DE2446740C2

DE2446740C2 - Tintenstrahl-Matrixdrucker

Info

Publication number: DE2446740C2
Application number: DE2446740A
Authority: DE
Inventors: Winston Hsong Vestal N.Y. Chen
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1973-10-03
Filing date: 1974-10-01
Publication date: 1983-09-22
Also published as: CA1001217A; IT1020142B; FR2246395B1; DE2446740A1; US3846800A; GB1436909A; JPS5062532A; JPS539050B2; FR2246395A1

Description

Die Erfindung geht von einem Tintenstrahl-Matrixdrucker der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art aus.

Durch die US-Patentschrift 34 65 351 ist ein Tintenstrahlschreiber bekannt, dessen mit 66 kHz erzeugten Tintentröpfchen zum Zwecke der Phasenkorrektur ein 33-kHz-Testsignal zugeführt wird, so daß nur jeder zweite Tropfen geladen ist. Diese Folge von geladenen und ungeladenen Tintentröpfchen wird für eine Überprüfung der richtigen Phase von Tropfenbildung und Ladesignal mittels einer Auftreffplatte festgestellt.

Bei einem anderen bekannten Tintenstrahldrucker "·, (US-Patentschrift 35 96 276) ist für die Tintentröpfchen-Phasensteuerung ein negatives Sägezahn-Testsignal wahrend Nichtdruckintervallen vorgesehen, wodurch Phasenfehler zwischen der Tropfenbildung und der Tropfenladung festgestellt Und korrigiert werden.

Bei einem anderen bekannten Tintenstrahldrucker (US-Patentschrift 36 04 846) kann zum Zwecke des Drückens von Grautönung die Schwärzung des Druckes variiert werden, durch Beaufschlagung einer Bildeinheitsfläche mit keinem bis zu neun einzelnen Tintentröpfchen, in Obereinstimmung mit dem Grauwen einer zu kopierenden Fläche.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfachen und funktionssicheren Tintenstrahldrucker zu schaffen, der Grauwerte drucken kann.

Weitere Merkmale der Erfindung sind den ünteran-Sprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in den Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein Schema eines Tintenstrahldruckers,

F < g. 2 einen Ausschnitt aus F i g. 1 zur Veranschaulichung der Beziehungen zwischen entgegengesetzt geladenen, benachbarten Tmtentröpfchen bei ihrer Bewegung von der Ladeelektrode zu den Ablenkelektroden,

F i g. 3 eine Reproduktion einer Photographic eines Tintenstrahl;*, der einen durch Verschmelzung zweier Tmtentröpfchen vergrößerten Tintentropfen aufweist, F i g. 4 ein der Ladeelektrode zugeführtes Signal für

die Bildung von aus drei einander benachbarten Tmtentröpfchen verschmolzenen Tintentropfen,

F i g. 5a und 5b Reproduktionen von Druckmustern, die mittels verschmolzener Tintentropfen bei Verwendung des in F i g. 4 dargestellten Signals erzeugt wurden, F i g. 6 ein Blockschaltbild für die Steuerung eines Tintenstrahldruckers, der mit sogenannten verschmolzenen Tintentröpfchen druckt.

Fig eine Tabelle zur Veranschaulichung der Zustänva. der in Fig. 6 gezeigten Schaltung für verschiedene Tintentropfenladungen zur Erzeugung unterschiedlicher Tintentropfendichten und

F i g. 8 typische Signale für die Schaltung nach F i g. 6 für unterschiedliche Tintentropfenladungen.

Der Tintenstrahldrucker 30 weist die Düse 31 auf, die mit einer nicht gezeigten Tiruerdruckquelle zur Erzeugung des Tintenstrahls 32 verbunden ist. Mit der Düse 31 ist der Wandler 33 verbunden, der durch eine geeignete periodisch wirkende Quelle elektrischer Energie zum Zwecke des Ablösens von Tintentröpfchen 34 von dem Tintenstrom erregt wird. Diese Tintentröpfchen 34 werden mittels der Ladeelektrode 35 aufgeladen und bewegen sich dann zwischen den Ablenkplatten 36, 37 hindurch, zwischen denen durch ein geeignete? Potential ein konstantes elektrisches Feld erzeugt wird. Hierauf gelangen die Tintentröpfchen auf das zu bedruckende Papier 38 oder in die Tintenauffangblende 40, von wo aus sie der Tintendruckquelle zugeführt werden. Die Tintentröpfchen 34 sind so geladen, daß ein. ider benachbarte Tintentröpfchen sich anziehen und so während ihres Fluges zu größeren Tintentröpfchen 42 verschmelzen. Diese sogenannten verschmolzenen Tintentröpfchen 42 bewegen sich dann zwischen den Ablenkplatten 36, 37 hindurch und werden entsprechend ihrer Ladung in vorherbestimmte Positionen auf dem zu bedruckenden Papier 38 abgelenkt. Die

60. nichtgeladenen Tintentröpfchen 34 werden bei ihrem , -jgassieren der Ablenkplatten 38,37 nicht abgelenkt und

werden durch die Tintenauffangblende 40 aufgefangen.

Der Vorgang des Aufladens und des Verschmelzens

von Tintentröpfchen 34 in größere Tintentröpfchen 42 basiert auf in Versuchen beobachteten Phänomenen. So wurde festgestellt, daß bei abwechselnder unterschiedlicher Polarität der Ladungen Qi und Q2 von aufeinanderfolgenden Tintentröpfchen 34 (F i g. 2), wobei Qi eine

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positive Ladung und Q₂ eine negative Ladung darstellt, Wenn beispielsweise S= 10 mm, v= 11,43 m/sec, V_B

sich die einzelnen Tintentröpfchen durch elektrostati- (Basisspannung) ==-30 V, V₂ (Signalspan-

sche Kräfte anziehen und somit ein Verschmelzen zu nung)= + i40V, λ = 0,25 mm, D=O₁I mm, spezifischer größeren Tintentröpfchen 42 eintritt, bevor sie die Widerstand der Tinte = 200 Ohm cm findet das Ver-Ablenkplatten erreichen, wenn folgende Bedingung 5 schmelzen der Tintentröpfchen wie in F i g. 2 dargestellt erfüllt ist: u"^d innerhalb eines Druckvorganges entsprechend

F i g. 3 statt.

Für das vorliegende Druckschema ist eine typische

S > (QjLSlüL) - 1/2 · 3/2 (1) Ladespannung aus einer Basisspannung und einer

\9Q\Qi/ ^{U D)} " ^I0 Signalspannung zusammengesetzt. Die beiden genann

ten Spannungsarten sind von entgegengesetzter Polarität und treten abwechselnd wie in F i g. 4 dargestellt auf,

wobei worin die Tropfen 1, 3, 4, 6, 7, S, 10 usw. durch die

Basisspannung Vb geladen sind und die Tropfen 2.5, 8,

S = