DE2347594B2

DE2347594B2 - Liquid jet printer

Info

Publication number: DE2347594B2
Application number: DE2347594A
Authority: DE
Inventors: Bruce Allen Endicott N.Y. Wolfe (V.St.A.)
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1972-10-05
Filing date: 1973-09-21
Publication date: 1978-10-05
Also published as: DE2347594C3; JPS5237937B2; SE392535B; BE804778A; NL7311909A; CA1001209A; CH557241A; IT992694B; AU6051073A; NL170468C; AU476257B2; GB1432646A; FR2202472A5; BR7307721D0; ES419207A1; NL170468B; US3813676A; JPS49101467A; DE2347594A1

Description

Die Erfindung geht von einem Drucker der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art aus.The invention relates to a printer im Preamble of claim 1 specified type.

Durch die DE-OS 21 22 761 und die US-PS 32 98 O¹ ist eine matrixartige Aufzeichnung mit Ausblendung dt· für zugeordnete Punkte nicht benötigten Tröpfch· . bekannt.DE-OS 21 22 761 and the US-PS 32 98 O ¹ is a matrix-like recording suppression dt · for corresponding points unneeded Tröpfch ·. known.

Die US-PS 32 98 030 zeigt einen Zeichenspeicher, di 1 «> sequentiell abgetastet wird, um ein Videosignal zu erzeugen, das zum Steuern der Aufladung der Flüssigkeitströpfchen dient. Die in dem als Matrix aufgebauten Zeichenspeicher gespeicherte Information ist ein Binärwert, der angibt, ob eine bestimmte Stelle ^b> der Zeichenmatrix zu bedrucken ist oder nicht. Das erzeugte sequentielle, binäre Videosignal wird mit einer Sägezahnspannung in der Weise kombiniert, daß für jedes Drucksignal eine Aufladungsspannung entsteht, deren Amplitude durch den Augenblickswert der Sägezahnspannung bestimmt ist. Die sequentielle Abtastung der Zeichenmatrix schränkt die Flexibilität der Tröpfchen-Positionierung auf eine kleine, feste Anzahl von Plätzen in einer normalerweise rechteckigen Matrix ein. Diese Beschränkung ergibt unbefriedrigenden Druck von Zeichen mit diagonalen Linien oder graphischen Darstellungen.US Pat. No. 3,298,030 shows a character memory which is sequentially scanned in order to generate a video signal which is used to control the charging of the liquid droplets. The information stored in the character memory constructed as a matrix is a binary value which indicates whether a certain point ^b > of the character matrix is to be printed or not. The generated sequential, binary video signal is combined with a sawtooth voltage in such a way that a charging voltage is produced for each print signal, the amplitude of which is determined by the instantaneous value of the sawtooth voltage. The sequential scanning of the character matrix limits the flexibility of droplet positioning to a small, fixed number of places in a normally rectangular matrix. This limitation results in unsatisfactory printing of characters with diagonal lines or graphics.

Den Seiten 1292 und 1293 des IBM Technical Disclosure Bulletins, Vol. 11, No. 10, März 1969 ist entnehmbar, daß die ohne Schrägstellung der Ablenkplatten mit schräger Druckspaltenrichtung aufgezeichneten Zeichen durch die schräge Anordnung der Ablenkplatten gerade gerichtet werden. Dies ist aber nur dann möglich, wenn sich die schräggestellten Spalten in ihrer Projektion nicht überschneiden, d. h. der Papiervorschub während der Zeit, die der Tintenstrahl braucht, um eine Spalt zu überstreichen, nicht größer ist als der Abstand zwischen zwei Spalten.Pages 1292 and 1293 of IBM Technical Disclosure Bulletins, Vol. 11, No. March 10, 1969 it can be seen that the baffles are not inclined characters recorded with an inclined printing column direction due to the inclined arrangement of the Baffles are straightened. But this is only possible if the inclined Do not overlap columns in their projection, i.e. H. the paper advance during the time that the inkjet needs to cover a gap is not greater than the distance between two gaps.

