DE2362415C2 - Tintenstrahldrucker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Tintenstrahldrucker mit einem Tintenvorrat, einer Düse und Mitteln zum Richten eines unter hohem Druck stehenden, von der Düse mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit austretenden Tintenstromes, der sich mit einer festen vorbestimmten Frequenz in einzelne Tintentröpfchen auflöst mit einer Aufladevorrichtung zum Aufladen der einzelnen Tröpfchen während des Ablösens vom Tintenstrom, mit Ablenkeinrichtu^'en für die Tröpfchen und einem Aufzeichnungsmedium, auf dem die Tröpfchen zur Erzeugung einer sichtbaren Aufzeichnung auftreffen. Bei den in den letzten Jahren entwickelten Tintenstrahldruckern wird die Tinte unter Druck einer geeigenten Düse zugeführt. Der Tintenstrom wird dann in eine Anzahl Tröpfchen aufgelöst. Die Tröpfchenbildung wird auf verschiedene Weise gesteuert, beispielsweise durch Vibrieren der Düse, oder durch in die Tintenzufuhr nach der Düse eingeführte Druckstörungen usw. Die von außen an das Tintenstrahlsystem zugeführten Störungen bewirken, daß der von der Düse austretende Tintenstrahl in eine Anzahl gleichförmiger Tröpfchen mit vorbestimmter Frequenz und nicht ganz gleichmäßigem Abstand von der Spitze der Düse unterbrochen wird. Es ist jedoch zwingend notwendig, daß die Erzeugung der Tröpfchen und die Zufuhr der Video-Aufladesignale an den Strom der Tintentröpfchen untereinander synchronisiert sind. Die Frequenz der Tröpfchenbildung wird in solchen

μ Systemen durch das zur Erzeugung der Störung angelegte Signal bestimmt, z. B. durch das Vibrieren der Düse. An dem Punkt, wo der Tintenstrom sich in einzelne Tintentröpfchen auflöst, ist eine Aufladeslation vorgesehen, in der jedem Tröpfchen eine elektrostati-

sehe Ladung erteilt wird. Üblicherweise wird dazu eine rohrförmige Elektrode oder eine den austretenden Tröpfchenstrom umgebende Elektrode verwendet, die an einer geeigneten Aufladesclialtung angeschlossen ist.

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Die Video-Signale werden zwischen Düse und Aufladeelektrode angelegt, worauf das Tröpfchen eine Ladung annimmt, die der Amplitude des an der Aufladeelektrode zu dem Zeitpunkt liegenden bestimmten Signals entspricht, an welchem sich das Tröpfchen von dem Tintenstrahl ablöst

Das Tröpfchen durchläuft anschließend ein festes elektrostatisches Feld und der Betrag der Ablenkung wird durch die Größe der Aufladung des Tröpfchens zu dem Zeitpunkt bestimmt an dem es durch das Ablenkfeld hindurchläuft Eine geeignete Aufzeichnungsfläche ist hinter den Ablenkplatten oder Ablenkeinrichtungen angeordnet so daß das Tröpfchen auf dieser Aufzeichnungsoberfiäche auftrifft und einen kleinen Fleck oder Punkt bildet Die Position des Tröpfchens auf der Aufzeichnungsfläche wird durch die Ablenkung des Tröpfchens bestimmt die wiederum durch die Aufladung des Tröpfchens bestimmt ist Wenn man also die Aufladung eines Tröpfchens in geeigneter Weise ändert dann läßt sich auch der Ort an dem das Tröpfchen auf der Aufzeichnungsoberfiäche auftrifft entsprechend steuern, so daß man durch Anlegen geeigneter Video-Signale an ein solches Sj stern eine sichtbare und lesbare gedruckte Aufzeichnung auf der Aufzeichnungsfläche erzeugen kann. Die US-Patentschriften 32 98 030 und 35 96 275 offenbaren solche Aufzeichnungssysteme.

