröpfchen 14 großen Durchmessers 11 m/sec. Solche Geschwindigkeitsänderungseigenschaften lassen sich in Beziehung zu den in Fig. 3 dargestellten Auftrennungsei genschaft en erläutern. Und zwar geht es um die Beziehung zu den Trennungszeiten des Punktes oc und des Punktes ß. Wenn sich der Punkt ß loslöst, nachdem der Punkt «* getrennt ist, wird der Tintentröpfchenteil B kleinen Durchmessers durch die Oberflächenspannung zum Tintentröpfchenteil A großen Durchmessers angezogen und beschleunigt, so daß er eine höhere Pluggeschwindigkeit als die des Tintentröpfchens 14 großen Durchmessers erreicht. Im Gegensatz dazu wird, wenn sich der Punkt öl ablöst, nachdem der Punkt ß getrennt ist, der Tintentröpfchenteil B geringen Durchmessers nach hinten in Richtung zur Tintensäule 5 gezogen, und seine Pluggeschwindigkeit wird geringer als die des Tintentröpfchens 14 großen Durchmessers. Wenn der Zeitunterschied der Trennung beider Punkte größer wird, werden die Beschleunigungs- bzw. Verzögerungswirkungskräfte größer, und wenn die Trennung der Punkte oc und ß zur gleichen Zeit erfolgt, treten im wesentlichen keine solchen Betätigungskräfte auf, und die beiden Arten von Tintentröpfchen nehmen die gleiche Geschwindigkeit an. Dabei entspricht ein Zyklus der Tintentröpfchentrennung einem Zyklus der Schwin-

709826/0699

gungserregungszyklen der Tintensäule 5 oder der dem elektrostriktiven Schwinger 22 zugeführten Schwingungserregungsspannung, und die Fluggeschwindigkeit der kleinen Tintentröpfchen 15 gegenüber der der Tintentröpfchen 14 großen Durchmessers läßt sich durch Variieren der Schwingungserregungsstärke steuern. Daher kann man gemäß Fig. 1 durch Steuern der Größe der an den elektromechanischen Schwinger 3 von der Hochfrequenzleistungsquelle 2 angelegten Schwingungserregungssignalspannung während jedes Zyklus die Geschwindigkeitssteuerung der Tintentröpfchen 15 geringen Durchmessers zur Bildung von Speicherpunkten sicher für jedes einzelne Tröpfchen vornehmen .

Es soll nun eine Erläuterung des Wirkungsprinzips zur Durchführung der Speicherung mittels Kombinierens sämtlicher oben beschriebenen einzelnen Wirkungen unter Hinzunahme der Abfangmittel 11 für die zum Speichern nicht erforderlichen Tintentröpfchen gegeben werden.

Wenn die Fluggeschwindigkeit der Tintentröpfchen 15 kleinen Durchmessers gesteuert wird, variiert der Flugzustand der Tintentröpfchen 14 großen Durchmessers und der Tintentröpfchen 15 geringen Durchmessers, wie durch die Darstellungen in Fig. 6 (1), (2) und (3) gezeigt ist. Und zwar ergibt sich, wenn ν = ν die Beziehung der Fluggeschwin-

s ρ

digkeit ν der Tintentröpfchen 15 geringen Durchmessers zur

Fluggeschwindigkeit ν der Tintentröpfchen 14 großen Durchmessers ist, keine Vereinigung der Tintentröpfchen 14 und 15» sondern sie fliegen hintereinander, wie in Fig. 6 (1) dargestellt ist. Wenn ν > ν ist, holt das Tintentröpfchen 15 kleinen Durchmessers das Tintentröpfchen 14 großen Durchmessers ein und wird mit diesem vereinigt, wie in Fig. 6 (2) veranschaulicht ist, und wenn ν < ν ist, wird das Tintentröpfchen 15 geringen Durchmessers vom Tintentröpfchen 14 großen Durchmessers eingeholt und, wie in Fig. 6 (3) dargestellt ist, mit diesem vereinigt. Die Entfernung d vom Vorder-

709826/0699

ende der Tintensäule 5 bis zu der Stelle, wo sich die beiden Tintentröpfchen 14 und 15 vereinigen, wird durch die Relativgeschwindigkeit beider Tintentröpfchen 14 und 15 bestimmt. Daher läßt sich bei der Tintentröpfchenbildungseinrichtung nach Fig. 2 die bis zur Vereinigung beider Tintentröpfchen erforderliche Strecke d (oder die Flugzeit) ändern, indem man die Schwingungserregungsspannung Ve ändert. Beispielsweise entsprechen den in Fig. 5a dargestellten Ve-v -Beziehungen die

in Fig. 5b dargestellten Ve-d-Beziehungen.