Es ist die Aufgabe der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung, einen Flüssigkeitsstrahldrucker zu schaffen, bei dem möglichst alle aufeinanderfolgend erzeugten Tröpfchen für den Druck eines Zeichens verwendet werden, d. h. möglichst nur während des Wechsels von Buchstabe zu Buchstabe oder während des Zeilenvorschubes die Tintenauffangvorrichtung mit Tröpfchen beaufschlagt wird.It is the object of the invention specified in claim 1 to provide a liquid jet printer, in which, if possible, all successively generated droplets are used for printing a character be, d. H. if possible only during the change from letter to letter or during the line feed droplets are applied to the ink collecting device.

Ein Vortul eines nach der Erfindung aufgebauten Flüssigkeitsstrahldruckers ist gegenüber der bekannten matrixartigen Aufzeichnung mit Ausblendung der für zugeordnete Punkte nicht benötigten Tröpfchen darin zu sehen, daß weniger Tröpfchen zur Tintenauffangvorrichtung abgelenkt werden, wodurch bei konstanter Tröpfchenfolge eine höhere Schreibgeschwindigkeit erzielt wird. Diese bessere Ausnutzung der angebotenen Tröpfchen ist aber nur möglich durch die Schrägstellung der Ablenkplatten. Bei zur Vorschubrichtung des Aufzeichnungsträgers parallelen Ablenkplatten würden auch bei Abkehr von der matrixartigen Ablenkung ebensoviele Tröpfchen zur Tintenauffangblende abgelenkt werden, da infolge des kontinuierlichen Aufzeichnungsträgervorschubs mit dem Schreiben der nächsten Spalte gewartet werden müßte, bis der Aufzeichnungsträger in diese Position verschoben ist. Gegenüber der bekannten Schrägstellung der Ablenkplatten zum Aufheben der durch die Relativbewegung zwischen Düse und Aufzeichnungsträger sich ergebenden Schräglage der gedruckten Zeichen, weist ein nach der Erfindung aufgebauter Tintenstrahldrucker den Vorteil auf, daß er eine höhere Geschwindigkeit des Papiervorschubs zuläßt. Da ferner jeder Punkt eines Zeichens eine individuelle Ablenkungsspannung erhält, kann nicht nur eine Spalte nach der anderen geschrieben werden, sondern werden z. B. auch Punkte aus der zweiten Spalte geschrieben, bevor die erste Spalte vollständig geschrieben ist. Außerdem sind beim erfindungsgemäßen Tintenstrahldrucker die sogenannten Schutztröpfchen zwischen die ein/.elnen Tröpfchen nicht erforderlich, da die gegenseitige Beeinflussung der Tröpfchen bereits bei der binären Darstellung des Aufladungspotentials im Speicher berücksichtigt werden kann.A Vortul one constructed according to the invention Liquid jet printer is compared to the known matrix-like recording with blanking for assigned points to see unnecessary droplets in that fewer droplets to the ink catcher be deflected, whereby a higher writing speed with a constant droplet sequence is achieved. This better utilization of the available droplets is only possible through the inclination of the baffles. In the case of deflection plates parallel to the direction of advance of the recording medium even when turning away from the matrix-like deflection, just as many droplets are deflected towards the ink collecting diaphragm because of the continuous advance of the recording medium with the writing of the next Column would have to wait until the recording medium is shifted into this position. Compared to the known inclination of the baffles to cancel the relative movement between Nozzle and recording medium resulting inclined position of the printed characters, one after the Inkjet printer built in accordance with the invention has the advantage that it has a higher speed of paper advance allows. Furthermore, since each point of a character is given an individual deflection voltage, not only can can be written one column at a time, but are e.g. B. also points from the second Column written before the first column is completely written. In addition, the invention Inkjet printer the so-called protective droplets between the individual droplets are not required, because the mutual influence of the droplets is already evident in the binary representation of the charging potential can be taken into account in memory.