Wie sich weiterhin ergibt ist in einem solchen System der Zeitpunkt zu dem sich das Tröpfchen von dem von der Düse kommenden Flüssigkeitsstrom ablöst, ziemlich kritisch, da die von dem Tröpfchen mitgeführte elektrostatische Ladung durch elektrostatische Induktion erzeugt wird, Das durch das Aufladesignal erzeugte Feld wird aufrechterhalten, während sich das Tröpfchen ablöst Das Tröpfchen führt dann eine Ladung mit sich, die durch dieses Signal bestimmt und dessen Amplitude proportional ist Wenn jedoch zum Zeitpunkt der Ablösung des Tröpfchens das Aufladesignal entweder ansteigt oder abfällt oder aber überhaupt zum Zeitpunkt der Tröpfchenablösung nicht vorhanden ist, dann wird die exakte von dem Tröpfchen mitgeführte Ladung eine zeitliche Funktion des maximalen Signals sein, und nicht proportional dazu gemäß einer vorbestimmten festen Beziehung. Will man daher den einzelnen Tröpfchen entsprechend den aufeinanderfolgenden Video-Signalen exakte und vorbestimmte Aufladungtn erteilen, so ist es zwingend notwendig, den genauen Zeitpunkt der Ablösung des Tröpfchens in bezug auf die zeitliche Lage des Video-Signals zu erkennen. Mit anderen Worten, müssen der Zeitpunkt der Tröpfchenablösung uvxl das Anlegen eines Video-Signals exakt miteinander synchronisiert sein. Fehlerhafte Synchronisation zwischen der Tröpfchenbildung und den Video-Signalen gibt eine ungenaue Steuerung des Druckvorganges mit einer entsprechenden Verschlechterung der Gleichförmigkeit, Klarheit und Qualität des sich dabei ergebenden Druckes.

In der US-Patentschrift 34 65 351 ist ein System beschrieben, in dem festgestellt werden kann, ob der das Tröpfchen erzeugende Wandler und die Aufladesignale miteinander synchron betrieben werden und in dem ein Korrektursignal in das System eingeführt wird.

Die US-Patentschrift 35 96 276 offenbart ein weiteres System zur Feststellung der Synchronisierung und zum Einführen einer Phasenverschiebung oder Phasenkorrektur zur Aufrenhterhaltung dieser Synchronisierung. Die erstgenannte Patentschrift verwendet eine recht grobe Steuerung der den Wandler vibrierenden

50 Einrichtung und die letztgenannte Patentschrift offenbart ein wesentlich komplizierteres, analoges Steuersystem zur Steuerung der Phase der Aufladssignale.

Beide in diesen Patentschriften offenbarten Tintenstrahldrucker verwenden jedoch eine einzige Aufladeelektrode endlicher Länge, die den Tintenstrom von dem Punkt an, an dem die Tröpfchen frühestens sich ablösen können, bis zu dem Punkt umgeben, an dem sich maximal die Tröpfchen ablösen können. Diese Länge macht die Taktgabe ziemlich kritisch, wenn nicht das angelegte Signal ein falsches Tröpfchen beeinflussen soll. Mit einem solchen System muß die Synchronisation außergewöhnlich genau sein, um eine gute Druckqualität zu erzielen. Weiterhin müssen dabei Abfühleinrichtungen vorgesehen sein, mit denen sich feststellen läßt ob die Synchronisation noch vorhanden ist oder nicht und es muß eine Steuerung über eine Rückkopplungsschleife vorgesehen sein, damit die korrekte und richtige Phasenlage zwischen der Tröpfchenbildung und der Aufladung ständig eingehalten werden kann.

Die der Erfindung zugrunde !jsgende Aufgabe besteht darin, eine Einrichtung zum b'lden und Aufladen von Tintentröpfchen zu schaffen, bei welcher die Synchronisation zwischen der Tröpfchenbildung und deren Aufladung vereinfacht ist und gleichzeitig eine verbesserte Druckqualität erzieibar ist

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß eine aus mehreren Einzelelektroden aufgebaute Aufladeelektrode verwendet ist deren Einzelelektroden in Bewegungsrichtung der Tintentröpfchen hintereinander zwischen einem Punkt vor dem frühestmöglichen Ablösepunkt der Tintentröpfchen und einem Punkt hinter dem spätestmöglichen Ablösepunkt der Tintentröpfchen angeordnet sind, daß ferner eine Verzögerungsschaltung vorgesehen ist, deren Eingang mit der Auflade-Steuereinrichtung verbunden ist und die den Einzelelektroden der Aufladeelektrode zugeordnete Anzapfungen unterschiedlicher Verzögerungen aufweist wobei die Verzögerungen der Verzögerungsleitung zwischen aufeinanderfolgenden Anzapfpunkten gleich der Laufzeit eines der den Tintenstrom bildenden Tröpfchens von einer Einzelelektrode zur nächstfolgenden Einzelelektrode entspricht und daß die Aufladesignale der Aufladesteuer-Einrichtung entsprechend ihrem analogen Wert über die Ladeelektrooen auf die Tröpfchen übertragen werden.