Andererseits verhält sich der Flugwegtrennungsbetrag S des Tintentröpfchens 14 großen Durchmessers gegenüber dem Flugweg des Tintentröpfchens 15 geringen Durchmessers über die Flugstrecke 1 der Tintenteilchen so, wie in Fig. 7a dargestellt ist. Sind nun die zugehörigen Durchmesser jedes der Tintentröpfchen 14 großen Durchmessers und der Tintentröpfchen 15 kleinen Durchmessers ύ bzw. ύ und die erforderliche Flugstrecke für den Flugwegtrennbetrag S für beide Tintentröpfchen, um

zu werden, 1., dann beschreibt, wenn beide Tintentröpfchen zur Vereinigung gebracht werden, bevor sie diesen Weg I₁ zurückgelegt haben, das Tintentröpfchen 15 kleinen Durchmessers keine unabhängige Flugbahn 25, sondern vereinigt sich mit dem Tintentröpfchen 14 großen Durchmessers und fliegt längs der Flugbahn 24 (Fig. 8a). Daher lassen sich, wenn ein Tintentröpfchen-Abfangmittel 11 (Fig. 8a) in der Weise vorgesehen wird, daß es die Flugbahn der Tintentröpfchen, die durch die Vereinigung von Tröpfchen großen und kleinen Durchmessers gebildet sind, und der Tintentröpfchen 14 großen Durchmessers unterbricht, die zur Speicherung nicht erforderlichen Tintentröpfchen 15 kleinen Durchmessers erfassen oder abfangen.

7098 2 6/0699

Jedoch werden im Fall, wo die relative Fluggeschwindigkeit derart ist, daß die Tröpfchen 14 und 15 erst an einer Stelle der Flugbahn nach 1. vereinigt würden, die kleinen Tintentröpfchen so weit abgelenkt, so daß sie sich nicht mit den Tintentröpfchen 14 großen Durchmessers vereinigen können, und fliegen längs einer unabhängigen Flugbahn 25» wie in Fig. 8b gezeigt ist, und bilden Speicherpunkte, wenn sie eine Speichermaterialoberfläche 12 erreichen.

Eine solche Steuerung der zur Vereinigung der Tintentröpfchen 14 großen Durchmessers und der Tintentröpfchen kleinen Durchmessers erforderlichen Entfernung läßt sich in Abhängigkeit von der in Fig. 7b dargestellten Steuercharakteristik vornehmen. Als Beziehungen der Entfernung d bis zur Vereinigung der Tintentröpfchen großen und kleinen Durchmessers zur Schwingungserregungsspannung Ve gibt es die Funktionskurve A für ν > ν und die Funktionskurve B

für ν < ν . Wenn die Fluggeschwindigkeit ν in Abhängigs ρ s

keit zur Funktionskurve A gesteuert wirrt, macht man die Schwingungserregungsspannung Ve zu Ve„, damit die Tintentröpfchen 15 kleinen Durchmessers mit den Tintentröpfchen 14 großen Durchmessers vereinigt und vom Abfangmittel 11 abgefangen werden und nicht die Oberfläche 12 des Speichermaterials erreichen. Wenn die Auswahl zu Ve = Ve, getroffen wird, fliegen die Tröpfchen 15 kleinen Durchmessers unabhängig weiter und erreichen die Oberfläche 12 des Speichermaterials unter Bildung von Speicherpunkten. In Fig. 9 ist in (1) die Zahl der vorgeschriebenen Speicherpunktstellen durch Auftrennung in der Abtastrichtung dargestellt, und die Speicherpunkte werden an den schraffierten Stellen gebildet; (2) zeigt das elektrische Signal für die Speicherung und (3) die Schwingungserregungsspannung Ve in Abhängigkeit von der Funktionskurve A der Fig. 7· Die Schwingungserregungsspannung Ve wird in der Moduliereinrichtung 16 durch die elektrischen Signale zum Speichern so moduliert, daß sie Ve. bzw. Ve, wird.

709826/0699

Palls man die Pluggeschwindigkeitssteuerung und das Speichern in Abhängigkeit von der Punktionskurve B vornimmt, ist Ve zu Ve₁, bzw. Ve₁- zu modulieren.