Weitere Merkmale der Erfindung sind dem Unteranspruch zu entnehmen.Further features of the invention can be found in the dependent claim.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispieles beschrieben. Es zeigtThe invention is described below using an exemplary embodiment illustrated in the figures. It shows

F i g. 1 das Schema eines Flüssigkeitsstrahldruckers,F i g. 1 the scheme of a liquid jet printer,

Fig.2A ein Blockschaltbild einer Schaltung zum Umsetzen eines Zeichencodewortes in eine Aufladungsspannung, 2A shows a block diagram of a circuit for converting a character code word into a charging voltage,

F i g. 2B ein Blockschaltbild eines Zeichengenerators, F i g. 2C eine Codetabelle für das Zeichen »8«,F i g. 2B is a block diagram of a character generator, FIG. 2C a code table for the character "8",

F i g. 3A eine Darstellung des Zeichens »8«,F i g. 3A shows a representation of the character "8";

Fig.3B eine Darstellung der relativen Verschiebung der Tröpfchen, die das Zeichen »8« bilden, als Funktion der binär codierten Aufladungsspannung,3B shows a representation of the relative displacement of the droplets that form the character "8" as a function of the binary-coded charging voltage,

F i g. 3C schematisch die Anordnung der Ablenkelektroden. F i g. 3C schematically shows the arrangement of the deflection electrodes.

In Fig.: ist ein Flüssigkeitsstrahldrucker 100 dargestellt, bei dem Flüssigkeit von einem mit einer Pumpe ausgerüsteten Tank 14 unter Druck durch eine Leitung 112 zu einer Düse 110 gefördert wird. Mittels eines an einen Treiber 122 angeschlossenen Wandlers 120 wird der Düse 110 eine Vibration erteilt, wodurch der zunächst kontinuierliche Flüssigkeitsstrahl 102 in eine Folge von gleichen Tröpfchen 104 aufgelöst wird. An der Stelle der Flugbahn, an welcher die .Strahlauflösung erfolgt ist eine ringförmige Elektrode 130 angeordnet, durch welche die einzelnen Tröpfchen 104 auf ein Potential aufgeladen werden. Diese Ladung erfolgt durch eine Datenquelle 132, an die die Elektrode 130 angeschlossen ist. Die geladenen Tröpfchen fliegen durch ein elektrisches Feld zwischen zwei Ablenkelektroden 140. Die Ablenkelektroden 140 liegen an konstantem Potential, so daß auch das elektrische Feld zwischen ihnen konstant ist. Die das elektrische Feld durchfliegenden Tröpfchen 104 werden entsprechend der ihnen individuell erteilten Ladung abgelenkt. Denjenigen Tröpfchen, die am Abdruckvorgang nicht teilnehmen sollen, wird eine Ladung erteilt, die sie in eine Auffangvorrichtung 150 ablenkt, von wo die Flüssigkeit durch eine Leitung 152 in den Tank 114 zurückgeführt wird.In Fig .: a liquid jet printer 100 is shown, in which liquid from a with a Pump equipped tank 14 is delivered under pressure through a line 112 to a nozzle 110. Means a transducer 120 connected to a driver 122, the nozzle 110 is given a vibration, whereby the initially continuous liquid jet 102 is dissolved into a sequence of identical droplets 104. At the point of the trajectory at which the beam resolution an annular electrode 130 is arranged through which the individual droplets 104 be charged to a potential. This charging takes place through a data source 132 to which the electrode 130 is connected. The charged droplets fly through an electric field between two deflection electrodes 140. The deflection electrodes 140 are at constant potential, so that the electric field is constant between them. The droplets 104 flying through the electric field become corresponding distracted by the charge given to them individually. Those droplets that are not involved in the printing process are to participate, a charge is issued which deflects them into a containment device 150, from where the Liquid is returned to tank 114 through line 152.

Aus F i g. 3C ist zu ersehen, daß die Ablenkelektroden 140 schräg zur Transportrichtung des Aufzeichnungsträgers 160 angeordnet sind. Der Winkel Φ (F i g. 3C) ist so gewählt, daß die zur Verfügung stehenden Tröpfchen möglichst vollständig zum Drucken genutzt werden können, ohne daß komplizierte Ausgleichsvorrichtungen nötig sind. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt der Winkel zwischen 20 und 30°, je nach der Vorschubgeschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers, und der Tröpfchengröße.From Fig. 3C it can be seen that the deflection electrodes 140 are arranged at an angle to the transport direction of the recording medium 160. The angle Φ (FIG. 3C) is chosen so that the available droplets can be used as completely as possible for printing without the need for complicated compensating devices. In a preferred embodiment, the angle is between 20 and 30 °, depending on the advance speed of the recording medium and the size of the droplets.