Wählt man die Geschwindigkeit der Wandlerwelle so, daß sie mit der Geschwindigkeit des Tintenstrahls zusammenfällt dann wird die besonders kritische Feststellung, wo genau das Tintentröpfchen sich vom Tintenstrahl ablöst, beseitigt, da der in Form einer Wandlerwelle vorliegende Aufladeimpuls per Definition in der unmittelbaren Nachbarschaft eines vorgegebenen Tintenvolumens sich befindet wenn dieses ein Tröpfchen bildet. Das an der Aufladevorrichtung und damit an dem Tröpfchenstrom angelegte Signal kann entweder binär sein, d. h. aus zwei vorbestimmten festen Potentialen bestehen, oder aber ein Analogsignal sein, dessen Amplitude zwischen einem Minimal- und Maximalwert schwankt, was sich durch geeignete Auswahl der Schaltung zur Erzeugung der Wandlerwelle verwirklichen läßt.

Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben.

In den Zeichnung.;." zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Tintenstrahldruckeis mit einer Aufladevorrichtung gemäß der

vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 schematisch eine Darstellung einer ange/apf ten Verzögerungsleitung, unter Verwendung aktiver oder geschalteter Bauelemente zur Verwendung mit einem binären, senalen Bitstrom,

Fig.3A eine weitere Ausführungsform der Erfindung, unter Verwendung einer aktiven Verzögerungsschaltung, bei der die Ablenkdaten in digitaler Form vorliegen und eine analoge Aufladung und damit eine analoge Ablenkung bedeuten,

Fig.3B schematisch eine Teildarstellung einer der Stufen der Verzogerungsschaltung in F i g. 3A.

F i g. 4A eine schematische Darstellung eines Tintcnstrahlstroms vor und nach der Ablösung der Tintentröpfchen zu einem gegebenen Zeitpunkt sowie den relativen Ort der Wandlerwelle der Aufladeimpulse und der einzelnen Tintentröpfchen für ein binäres System.

Fig. 4B eine ähnliche Darstellung wie Fig. 4A mit dem Unterschied, daß die bestimmte Wandlerwelle in diesem Fall die Anwendung analoger Abienkdaten zeigt, die den Aufladeelektroden zugeführt werden.

Fig. 5A eine Querschnittsansicht eines Segmentes der Aufladeelektrode mit der angeschlossenen Schaltung für eine unmittelbare Digital-Analogumwandlung und

Fig. 5B eine ähnliche Darstellung wie Fig. 5A gemäß einer weiteren Ausführungsform für eine Digital-Analogumwandlung.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Tintenstrahl er/eugt wird, der unter dem gemeinsasmen Einfluß von Oberflächenspannungen und zugeführten oszillierenden Störungen in einzelne Tröpfchen umgeformt wird. Einzelne Ladungen werden den einzelnen Tröpfchen dadurch erteilt, daß der Tintenstrahl oder der Tröpfchenstrom einem veränderlichen elektrostatischen Feld an dem Punkt ausgesetzt wird, an dem die Tröpfchen sich ablösen. Dieses elektrostatische Feld wird als ein sich bewegendes Ladungsfeldmuster entsprechend den Aufladungen mehrerer aufeinanderfolgender Tröpfchen gebildet. wobei sich dieses Muster über einen ausgedehnten Zeit- und Raumbereich ändert und so über diesen Bereich

mit einer Geschwindigkeit bewegt, die im wesentlichen gleich der Geschwindigkeit des Tintenstrahl ist. Dieser Bereich beginnt an einem Punkt vor dem frühestmöglichen Ablösepunkt der einzelnen Tintentröpfchen und ertreckt sich bis hinter den letztmöglichen Ablösepunkt für Tintentröpfchen. Dieses Muster kann bequemerweise beispielsweise dadurch hergestellt werden, daß eine aus mehreren Elementen oder Segmenten bestehende Aufiadeelektrodt in Verbindung mit einer Verzögerungsschaltung benutzt wird. Die aus mehreren Elementen bestehende Aufladeelektrode ist mit den aufeinanderfolgenden Anzapfungen einer angezapften Verzögerungsleitung verbunden, der an einem Ende ein Aufiadeimpuls zugeführt wird und die eine Waridlerwel-Ie eines elektrischen Feldes entlang der Bahn der Tintentröpfchen bildet, die sich mit im wesentlichen der gleichen Geschwindigkeit wie der Tintentröpfchenstrom bewegt.

