DE2428461B2

DE2428461B2 - DEVICE FOR COMPENSATING THE INFLUENCE OF THE CHARGE OF PREVIOUS INK DROPS

Info

Publication number: DE2428461B2
Application number: DE19742428461
Authority: DE
Inventors: Winston Hsong Vestal N.Y. Chen (V.StA.)
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1973-06-18
Filing date: 1974-06-12
Publication date: 1976-03-18
Also published as: SE386522B; CA1001215A; AU6857074A; SE7405626L; GB1431136A; NL7407344A; FR2233183A1; DE2428461A1; IT1009959B; US3833910A; JPS5412299B2; AU474940B2; FR2233183B1; CH569588A5; JPS5029133A

Description

Die Erfindung geht von einer im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art aus.The invention is based on a type specified in the preamble of claim 1.

Es hat sich gezeigt, daß in Tintenstrahl-Druckern die geladenen Tropfen sich gegenseitig beeinflussen, was möglicherweise zu einer Verschlechterung des Druckbildes fflhrt Das US-Patent 35 62 757 schlägt deshalb vor, daß zur Verminderung dieses Einflusses zwischen geladenen Tropfen jeweils ein ungeladener Tropfen vorgesehen werde.It has been shown that in inkjet printers charged drops influence each other, which possibly leads to a deterioration of the printed image. US Pat. No. 3,562,757 therefore suggests suggest that to reduce this influence between charged drops, one uncharged drop in each case will be provided.

Das US-Patent 36 31 511 zeigt ein Ausgleichsverfahren für den Einfluß eines soeben aufgeladenen Tropfens auf den nachfolgenden, indem diesem eine entsprechend modifizierte Aufladung erteilt wird.US Pat. No. 3,631,511 shows a method of compensating for the influence of a drop that has just been charged on the following by giving it a correspondingly modified charge.

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4545 Diese bekannten Maßnahmen zur Beseitigung bzw. Verminderung der unerwünschten gegenseitigen Beeinflussung der geladenen Tropfen haben indessen nicht die angestrebte Verbesserung der Druckqualität gebracht Daher liegt der ün Anspruch 1 angegebenen Erfindung die Aufgabe zugrunde, die geaana>e, unerwünschte Beeinflussung vollständig auszugleichen.However, these known measures for eliminating or reducing the undesired mutual influence of the charged drops do not have The desired improvement in the print quality has therefore been achieved The invention is based on the object of completely compensating for the general, undesired influence.

Weitere Merkmale der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Further features of the invention can be found in the subclaims.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispiels erläutert Es zeigtThe invention is described below with reference to an exemplary embodiment illustrated in the drawings explained it shows

F i g. 1 eine Anordnung mit Düse und Ladeelektrode eines Tintenstrahl-Druckers,F i g. 1 shows an arrangement with a nozzle and charging electrode of an inkjet printer,

Fig.2 die bei jedem zweiten Tropfen auftretende Ladespannung,2 shows the one occurring with every second drop Charging voltage,

F i g. 3 eine Kurve der Lade- und Ausgleichsspannungen, wenn jeder zweite Tropfen druckt,F i g. 3 a graph of the charge and equalization voltages when every other drop prints,

Fig.4 eine der Fig.3 ähnliche Kurve, wenn jeder dritte Tropfen druckt und der jeweils erste Tropfen, der einem druckenden Tropfen folgt, eine Ausgleichsladung erhält,FIG. 4 shows a curve similar to FIG. 3 if each third drop prints and the first drop, the follows a printing drop, receives an equalization charge,

F i g. 5 die Verhältnisse bei F i g. 4, wenn der jeweils zweite Tropfen, der einem druckenden Tropfen folgt, eine Ausgleichsladung erhält,F i g. 5 the conditions at F i g. 4 if of each second drop that follows a printing drop, receives an equalization charge,

F i g. 6 ein Blockschaltbild einer Autladeschaltung mit Ausgleichsvorrichtung,F i g. 6 shows a block diagram of an auto-charging circuit Compensation device,

F i g. 7 Kurvenformen der an verschiedenen Stellen der Schaltung gemäß F i g. 6 auftretenden Signale.F i g. 7 curve shapes of the at different points of the circuit according to FIG. 6 occurring signals.