Anhand von Fig. 2A und 2B wird nun die Datenquelle, d. h. die Zeichenerzeugung beschrieben. Ein Zeichencodewort, das einem zu druckenden Zeichen entspricht, wird zunächst einem Pufferspeicher 310 zugeführt. Zweck dieses Pufferspeichers ist die vorübergehende Speicherung der Zeichencodewörter, um eine Synchronisation mit dem Signal eines (nicht gezeigten) Taktgebers zu ermöglichen.Referring now to Figures 2A and 2B, the data source, i. H. the character generation described. A character code word corresponding to a character to be printed is first given to a buffer memory 310 fed. The purpose of this buffer memory is to temporarily store the character code words in order to create a To enable synchronization with the signal of a clock generator (not shown).

Die Zeichencodewörter werden von dem Pufferspeicher 310 einem Zeichengenerator 320 zugeführt, der in Fig. 2B gezeigt ist.The character code words are fed from the buffer memory 310 to a character generator 320, which is shown in FIG Figure 2B is shown.

Die Zeichencodewörter bestehen aus π Bits. Bei einem weniger als 64 Zeichen umfassenden Zeichensatz können die Zeichencodewörter beispielsweise sechs parallele Bits aufweisen. Die Zeichencodewörter werden durch einen Decodierer 322 decodiert, dessen erstes Ausgangssignal die Adresse eines Speicherplatzes in einem Zeichenspeicher }26 ist, in der eine binäre Darstellung der Aufladungsspannung gespeichert ist, die dem ersten Tröpfchen des zu druckenden Zeichens erteilt werden soll. Diese Adresse wird einem Adreßzähler 324 zugeführt, der die Adressierung des Zeichenspeichers über eine Leitung 323 steuert.The character code words consist of π bits. If the character set is less than 64 characters For example, the character code words may have six parallel bits. The character code words are decoded by a decoder 322, the first output signal of which is the address of a memory location in a character memory} 26, in which a binary representation of the charging voltage is stored, to be given to the first droplet of the character to be printed. This address will be a Address counter 324 is supplied, which controls the addressing of the character memory via a line 323.

Ein zweites Ausgangssignal des Decodierers 322 wird zu einem Tröpfchenzähler 327 übertragen und dieser auf die Anzahl der für das betreffende decodierte Zeichen zu druckenden Tröpfchen eingestellt.A second output of the decoder 322 is transmitted to a droplet counter 327 and the latter set to the number of droplets to be printed for the decoded character in question.

Es ist darauf hinzuweisen, daß verschiedene Zeichen des gleichen Zeichensatzes aus unterschiedlichen Anzahlen von Tröpfchen zusammengesetzt werden. Beispielsweise kann der Fig.2C entnommen werden,It should be noted that different characters of the same character set are different Numbers of droplets are composed. For example, the Fig. 2C can be seen,

ίο daß das Zeichen »8« aus 14 Tröpfchen besteht. Einige Zeichen können weniger, andere wesentlich mehr als 14 Tröpfchen erfordern. Um daher den Zeichenspeicher 326 möglichst rationell zu benutzen, wird die Tröpfchenzählung zum Rückstellen des Adreßzählers 324 herangezogen, wodurch unnötige Speicherzugriffszyklen vermieden werden.ίο that the character "8" consists of 14 droplets. Some Characters may require fewer than 14 droplets, others considerably more. Hence the character memory To use 326 as efficiently as possible, the droplet count is used to reset the address counter 324 are used, which avoids unnecessary memory access cycles.