Die Verzögerungsschaitung kann dabei beispielsweise eine übliche Verzögerungsleitung sein, die im wesentlichen aus diskreten Schaltelementen, wie Induktivitäten. Kapazitäten, den entsprechenden Anzapfungspunkten und einem Abschlußwiderstand, besteht oder sie kann auch eine aktive Verzögerungsleitung sein. Eine aktive Verzögerungsschaltung kann beispielsweise ein einfaches Schieberegister sein, wobei jede Schieberegisterstufe einen Anschluß oder Anzapfpunkt aufweist, der mil einem entsprechenden Segment der aus mehreren Elementen bestehenden Aufladeelektrode besteht, wobei ein in einer gegebenen Stufe des Schieberegisters eingespeicherter Impuls auf seinem zugeordneten Elektrodensegment auftritt. Abhängig von der Art des verwendeten Schieberegisters oder der verwendeten Schieberegisterstufen erhält man offenbar

ίο ein Speichersignal, das entweder binär oder analog ist.

In einer weiteren Ausführungsform können die

einzelnen Schieberegisterstufen beispielsweise in tier Lage sein, mehrere binäre Ziffern, beispielsweise eine binär codierte Zahl, einzuspeichern, wenn beispielsweise die Aufladesignale sich schrittweise von Null bis auf einen festgelegten Maximalwert ändern können. Das Ausgangssignal einer jeden solchen Schieberegisterstufe würde dann über einen Digital-Analogwandler und von dort nach der entsprechenden zugeordneten Aufiadee'lektrode übertragen. Andererseits könnte die Digital-Analogumwandlung auch an der einzelnen Aufladeelektrode stattfinden, wobei jede dieser Elektroden in einzelne Teile unterteilt isl, und jeder dieser Teile dem Tintenstrom entsprechend der Gewichtung des einzelnen binären Bits, eine analoge Aufladung erteilt.

Die vorangegangene allgemeine Beschreibung des der Erfindung zugrunde liegenden Prinzips, das ein nach Art einer Wandlerwelle sich fortbewegenden AufladeimptiKü in einem solchen Tintenstrahldrucker verwen-

jo det, zeigt auch die allgemeinen funktioneilen Beziehungen der verschiedenen Teile des Tintendruckers, die zur Aufladung der einzelnen Tintemröpfchen erforderlich sind.

In F i g. 1 ist eine Gesamtdarstellung eines Tinten-Strahldruckers in vereinfachter Form gezeigt. Man sieht, daß selbst in dieser Form s:ch die Arbeitsweise der Erfindung ohne weiteres deutlich ergibt, soweit die einzelnen Bauelemente davon betroffen sind. In Fig. 1 ist eine Tintenstrahldüse 10 gezeigt, die mit einem entsprechenden Tinteneinlauf verbunden ist.

Der tatsächlich austretende Tintenstrahl 11 tritt aus der Düse 10 aus und die Wirkung der Tröpfchenbildung ici in HipQpr iinri in rlen anderen Figuren in der Weise dargestellt, daß sich aufgrund der Oberflächenspannung und anderer Einwirkungen ein allmähliches Einschnüren des Tintenstrahles ergibt, bis die einzelnen Tröpfchen sich tatsächlich ablösen.

Ein Wandler 12 wird zum Einführen von Störungen in den Tintenstrahl benutzt, um die Frequenz der

so Tröpfchenbildung zu stabilisieren. Eine aus mehreren Segmenten. Einzelelektroden 14. bestehende Aufladeelektrode ist hinter der Düse angeordnet und uMgibt. wie dargestellt, den aus der Düse austretenden Tintenstrahl sowohl vor, als auch nach dem eigentlichen Ablösepunkt Wie zuvor klar beschrieben, ist es gerade dieser Ablösepunkt der etwas unbestimmt ist und sich in solchen Systemen immer ständig verändert obgleich die Tintengeschwindigkeit und die Tröpfchenfrequenz im wesentlichen gleichförmig bleiben. Hinter der Aufladestation ist eine Ablenksiation 16 angeordnet die in üblicher Weise mit einer festen Hochspannungsquelle verbunden ist wodurch die Tintentröpfchen in geeigneter Weise abgelenkt werden, bevor sie auf einem Aufzeichnungsträger 18 auftreffen.

In der Aufladeschaltung sind die Einzelelektroden 14 mit den Ausgängen einer Verzögerungsschaitung 20 verbunden. Selbstverständlich wird das erste Ausgangssignal der Verzögerungsleitung mit der geringsten

Verzögerung mit der ersten Einzelelektrode verbunden sein usw., so daß beim Durchlaufen eines Impulses durch die Verzögerungsleitung ein entsprechendes Aufladesignal entlang einer Reihe von Einzelelektroden läuft. Wie bereits erwähnt, ist die Wanderungsgeschwindigkeit des Signals durch die Verzögerungsleitung im wesentlichen die gleiche wie die Geschwindigkeit der einzelnen den Tintenstrahl bildenden Tintentröpfchen.

Der Oszillator 22 liefert die Impulse an den Wandler 12, der wiederum die exakte Tröpfchenfrequenz in dem System bestimmt und ein Synchronisiersignal zur Durchschaltung einer neuen Reihe von tingangsdatenimpulsen über die Torschaltung 24, synchron mit der Tröpfchenerzeugungsfrequenz abgibt.

Die Quelle für solche serialen Eingangsdaten ist ein bekannter Zeichengenerator.

In F i g. 2 sind die Einzelheiten einer einfachen, nach Art eines Schieberegisters aufgebauten, aktiven Verzögerungsschaltung dargestellt, wobei jede Schiebere- der Düse, dem Düsendurchmesser usw. abhängt. Andererseits wird die Frequenz des Taktgenerators der Verzögerungsschaltung ausschließlich durch den Abstand der einzelnen Segmente der Aufladeelektrode voneinander und der Geschwindigkeit des Tintenstrahls bestimmt. Die erforderliche Frequenz läßt sich dabei leicht durch Division der Geschwindigkeit durch den

Abstand der einzelnen Elektrodensegmente ermitteln. Ferner sollte es ohne weiteres klar sein, daß die

in relative Größe, der Tröpfchenabstand, der Abstand der Elektrodensegmente usw. hier nur der Erläuterung halber dargestellt sind. Es sei ferner darauf hingewiesen, daß die Tröpfchengeschwindigkeit oder Tröpfchenfrequenz oder deren Abstand nicht kritisch ist, solange die

ii Tröpfchenbildungsgeschwindigkeit bekannt ist, so daß die entsprechenden Eingangsdaten dem System eingangsseitig mit der richtigen Frequenz zugeführt werden können, und daß außerdem die Geschwindigkeit des Tröpfchenstrahls bekannt ist, so daß bei Verwen-

ist und einen Ausgangsanzapfpunkt aufweist, an dem der Signalinhalt jeder einzelnen Stufe selektiv der daran angeschlossenen Einzelelektrode 14 zugeführt werden kann. Obgleich in dieser Ausführungsform vorzugsweise ein serialer, binärer Datenstrom dem Schieberegister zugeführt wird, sollte doch ohne weiteres klar sein, daß es auch möglich ist, ein analoges Schieberegister zu verwenden, bei dem die in Serie zugeführten Signale analoge Signale sind. Da die analogen Ablenkdaten gewöhnlich zunächst in digitaler Form erzeugt werden, stellt die in den Fig. 3A und 3B dargestellte Ai: Jührungsform wohl eine etwas bessere Version dar.

Das Schieberegister nach Fig. 3A ist ähnlich aufgebaut wie das nach Fig. 2, mit der Ausnahme jedoch, daß die den einzelnen Stufen 40 des Schieberegisters in diesem Fall zugeführten Daten aus einer Anzahl von η Bits bestehen, d. h. einem Byte von je 4 Bits zur Darstellung der Zahlen, beispielsweise zwischen 0 und 15. Damit kann man, gesteuert durch die binär codierten Eingangsdaten, den Tintenstrahl über 16 getrennte analoge Ablenkwerte steuern. Wie in den Fig. 1 und 2, werden die Ausgangssignale der einzelnen Schieberegisterstufen 40 den daran angeschlossenen Einzelelektroden 14 zugeführt.

Die Einzelheiten jedes Blocks 40 der Fig.3A sind beispielsweise in Fig.3B dargestellt, wobei jeder der Blocks 40 aus einem Register zur Speicherung aller π Bits des Eingangs-Codes, einem Digital-Analogwandler zur Umwandlung der Digitalinformation in ein entsprechendes Analogsignal und schließlich eine durch die Taktschaltung 42 der Verzögerungsschaltung gesteuerte Torschaltung besteht, die den Inhalt des Registers nach der nächstfolgenden Registerstufe durchschaltet. Auf diese Weise sieht man, daß die aus η Bits bestehenden digitalen Ablenkdaten an einem Ende der Verzögerungsschaltung eingegeben werden und, gesteuert durch den Taktgenerator, in der Verzögenmgsschaltung von Stufe zu Stufe weitergeschaltet werden. Die Frequenz dieses Taktgenerators muß offensichtlich so gewählt sein, daß die Fortpflanzung der Welle durch die Verzögerungssr.haltung exakt der Geschwindigkeit des Tintenstrahls entspricht Selbstverständlich leuchtet es ohne weiteres ein, daß die Frequenz dieses Taktgenerators nicht notwendigerweise die gleiche Frequenz ist wie des in Fig. 1 gezeigten Oszillators 22, der die tatsächliche Tröpfchengeschwindigkeit festlegt die wiederum von den verschiedenen physikalischen Eigenschaften der verwendeten Tinte, dem Druck an """"iig VGm äniiVCn τ CrZi/gCf üngSlCilüifgCtf ΐΤΐϊι jCtiiCisC-

registern die richtige Fortschaltfrequenz zugeführt werden kann. Der gegenseitige Abstand der einzelnen Elektroden untereinander und von dem Tintenstrahl ist ebenfalls nicht kritisch, so lange es möglich ist, daß das elektrische Feld an dem Strahl über die Abstände in der Größenordnung des Tröpfchenabstandes gesteuert werden kann. Vorzugsweise sollten beide Abstände etwa gleich oder kleiner sein als der Abstand zwischen den einzelnen Tröpfchen. Sind sie dies nicht, dann kann man die Wechselwirkung zwischen den einzelnen Elektroden dadurch kompensieren, daß man die über die Verzögerungsschaltung laufenden Daten entsprechend verzerrt.

F i g. 4A und 4B dienen der Erläuterung binärer und analoger Aufladesignale für eine aus mehreren Einzelelektroden 14 bestehende Aufladeelektrode. Hierbei ist in der Nachbarschaft jeder der Einzelelektroden 14 ein Tröpfchen dargestellt und jeder dieser Elektroden wird ein geeignetes Aufladesignal zugeleitet auf das das in der Nachbarschaft der Elektrode befindliche Tröpfchen aufgeladen werden soll. F i g. 4B unterscheidet sich von Fig.4A nur dadurch, daß ein analoges Aufladesignal dargestellt ist. Man sieht aus diesen beiden Fieuren. daß die eigentliche Ablösung des einzelnen Tröpfchens zwischen der zweiten und dritten Einzelelektrode erfolgt. Unter den hier dargestellten besonderen Bedingungen würden dann nur diese drei Einzelelektroden eine merkliche Einwirkung auf die letztendlich durch die einzelnen Tröpfchen in dem Strom mitgeführte Ladung haben. Wie jedoch zuvor erläutert könnte sich dieser Ablösepunkt theoretisch von dem dargestellten Punkt weiter nach rechts in Richtung auf die äußerste rechte oder letzte Einzelelektrode bewegen. Unabhängig davon läuft mit einem gewünschten Tröpfchen oder einem Wellenberg das erforderliche Aufladesignal aber die gesamte Länge der Aufladeelektrode mit Somit ist die dargestellte Konstruktion im wesentlichen vom Ablösepunkt des Tröpfchens unabhängig, solange dieser innerhalb des Bereichs der Aufladeelektrode stattfindet Es wurde festgestellt daß dieser Ablösepunkt sich beträchtlich verschieben kann, während die Geschwindigkeit des Tröpfchens keine merklichen Schwankungen aufweist Aus diesem Grund ist es nicht erforderlich, die Übertragungsgeschwindigkeit der angezapften Verzögerungsleitung, wenn sie einmal richtig eingestellt ist wesentlich zusätzlich nachzustellen. Falls eine solche Nachstellung jedoch erforderlich ist kann sie in zufriedenstellender

von Hand vorgenommen werden, indem mittel« einer Prüfaufladung die Frequenz des Oszillators der Verzögerungsschaltung eingestellt wird, bis sich eine Ablenkung ergibt, die über einen begrenzten Bereich von der Erregung des Wandlers 12 unabhängig ist Dies -, tritt jedoch nur ein, wenn der Aufiadeimpuls mit derselben Geschwindigkeit wie der einzelne Wellenberg am Zeitpunkt des Ablösen! des Tröpfchens läuft.