In Fig. 1 ist eine Ladevorrichtung 10 eines Tintenstrahldruckers dargestellt, bei dem unter Druck ein Tintenstrahl 12 aus einer Düse 14 austritt und eine zylindrische Ladeelektrode 16 passiert, in welcher sich der Strahl in einzelne Tropfen a, b, c, d und e auflöst Wenn C die Kapazität der Ladeelektrode 16 ist, dann wird in den Tropfen e im Augenblick seiner Ablösung vom Strahl 12 eine Ladung Qe=CVeinduziert, wenn a, b, cund d ungeladene Tropfen sind. Falls die Tropfen a,h,c und d jedoch geladen si.id, ergibt sich die Ladung des Tropfens e zu1 shows a charging device 10 of an ink jet printer, in which an ink jet 12 exits a nozzle 14 under pressure and passes a cylindrical charging electrode 16 in which the jet dissolves into individual drops a, b, c, d and e C is the capacitance of the charging electrode 16, then a charge Qe = CVe is induced in the drop e at the moment of its detachment from the beam 12, if a, b, c and d are uncharged drops. If, however, the drops a, h, c and d are charged, the charge of the drop e results in

Qe=CVe+KCdeQd+KCceQc+ · ··, (Gleichung 1) Qe = CVe + KCdeQd + KCceQc + · ··, (equation 1)

worin G^ und G* die Kapazitäten zwischen den Tropfen Jund e bzw. cund ebedeuten und Keine Konstante ist Da die gegenseitige Beeinflussung mit der Entfernung abnimmt, genügt es, die Wirkung der vorangehenden zwei oder drei Tropfen zu berücksichtigen.where G ^ and G * denote the capacities between the drops J and e or c and e and K is a constant. Since the mutual influence decreases with distance, it is sufficient to consider the effect of the previous two or three drops.

Die vorliegende Erfindung betrifft den Fall, bei dem jeder zweite oder dritte Tropfen zum Drucken benutzt wird. Es werden beispielsweise jeder zweite Tropfen benutzt, nämlich die Tropfen a, c und e in F i g. 1. Um die Beeinflussung des Tropfens e durch den Tropfen c zu kompensieren, wird der Tropfen c/bewußt geladen aufThe present invention relates to the case where every other or third drop is used for printing. For example, every other drop is used, namely drops a, c and e in FIG. 1. In order to compensate for the influence of the drop c on the drop e , the drop c / is deliberately charged

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6o6o V = — —i " C. V = - - i "C.

dede

Das ergibtThat makes

Mit diesem Q_d ergibt Gleichung 1With this Q _d , equation 1 results

= CV₁, + O + Terme höherer Ordnung = CV ₁ , + O + higher order terms

Der Einfluß des Tropfens c auf den Tropfen e ist also durch den Einfluß des Tropfens d auf den Tropfen e kompensiert worden. In gleicher Weise kann der Einfluß des Tropfens a auf den Tropfen c ausgeglichen werden, indem der Tropfen /»geladen wii d:The influence of the drop c on the drop e has thus been compensated for by the influence of the drop d on the drop e. In the same way the influence of the drop a on the drop c can be compensated by the drop / »being charged:

stärkers 26, die Ausgangsspannung Vo aus den folgenden Beziehungen:amplifier 26, the output voltage Vo from the following relationships:

V₁ V ₁

R-,R-,

V₀ V ₀

K₄ K ₄

i/ — ^ac y
Es sei darauf hingewiesen, daß i / - ^ac y
It should be noted that

C*JCbc= Gx/Cde=OLC * JCbc = Gx / Cde = OL

eine Konstante ist, die für alle Tropfen in dieser Reihenfolge gleich istis a constant that is the same for all drops in that order

Wenn jeder zweite Tropfen zum Drucken benutzt wird, werden ohne Kompensation die in Fig.2 dargestellten Ladespannungen benötigt, wobei T die Periode der Tropfenbildung bedeutetIf every second drop is used for printing, the charging voltages shown in FIG. 2 are required without compensation, where T means the period of the drop formation

Bei diesem Ausgleichsschema werden die Ladespannungen gemäß F i g. 3 durch die negativen Kompensationsspannungen Vb,ydvuiä V/modifiziert, die die Werte —α Vs, — λ Vcund — « Ve haben.In this compensation scheme, the charging voltages are calculated according to FIG. 3 modified by the negative compensation voltages Vb, ydvuiä V /, which have the values —α Vs, - λ Vc and - «Ve.