Dann läßt sich die die Speicherinformation enthaltende Schwingungserregungsspannung Ve, wie in Fig. 9 (3) und (4) dargestellt, erhalten, indem man das Impulssignal vom Speichersignalgenerator 8 mit einer Breite von 1 Schwingungserregungszyklus entsprechend einem Tintentröpfchen kleinen Durchmessers mit dem Sinuswellensignal von der Hochfrequenzleistungsquelle 2 durch die Moduliereinrichtung 16 vervielfacht.

Beispielsweise wurden unter den oben erwähnten Tintentröpfchenbildungsbedingungen 9000 Tröpfchen je Sekunde der Tintentröpfchen 14 großen Durchmessers mit einem Durchmesser von 400 ,um und Tintentröpfchen 15 kleinen Durchmessers mit einem Durchmesser von 130 ,um als geladene Tintentröpfchen gebildet, indem man Gleichstrom-Ladespannung von angenähert 500 V an die Ladeelektrode 7 mit einem Spalt von 3_}5 nun anlegte, und diese Tintentröpfchen wurden zum Fliegen in einem elektrostatischen Feld gebracht, das durch Anlegen einer Gleichspannung von 3»9 kV an die parallelen Ablenkelektroden 9a und 9b von 15 mm Länge und mit einem Spalt von 7 mm gebildet wurde. Dann konnte durch Steuern der Tröpfchen in Abhängigkeit von der Punktionskurve A nach Fig. 7b und bei Ve_p = 25 V und Ve, = 20 V die Speicherpunktbildung durch die Tintentröpfchen 15 kleinen Durchmessers gesteuert werden.

Es soll nun eine Bildtelegraphieeinrichtung erläutert werden, die auf der Basis des oben beschriebenen Steuerprinzips verwirklicht wurde und in Fig. 10 schematisch dargestellt ist.

709826/0699

In der elektrischen Speichersignalerzeugungseinrichtung 8 befindet sich eine Drehtrommel 26 zur übertragung von Signalen, und ein Originalbild 27 ist um die Drehtrommel 26 gewickelt , die in der Richtung des Pfeiles M gedreht wird. Es ist ein optisches System 28 vorgesehen, in dem das von einer Lichtquelle 29 kommende Licht durch eine Sammellinse 30 zur Beleuchtung des Originalbildes 27 gesammelt wird. Das reflektierte Licht wird von der Objektivlinse 31 aufgefangen und anschließend durch den Schlitz 32 zum photoelektrischen Erfassungselement 33 zwecks Umformung in ein elektrisches Signal geleitet. Als das photoelektrische Erfassungselement 33 kann man eine Photovervielfachungsröhre, einen Phototransistor usw. verwenden. Dieses optische System 28 wird in der Axialrichtung (in der Richtung des Pfeiles I) im Lauf der Rotation der Drehtrommel 26 verschoben, und das Originalbild 27 wird nach und nach vom einen Ende aus (in Fig. 10 von links nach rechts) abgetastet. Die so erhaltenen elektrischen Signale werden durch einen Verstärker 50 und einen Wellenformgestaltungskreis 3^> wie z. B. einen Schmitt-Triggerkreis usw., geleitet und in binäre Signale umgewandelt, wobei ein bestimmtes Niveau schwarz und weiß darstellt. Diese binären Signale, d. h. Bildsignale, werden zum D-Anschluß des D-Flip-Flop (binäre Zählstufe) 35 geleitet. Andererseits wird das Ausgangssignal der Hochfrequenzleistungsquelle 2 über einen Wellenformgestaltungskreis 36, wie z. B. einen Schmitt-Triggerkreis od. dgl., zu einem Taktimpuls umgewandelt, und der Taktimpuls wird dem T-Anschluß des schon erwähnten D-Flip-Flops 35 zugeführt. Unter Verwendung beider Signale wird der D-Flip-Flop 35 gesteuert. Wenn der Flip-Flop 35 so eingerichtet ist, daß er durch den ansteigenden Ast des Taktimpulses zu schalten bzw. auszulösen ist, dann läßt sich ein mit der Hochfrequenzleistungsquelle 2 synchronisiertes elektrisches Speichersignal am Ausgangsanschluß § erhalten, indem man das Impulssignal mit der Breite von 1 Erregungszyklusperiode dem Tintentröpfchen 15 kleinen Durchmessers entsprechend macht. Jedoch ist es im Fall, wo die Erzeugung von Tintentröpfchen 15 kleinen Durchmessers zu