Zwei Ausführungsformen für Digital-Analogumwandlung sind in F i g. 5A und 5B gezeigt. In F i g. 5A ist ein einziges Segment 14 der Auflsdeelektrode zusammen mit vier Positionen des Schieberegisters 40 (wie in Fig.3) dargestellt. Bei dieser Ausfuhrungsform wird angenommen, daß das Ausgangssignal jeder Bitposition identisch ist und jeder der Kondensatoren 41 einen n digital gewichteten Kapazitätswert, nämlich 1,2,4 und 8 aufweist, wobei ein kumulatives Analogsignal aus den Augenblickswerten der angeschlossenen Schieberegisterstufen 40 an der Einzelelektrode 14 auftritt.

in der Ausfuhrungsform gemaö F i g. 5B win genau dieselbe Wirkung dadurch erzielt, daß jede Einzelelektrode der Aufladeelektrode in einzelne radiale Abschnitte aufgespalten ist, deren Größe und damit Aufladewirkung auf den Tintenstrom 11 proportional zu einem bestimmten Bitspeicherplatz der Schieberegister- 2s stufe 40 ist. Randeffekte und dergleichen müssen bei der Auswahl der Größe der gewichteten radialen Abschnitte in Betracht gezogen werden, lassen sich jedoch leicht durch einfache Versuche bestimmen.

Kettenschaltungen, wie sie beispielsweise zur zeitwei- jo ligen Speicherung von Fernsehvideosignalen Verwendung finden, können beispielsweise in der analogen Schaltung gemäß F i g. 2 eingesetzt werden.

Für die passive Verzögerungsschaltung gemäß F i g. 1 läßt sich auch eine einfache, aus diskreten Bauelementen bestehende LC-Verzögerungsleitung benutzen.

Für die mit einem einfachen, binären Schieberegister arbeitende Ausführungsform in F i g. 2 könnte jede mit Röhren- oder Halbleitervorrichtungen arbeitende Schieberegisterschaltung benutzt werden, bei der das Ausgangssignal jeder Schieberegisterstufe 30 unmittelbar der zugeordne'en Einzalelektrode zugeführt oder aber nach geeigneter Verstärkung der Einzelelektrode zugeführt wird.

Für die in Fig.3B dargestellte Ausführungsform könnte jedes übliche η-Bit binäre Schieberegister, wie z. B. η parallele Schieberegister, wit sie im Zusammenhang mit F i g, 2 beschrieben sind, zusammen mit jedem bekannten Typ eines elektronischen Digital-Analogumwandlers benutzt werden. In den Ausfuhrungsformen gemäß F i g. 5A und 5B ist offensichtlich keine weitere Digital-Analogumwandlung erforderlich.

Somit ist also in der vorangegangenen Beschreibung eine neuartige Anordnung zur Aufladung der einzelnen Tintentröpfchen in einem mit elektrostatischer Ablenkung arbeitenden Tintenstrahldrucker aufgezeigt worden, wobei die sonst üblicherweise auftretenden Schwierigkeiten bei der Synchronisation zwischen der Tröpfchenbildung und der Aufladung der Tröpfchen vermieden sind. Der konstruktive Aufbau ist relativ einfach und ohne irgendwelche besonderen Schwierigkeiten. Obgleich in den aktiven Schaltungsteilen ein nicht unbeachtlicher Schaltungsaufwand zuniichst erforderlich ist, so ist diese Anordnung doch relativ störungsfrei und würde nur sehr wenig Instandhaltung benötigen.

Die einzige kritische Dimension der in den Ausführungsbeispielen gezeigten Konstruktion besteht darin, daß die Einzelelektroden 14 genügend nahe an dem Strom der Tintentröpfchen liegen müssen, so daß das auf den Einzelelektroden liegende elektrische Feld sich mit dem Strom der Tintentröpfchen und nicht mit benachbarten Einzelelektroden koppelt Dies ist jedoch offentlichtlich so und genaue Maßangaben werden hierbei nicht gegeben, da sie mit der Größe der Tröpfchen in einer gegebenen Ausführungsform, mit der Art der dielektrischen Materialien und außerdem der Größe der zugeführten Aufladespannung beträchtlich schwanken können.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche;