Das gleiche Prinzip kann angewandt werden, wenn jeder dritte oder jeder vierte Tropfen zum Drucken benutzt wird und eine Kompensation erforderlich ist Wenn die Tropfen a und dzum Drucken benutzt werden (Fig.4 und 5), können Kompensationsspannungen Vb= — β Va und Ve= — β Vd vorgesehen werden, um die den auf Vi und V</ aufgeladenen Troffen folgenden Tropfen aufzuladen. Entsprechend können, wenn die Ladespannungen V* und Vd zum Aufladen von Tropfen zum Drucken benutzt werden, Ladespannungen Vc und Vr( F i g. 5) zur Anwendung kommen, die den Ladespannungen Vd und Vg unmittelbar vorangehen und den gleichen Effekt haben.The same principle can be applied if every third or every fourth drop is used for printing and compensation is required. If the drops a and d are used for printing (Figs. 4 and 5), compensation voltages Vb = - β Va and Ve = - β Vd must be provided in order to charge the drops following the drops charged on Vi and V </. Similarly, when charging voltages V * and Vd are used to charge drops for printing, charging voltages Vc and Vr (Fig . 5) which immediately precede charging voltages Vd and Vg and have the same effect can be used.

Gemäß Fig.6 kann man statt wie üblich eine Datenquelle 20 mit einen Digital-Analog-Wandler 22 und dann mit einer Ladeelektrode 24 zu verbinden, um Tropfen nach Art der F i g. 2 zu laden, auch einen Differential-Verstärker 26 zwischen dem Digital-Analog-Wandler 22 und der Ladeelektrode 24 vorsehen. Ein Oszillator 30 ist über einen Frequenzteiler 32, der die Oszillatorfrequenz beispielsweise um den Faktor zwei herabsetzt, an die Datenquelle 20 und an eine Torschaltung 34 angeschlossen, die zwischen dem Digital-Analog-Wandler 22 und dem Differential-Verstärker 26 angeordnet ist Zwischen dem Frequenzteiler 32 und einer zweiten Torschaltung 38 ist ein Inverter 36 vorgesehen. Die Torschaltung 38 ist mit dem zweiten Eingang des Differential-Verstärkers 26 verbunden. Durch geeignete Dimensionierung der Widerstände R\, Ri, Ri und R* kann die an die Ladeelektrode angelegte Spannung entsprechend Fig.3 eingestellt werden, wobei die negativen Spannungen den für die positiv geladenen Tropfen verwendeten Spannungen proportional sind. Nach »Operational Amplifiers Design and Application«, Burr-Brown Research Corporation, 1971, S. 202, ergibt sich mit einer Spannung Vm vom Digital-Analog-Wandler 22 und mit den Spannungen Vi und V2 an den beiden Eingängen des Differential-Verworin K ein negativer Prozentsatz ist. Damit ergibt sichAccording to FIG. 6, instead of the usual one, a data source 20 can be connected to a digital-to-analog converter 22 and then to a charging electrode 24 in order to generate drops of the type shown in FIG. 2, also provide a differential amplifier 26 between the digital-to-analog converter 22 and the charging electrode 24. An oscillator 30 is connected via a frequency divider 32, which lowers the oscillator frequency, for example by a factor of two, to the data source 20 and to a gate circuit 34 which is arranged between the digital-to-analog converter 22 and the differential amplifier 26 between the frequency divider 32 and a second gate circuit 38, an inverter 36 is provided. The gate circuit 38 is connected to the second input of the differential amplifier 26. By suitably dimensioning the resistors R \, Ri, Ri and R * , the voltage applied to the charging electrode can be set according to FIG. 3, the negative voltages being proportional to the voltages used for the positively charged drops. According to "Operational Amplifiers Design and Application", Burr-Brown Research Corporation, 1971, p. 202, with a voltage Vm from the digital-to-analog converter 22 and with the voltages Vi and V2 at the two inputs of the differential circuit K results is a negative percentage. This results in

R₄ R ₄

JSJS

Daraus folgtIt follows

Daher istthats why

D I?D I?

A₄ ^Λ2A ₄ ^Λ 2

K₃ _ J^ K ₁ K ₃ _ J ^ K ₁

K₁ K ₁

Mit K - 0,3 ergibt sichWith K - 0.3 results

0,30.3

R₁ R ₁

^RiRi

1 +0,7 ξ1 +0.7 ξ

Mit K = 0,03 ergibt sichWith K = 0.03 we get

K,K,

Werte für K zwischen 03 und 0,03 haben sich als vernünftig erwiesen.Values for K between 03 and 0.03 have proven to be reasonable.

Gemäß F i g. 7 hat der Oszillator 30 eine durch den Impulszug CL dargestellte Ausgangsfrequenz, die mittels des Frequenzteilers 32 beispielsweise auf die Hälfte (DI) herabgesetzt wird. Mit der durch den Kurvenzug DA bezeichneten Ausgangsspannung des Digital-Analog-Wandlers 22 ergibt sich für die Ladespannung Vi am Ausgang der Torschaltung 34 die Kurvenform 40 und für die Ausgleichsspannung V2 von der Torschaltung 38 die Kurvenform 42 Die resultierende Ladespannung Vo an der Elektrode 24 zeigt die Kurve 44.According to FIG. 7, the oscillator 30 has an output frequency represented by the pulse train CL , which is reduced, for example, to half (DI) by means of the frequency divider 32. With the output voltage of the digital-to-analog converter 22 denoted by the curve DA , the curve shape 40 results for the charging voltage Vi at the output of the gate circuit 34 and the curve shape 42 for the compensation voltage V2 from the gate circuit 38.The resulting charging voltage Vo at the electrode 24 shows curve 44.