709826/0699

viele für die Speicherung des Bildes ergibt oder wo einige der Tintentröpfchen 15 kleinen Durchmessers ausgedünnt werden sollten, um eine Speicherverfälschung aufgrund gegenseitiger überlagerung zu vermeiden, besser, das Speichersignal nach Frequenzteilung über das UND-Tor 38, einen Frequenzteiler 37 und das NAND-Tor 39 zu erhalten. Die in dieser Weise erzeugten elektrischen Signale werden vom Umschalter 40 in einer für den Zweck elektrischer Speichersignale geeigneten Zyklusperiode abgeleitet.

Die in dieser Weise erhaltenen elektrischen Speichersignale werden zur Schwingungserregungs-Elektrosignalmoduliereinrichtung 16 geleitet und durch einen Verstärker 43 mit dem von der Hochfrequenzleistungsquelle 2 erhaltenen Sinuswellensignal vervielfacht. Um die Phasen des elektrischen Speichersignals und des Sinuswellensignals in Übereinstimmung zu bringen, wird das Sinuswellensignal der Hochfrequenzleistungsquelle 2 dem Verstärker 43 über einen Phasenjustierkreis 41 zugeführt. Dann wird das elektrische Speichersignal durch das Potentiometer 42 auf einen bestimmten Wert zum Justieren des Modulierniveaus und Eingang in den Verstärker 43 festgesetzt. Der vom Verstärker 43 erhaltene Verstärkerausgang wird durch den Verstärker 17 weiter verstärkt, um die Signalspannung für die Schvringungserregung zu werden, wie durch (3) in Fig. dargestellt ist. ·

Weiter ist ein Speichergerät 44 vorgesehen, in dem eine Tintentröpfchensteuereinrichtung 45 so eingerichtet ist, daß sie die Signalspannung zur Schwingungserregung aufnimmt, und, wie oben erwähnt, dienen Speicherpunkte durch die Tintentröpfchen 15 kleinen Durchmessers auf der Oberfläche des Speichermaterials (d. h. Speicherpapiers) zum Speichern. Das Speicherpapier 12 ist auf die Aufnahmedrehtrommel 46 gewickelt, die in der Richtung des Pfeiles M synchron zur Übertragungsdrehtrommel 26 gedreht wird. Die Tintentröpfchen-

709826/0699

steuereinrichtung 45 wird entsprechend der Richtung des Pfeils I in gleicher Weise wie das optische System 28 verschoben, um die Oberfläche des Speicherpapiers 12 abzutasten. Daher sind die Außendurchmesser der übertragungsdrehtrommel und der Aufnahmedrehtrommel 46 von gleicher Abmessung, und beide Trommeln werden synchron gedreht, um ein Kopierbild auf der Trommel 46 und dem darauf gewickelten Speicherpapier 12 in gleicher Phase herzustellen, so daß sich die Speicherung des Originalbildes 27 auf der Speicherpapieroberfläche durch die Ansammlung einer Anzahl von Speicherpunkten ergibt.

Obwohl beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel die Ladeelektrode 7 und die Ablenkelektroden 9a und 9b, die verwendet werden, um einen Unterschied der Plugbahnen der großen und kleinen Tintentröpfchen zu erreichen, unabhängig angeordnet sind, können diese Elektroden auch kombiniert verwendet werden. Ein Beispiel des Speichergeräts mit kombiniertem Elektrodentyp ist in Fig. 11 dargestellt. Und zwar kann man, indem man das durch die Elektroden 9a und 9b gebildete elektrostatische Feld der Lage annähert, wo es auf die Tintensäule 5 einwirken kann, die Ladeelektrode 7 fortlassen. In diesem Fall bildet die Tintensäule 5 elektrostatische Kapazität mit der Ablenkelektrode 9b dazwischen, und die Tintensäule 5 wird durch die Gleichstrom-Hochspannungsstromquelle 10 unter Aufladung der Tintentröpfchen geladen. Gemäß diesem Beispiel ist die zwischen der Düse 1 und dem Abfangmittel 11 eingeführte Elektrodenstruktur vereinfacht, so daß der Flugweg der Tintentröpfchen verringert ist und eine genauere Speicherung ermöglicht wird. Außerdem werden feine und schwierige Justierungen bei einer kleinen Ladeelektrode zum Aufteilen der Tintensäule 5 zu Tintentröpfchen 14 und 15 unnötig.

Fig. 12 zeigt ein Beispiel, bei dem die Ablenkung der Tintentröpfchen durch eine laminare Gasströmung 47 bewirkt

709826/0699

wird. Dabei wird der laminare Gasstrom Hf, der durch ein (nicht dargestelltes) Gebläse od. dgl. erzeugt wird, angenähert in senkrechter Richtung zur Plugrichtung der Tintentröpfchen I¹J und 15 gelenkt. In diesem Fall ist das Trägheitsmoment der Tintentröpfchen proportional der dritten Potenz des Durchmessers, während die Ablenkkraft aufgrund des laminaren Stroms 47 proportional zum Durchmesser ist, so daß die Tintentröpfchen 15 kleinen Durchmessers ebenfalls in größerem Ausmaß als die Tintentröpfchen 14 großen Durchmessers abgelenkt werden und so schließlich eine Auftrennung der Plugbahnen erreichbar ist. Eine solche Ablenkung durch den laminaren Gasstrom ergibt keine Entladung od. dgl. von der Elektrode, so daß sich der Vorteil einstellt, die Verwendung einer entflammbaren Tinte zu erleichtern.

Gemäß jedem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Notwendigkeit zur Erzeugung der Ladesignalimpulsspannung mit zur Erzeugung der Tintentröpfchen synchronisierter Phase beseitigt, so daß ein automatischer Phasenjustierkreis und ein Hochleistungsverstärker mit hohem Ansprechvermögen unnötig werden. Weiter ist es beim Tintenstrahl-Speichergerät gemäß der Erfindung möglich, die Ablenkung der Tintentröpfchen auch in dem Fall leicht zu steuern, wo relativ niedrig leitfähige Tinte verwendet wird, und da die zum Speichern verwendeten Tintentröpfchen solche von geringem Durchmesser sind und die Bildung von Speicherpunkten im Fall der Verwendung einer Düse mit dem gleichen Lochdurchmesser wie dem der herkömmlichen Düse zum Erhalten von Speicherpunkten mit einer Abmessung von 1/3 bis 1/4 Durchmesser führt, läßt sich ein Speicherbild hoher Auflösung auch unter Verwendung einer Düse mit relativ großem Durchmesser erhalten.

709826/0699

Leerseite

Claims

Patentansprüche

1.JTintenstrahl-Speichergerät, gekennzeichnet durch eine ^Jberdrucktinte (4) auf eine Speicherfläche (12) spritzende Düse (1),

Schwingungserregungsmittel (3) zum Versetzen der Tinte in mechanische Schwingung solcher Größe, daß die aus der Düse ausgespritzte Tintensäule (5) an ihrem Vorderende in abwechselnd große und kleine Tintentröpfchen (14, 15) unterteilt (aufgetrennt) wird,

Mittel (8) zur Erzeugung von elektrischen Speichersignalen,

Steuerungsmittel (16) zum Vereinigen von zum Speichern nicht erforderlicher Tintentröpfchen (15) kleinen Durchmessers während des Fluges mit Tintentröpfchen (14) großen Durchmessers mittels Steuerns der relativen Pluggeschwindigkeit zwischen Tröpfchen großen und Tröpfchen kleinen Durchmessers durch Änderung der Schwingungserregungsstärke der Schwingungserregungsmittel (3) je nach den elektrischen Speichersignalen,

Ablenkmittel (z. B. 9a, 9b) zum Einwirken auf die Tintentröpfchenflugbahn unter Erzielung unterschiedlicher Ablenkungsbeträge der Tintentröpfchen (14, 15) großen und der kleinen Durchmessers und

Abfangmittel (11) zum Sperren der Plugbahn der Tintentröpfchen (14) großen Durchmessers und der durch die Vereinigung großer und kleiner Tröpfchen (14, 15) gebildeten Tintentröpfchen.

2. Tintenstrahl-Speichergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablenkmittel ein in senkrechter Rich-

709826/0699

ORIGINAL INSPECTED

tung zur Tintentröpfchen-Flugbahn wirkender laminarer Gasstrom (47) ist.