1. Tintenstrahldrucker mit einem Tintenvorrat, einer Düse und Mitteln zum Richten eines unter hohem Druck stehenden, von der Düse mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit austretenden Tintenstromes, der sich mit einer festen vorbestimmten Frequenz in einzelne Tintentröpfchen auflöst, mit einer Aufladevorrichtung zum Aufladen der einzelnen Tröpfchen während des Ablösens vom Tintenstrom, mit Ablenkeinrichtungen für die Tröpfchen und einem Aufzeichnungsmedium, auf dem die Tröpfchen zur Erzeugung einer sichtbaren Aufzeichnung auftreffen, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus mehreren Einzelelektroden (14) aufgebaute Aufladeelektrode verwendet ist, deren Einzelelektroden in Bewegungsrichtung der Tintentröpfchen hintereinander zwischen einem Punkt vor dem frühestmöglichen Ablösepunkt der Tintentröpfchen und einem Punkt hinter dem spätestmöglichen Ablösepunkt der Tintenlröpfchen angeordnet sind, daß ferner eine Verzögerungsleitung (20) vorgesehen ist, deren Eingang mit der Auflade-Steuereinrichtung verbunden ist und die den Einzelelektroden der Aufladeelcktrode zugeordnete Anzapfungen unterschiedlicher Verzögerungen aufweist, wobei die Verzögerungen der Verzögerungsleitung zwischen aufeinanderfolgenden Anzapfpunkten gleich der Laufzeit eines der den Tintenstrom bildenden Tröpfchens von einer Einzelelektrode zur nächstfolgenden Einzclelektrode entspricht, und

daß die Aufladesignale der Aufladesteuer-Einrichtung entsprechend ihrem analogen Wert über die Ladeelektroden auf die Tröpfchen übertragen werden.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Verzögerungsschaltung aus einer aktiven, aus mehreren Stufen (30) aufgebauten Schieberregisterschaltung besteht, wobei die Anzahl der Stufen der Anzahl der Einzelelektroden (14) der Aufladeelektrode entspricht und jede Stufe über ein« Ausgangsieitung mit einer der Einzelelektroden der Aufladeelektrode verbunden ist, daß ein Taktgenerator (42) zum Fortschalten eines am Eingang der Verzögerungsschaltung angelegten Eingangssignals vorgesehen ist und daß die Frequenz des Taktgenerators so gewählt ist, daß ein an einem Ende der Verzögerungsschaltung zugeführtes Eingangssignal durch diese Verzögerungsschaltung mit der gleichen Geschwindigkeit fortgeschaltet wird, wie ein Tintentröpfchen in dem Tintenstrom die Aufladeelektrode (14) durchläuft.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß jede Schieberregisterstufe (40) aus mehreren Bitspeicherschaltungen zur Speicherung einer digital codierten Bitgruppe besteht, die ein der Aufladeelektrode und ihren Einzelelektroden (14) zuzuführendes analoges Ablenksignal darstellt, daß ein Digital-Analogumwandler zur Umwandlung der digitalen Bitfolge in ein analoges Aufladesignal an den Einzelelektroden der Aufladeelektrode vorgesehen ist, und

daß dem Eingang des Schieberregisters eine Serie von digital-codierten Analogwerten, entsprechend den aufeinanderfolgenden Tintentröpfchen zuzufüh

renden Analogsignalen, zuführbar ist,

4, Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Digital-Analogumwandlung ein Kondensator (41) zwischen jedem Bitspeicherelement der Schieberregisterstufe und der zugeordneten Einzelelektrode (14) der Aufladeelektrode angeordnet ist, und daß die Größe jedes Kondensators so gewählt ist,

ίο daß ein Signal entsprechend dem digitalen Wert des in dem zugehörigen Schieberregisterelement eingespeicherten digitalen Wertes entspricht, wobei jede 1 oder 0 in jedem Schieberegisterelement durch ein Signal gleicher Amplitude dargestellt ist

is 5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß zur Digital-Analogumwandlung jede Einzelelektrode (14) der Aufladeelektrode in einzelne Bogenabschnitte verschiedener Größen unterteilt ist, die jeweils mit jedem Bitspeicherelement des Schieberegisters verbunden sind, und daß die Größe jedes Abschnittes so gewählt ist. daß bei Anlegen eines gleichförmigen Signals auf jedem Bogenabschnitt die Aufladewirkung propor tional der digitalen Gewichtung des einzelnen Elements der Schieberegisterstufe ist, mit dem es verbunden ist