Der Zeichenspeicher 326 (Fig. 2B) ist als dreidimensionale Matrix mit K Speicherplätzen ausgebildet, wobei K die Anzahl der in einem gegebenen Alphabet vorhandenen Zeichen ist, deren jedem L Tröpfchen zugeordnet sind. Die Größe L ist veränderlich und hängt von dem zu druckenden Zeichen ab. Jedem Speicherplatz sind ferner m Bits zugeordnet, die das Auflandungspotential für ein bestimmtes Tröpfchen eines Zeichens repräsentieren.The character memory 326 (FIG. 2B) is designed as a three-dimensional matrix with K memory locations, where K is the number of characters present in a given alphabet, each of which is assigned to L droplets. The size L is variable and depends on the character to be printed. Each memory location is also assigned m bits which represent the landfall potential for a specific droplet of a character.

Das Ausgangssignal des Zeichenspeichers 326, das aus m parallelen Bits besteht, wird einem Video-Pufferspeicher 328 zugeführt, der die binäre Darstellung des Aufladungspotentials für die zum Abdruck vorgesehe-The output of the character memory 326, which consists of m parallel bits, becomes a video buffer memory 328, which contains the binary representation of the charging potential for the

JIi nen Tröpfchen vorübergehend speichert.JIi temporarily stores droplets.

Das Ausgangssignal des Zeichengenerators 320 (F i g. 2A), i. e. das Ausgangssignal des Video-Pufferspeichers 328 (Fig. 2B) wird zu einem Video-Decodierer 330 übertragen, der die digitale Darstellung desThe output of character generator 320 (Fig. 2A), i. e. the output of the video buffer 328 (Fig. 2B) is transmitted to a video decoder 330 which converts the digital representation of the

η Aufladungspotentials in eine Analogspannung umsetzt, die mittels eines an die Elektrode 130 angeschlossenen Video-Verstärkers 340 verstärkt wird. η converts the charging potential into an analog voltage, which is amplified by means of a video amplifier 340 connected to the electrode 130.

Wie bereits erwähnt, enthält der Zeichenspeicher 326 Information über das jedem einzelnen der L Tröpfchen jedes der K Zeichen zugeordnete Aufladungspotential.As already mentioned, the character memory 326 contains information about the charge potential associated with each of the L droplets of each of the K characters.

Bezugnehmend auf die Fig.2C, 3A, 3B und 3C wird nun das Drucken des für alle anderen repräsentativen Zeichens »8« beschrieben.Referring to Figures 2C, 3A, 3B and 3C now the printing of the symbol "8", which is representative for all others, is described.

Fig. 2C zeigt die dezimalen und binären Code-Dar-Fig. 2C shows the decimal and binary code representation

t5 Stellungen der Aufladungspotentiale, die den 14 zu druckenden Tröpfchen des Zeichens »8« zugeordnet sind. Beispielsweise hat das Tröpfchen L 1 ein dezimales Codewort »2« und ein binäres Codewort »010«. Gemäß F i g. 3B liegt das Tröpfchen L 1 zwei Potentialeinheitent5 Positions of the charging potentials that are assigned to the 14 droplets of the character "8" to be printed. For example, the droplet L 1 has a decimal code word “2” and a binary code word “010”. According to FIG. 3B, the droplet L 1 lies at two potential units

in über der Grundlinie. Auch die andern für die Bildung des Zeichens »8« erforderlichen Tröpfchen liegen entsprechend dem in Fig. 2C angegebenen binären Codewort um eine Anzahl von Potentialeinheiten über der Grundlinie.in above the baseline. The others too for the formation of the The droplets required by the character "8" correspond to the binary code word indicated in FIG. 2C by a number of units of potential above the baseline.

5^r> Anhand der F i g. 3A und 3C werden nun Zweck und Funktion der unter einem Winkel Φ angeordneten Ablenkelektroden 140 erläutert. Dieser Winkel hat ungefähr 26,5" bezogen auf die Transportrichtung des Aufzeichnungsträgers. In Fig. 3A ist gezeigt, daß die5 ^r > Using the F i g. 3A and 3C, the purpose and function of the deflection electrodes 140 arranged at an angle Φ will now be explained. This angle is approximately 26.5 "with respect to the direction of transport of the recording medium. FIG. 3A shows that the