3. Tintenstrahl-Speichergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkmittel eine statische Kapazität bildende Ladeelektrode (7)_s die von der Tintensäule (5) durchsetzt wird, eine Ladegleichstromquelle (13) zum Zuführen einer konstanten Spannung zwischen der Tinte und der Ladeelektrode (7) und Ablenkelektroden (9a, 9b) zur Einwirkung eines bestimmten elektrostatischen Feldes auf die Tintentröpfchen-Flugbahn aufweisen.

4. Tintenstrahl-Speichergerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkmittel so angeordnet sind, daß die Tintentröpfchen (15) kleinen Durchmessers um einen bestimmten Betrag (S bzw. D¹) abgelenkt werden.

5. Tintenstrahl-Speichergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein an der Düse (1) angebrachtes elektrostriktives Schwingungselement (3), eine Hochfrequenzleistungsquelle (2) zur abwechselnden Auftrennung einer aus der Düse

(I) ausgespritzten Tintensäule (5) in Tintentröpfchen (14) großen Durchmessers und Tintentröpfchen (15) kleinen Durchmessers durch Lieferung einer Schwingungserregungsspannung an das elektrostriktive Schwingungselement, ein Abfangmittel

(II) zwischen einerseits einer Ladeelektrode (7) zur Bildung statischer Kapazität mit der Tintensäule (5), einer Ladegleichstromquelle (13) zur Lieferung einer konstanten Gleichspannung an die Ladeelektrode und Ablenkelektroden (9a, 9b) zur Erzeugung eines auf die Tintentröpfchen-Flugbahn wirkenden statischen elektrischen Feldes und andererseits der abzulenkenden Flugbahn der Tintentröpfchen (14) großen Durchmessers und der durch die Vereinigung von Tintentröpfchen

70 9 826/0699

(14) großen und Tintentröpfchen (15) kleinen Durchmessers gebildeten Tröpfchen und Moduliermittel (16) zum Ändern der Größe der Schwingungserregungsspannung entsprechend den elektrischen Speichersignalen aufweist, wodurch eine Vereinigung der zum Speichern unnötigen Tintentröpfchen

(15) kleinen Durchmessers während des Fluges mit Tintentröpfchen (14) großen Durchmessers erreichbar ist.

6. Tintenstrahl-Speichergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Elektrode zur Erzeugung eines auf die Tintensäule und die Tintentröpfchen-Flugbahn wirkenden 'elektrostatischen Feldes und eine Steuereinrichtung

it zum Variieren der Schwingungserregungsstärke der Schwingungserregungsmittel entsprechend den elektrischen Speichersignalen und damit/Variieren der Fluggeschwindigkeit der Tintentröpfchen (15) kleinen Durchmessers relativ zu der der Tintentröpfchen (14) großen Durchmessers zwecks Vereinigung der zum Speichern unnötigen Tintentröpfchen (15) kleinen Durchmessers während des Fluges mit den Tintentröpfchen (14) großen Durchmessers aufweist.

7. Tintenstrahl-Speichergerät, dadurch gekennzeichnet, daß es

eine Düse (1) zum Ausspritzen von Überdrucktinte (4) auf eine Speicheroberfläche (12),

ein an der Düse (1) angebrachtes elektromechanisches Wandlerelement (3),

eine Hoehfrequenzleistungsquelle (2),

elektrische Speichersignalerzeugungsmittel (8) zum Erzeugen mit den Ausgangssignalen der Hochfrequenzleistungsquelle synchroner elektrischer Speichersignale,

709826/0699

ORiGlNAL INSPECTED

einen elektrischen Kreis zur Lieferung einer Schwingungserregungsspannung an das elektromechanische Wandlerelement (3) entsprechend dem Ausgangssignal der Hochfrequenzleistungsquelle (2),

Ablenkmittel (7» 9a» 9b) zur Erzielung einer bestimmten Ablenkkraft für die Tintentröpfchen (15) kleinen Durchmessers,

Abfangmittel (11) zum Sperren der Plugbahn der Tintentröpfchen (14) großen Durchmessers und der aus großen und kleinen Tröpfchen vereinigten Tröpfchen aufweist, wobei der elektrische Kreis einen Modulierkreis (16) zur Abgabe eines Ausgangs durch Steuern der Größe der elektrischen Signale von der Hochfrequenzleistungsquelle (2) auf Basis der Speichersignale zwecks Vereinigung der zum Speichern nicht erforderlichen Tintentröpfchen (15) kleinen Durchmessers mit Tröpfchen (14) großen Durchmessers während des Fluges aufweist.

709826/0699