Hierzu 2 BhUt ZeichnungenFor this 2 BhUt drawings

Claims

IO patent claims:

1. Vorrichtung zur Kompensation des Einflusses der Ladung vorhergehender Tintentropfen in einem Tintenstrahldrucker, bei dem unter Druck ein Strahl von Tintentropfen aus einer Düse austritt, der einen Taktgeber-Oszillator zum Steuern der Düse und wenigstens eine mit einer Datenquelle verbundene Ladeelektrode aufweist, um aus der Düse ausgetretenen Tropfen eine Ladung zu erteilen, und bei dem ■ur jeder n-te Tropfen des Tintentropfenstrahles jum Drucken verwendet werden kann, wobei n> 1 ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwiichen der Datenquelle (20) und der Ladeelektrode (24) eine Schaltung (22,26,32,34,36,38) angeordnet Bt zum Steuern der Ladeelektrode (24) in der Art, daß wenigstens einem der Tintentropfen eine Aufladung erteilt wird, die proportional zur Ladung des vorhergehenden druckenden Tintentropfens ist, aber die entgegengesetzte Polarität aufweist, wobei der Proportionalitätsfaktor derart einstellbar ist, daß der Einfluß des vorhergehenden druckenden Tintentropfens auf den nachfolgenden druckenden Tintentropfen kompensiert wird, und daß diese Schaltung durch den Taktgeber-Oszillator (30) steuerbar ist1. A device for compensating for the influence of the charge of previous ink drops in an ink jet printer, in which a jet of ink drops exits from a nozzle under pressure, which has a clock oscillator for controlling the nozzle and at least one charging electrode connected to a data source in order to get out of the Nozzle discharged drops a charge, and in which ■ ur every nth drop of the ink drop jet can be used for printing, where n> 1, characterized in that between the data source (20) and the charging electrode (24) a circuit (22,26,32,34,36,38) arranged Bt for controlling the charging electrode (24) in such a way that at least one of the ink drops is given a charge which is proportional to the charge of the previous printing ink drop, but the opposite polarity having, wherein the proportionality factor is adjustable such that the influence of the previous printing ink drop on the nachf The following printing ink drops is compensated, and that this circuit can be controlled by the clock oscillator (30)

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (Fig.6) einen mit seinem Eingang an die Datenquelle (20) angeschlossenen Digital-Analog-Wandler (22) aufweist, dessen Ausgang mit dem einen Eingang je einer Torschaltung (34, 36) verbunden ist, von denen die eine (38) mit ihrem zweiten Eingang über einen Inverter (36) mit dem Taktgeber-Oszillator (30) und die andere (34) mit ihrem zweiten Eingang direkt mit dem Taktgeber-Oszillator (30) verbunden ist, der auch an die Datenquelle (20) angeschlossen ist, und daß die Ausgänge der beiden Torschaltungen (34,38) mit je einem Eingang eines der Ladeelektrode (24) vorgeschalteten Differentialverstärkers (26) verbunden sind.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the circuit (Fig.6) with one its input to the data source (20) connected digital-to-analog converter (22), whose Output is connected to one input of a gate circuit (34, 36), one of which (38) with its second input via an inverter (36) to the clock oscillator (30) and the other (34) is connected with its second input directly to the clock oscillator (30), which is also connected to the data source (20) is connected, and that the outputs of the two gate circuits (34, 38) with each an input of a differential amplifier (26) connected upstream of the charging electrode (24).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Oszillator (30) ein Frequenzteiler (32) nachgeschaltet ist, wobei zwischen demselben und dem Inverter (36) die Leitung zum zweiten Eingang der direkt mit dem Oszillator (30) verbundenen Torschaltung (34) abzweigt3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the oscillator (30) is a frequency divider (32) is connected downstream, between the same and the inverter (36) the line to the second Input of the gate circuit (34) connected directly to the oscillator (30) branches off

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzteiler (32) ein Teilerverhältnis von 2 :1 aufweist4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the frequency divider (32) has a division ratio of 2: 1

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzteiler (32) ein Teilerverhältnis von 3 : 1 aufweist5. Apparatus according to claim 3, characterized in that the frequency divider (32) has a division ratio of 3: 1