ω) Tröpfchen einer Flugbahn folgen, die um 90" -Φ zur Grundlinie geneigt ist. Jedes Tröpfchen kann daher entsprechend der binären Potentialdarstellung an irgendeinem Punkt entlang der ihm zugeordneten gestiichelten Linie abgesetzt werden. So könnteω) droplets follow a trajectory which is inclined by 90 "-Φ to the base line. Each droplet can therefore be deposited at any point along the dotted line assigned to it, in accordance with the binary potential representation

id beispielsweise das Tröpfchen L 8 an jeder von sieben Positionen abgesetzt werden, die durch ein entsprechendes Binär-Codewort im Speicher 126 charakterisiert sind. Diese Möglichkeit steht im Gegensatz zuFor example, the droplet L 8 is deposited at each of seven positions which are characterized by a corresponding binary code word in the memory 126. This possibility is in contrast to

vorbekannten Zeichenerzeugungs-Techniken, bei denen lediglich Information über das Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein eines zu druckenden Tröpfchens gespeichert war. Es liegt auf der Hand, daß die hier gegebene technische Lehre größere Flexibilität als die vorbekannten Techniken bietet.prior art character generation techniques, in which only information about the presence or Absence of a droplet to be printed was stored. It is obvious that they are here given technical teaching offers greater flexibility than the previously known techniques.

Ferner ist es nicht erforderlich, Vorkehrungen zu treffen, um die gegenseitige Beeinflussung der Tröpfchen zu kompensieren, da diese bereits bei der Zuordnung der binären Darstellung des Aufladungspotcntials für die einzelnen Tröpfchen berücksichtigtFurthermore, it is not necessary to take precautions to prevent the droplets from influencing one another to compensate, as this already occurs when assigning the binary representation of the charging potential taken into account for the individual droplets

werden kann. Es kann daher auf sogenannte Schutz tröpfchen verzichtet werden, und jedes aus der Düs( 110 austretende Tröpfchen steht zum Drucken zui Verfügung.can be. So-called protective droplets can therefore be dispensed with, and each one from the nozzle ( 110 emerging droplets are available for printing.

Obwohl die vorliegende Erfindung einen um der Faktor 2 größeren Speicher erfordert, ergibt sich eir wesentlicher Gewinn dadurch, daß die Anzahl dei möglichen Abdruckstellen auf dem Aufzeichnungsträ ger für jedes Tröpfchen um den Faktor 10 erhöht ist unc die Transportgeschwindigkeit des Aufzeichnungsträ gers verdoppelt werden kann.Although the present invention requires a memory that is larger by a factor of two, it results in a substantial gain in that the number of possible print locations on the recording medium ger for each droplet is increased by a factor of 10 unc the transport speed of the recording medium gers can be doubled.

Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Liquid jet printer with a nozzle connected to a tank, from which the jet of liquid directed onto a continuously moving recording medium can emerge, with a device for uniformly breaking up the jet of liquid into individual droplets, with a charging electrode for charging the droplets, with a constant electric field generating deflection plates and with a device for collecting the droplets not required for printing, characterized in that the deflection plates (140) are arranged obliquely to the transport direction of the recording medium (160) in such a way that the trajectory planes of the droplets (104) coincide with said transport direction Acute angles (90 ° -Φ) include that in a character generator (320) of all printable characters such a size of charge for each droplet required for printing is stored in encrypted form that successively generated droplets for writing in v Different columns of a character can be used and that in the tank of the droplet generation for each droplet its encrypted stored charge quantity is converted into an analog voltage and fed to the charging electrode (130).

2. Liquid jet printer according to claim 1, characterized in that the character generator (320) consists of a character memory (326) which stores the charging potential for each droplet of each printable character, a character decoder (322) which generates two output signals for each character to be printed , of which the first indicates the memory address of the character to be printed and the second the number of drops for this character, from an address counter (324) connected to a drop generation oscillator, which takes over the addressing of the memory by means of the first output signal mentioned, and. ius a droplet counter (327), which is set by said second output signal and resets the address counter (324) on reaching its zero article, and in that a digital-to-analog converter is connected (330) to the output of ^ character generator (320), which converts the digitally stored charging potentials into analog voltages.

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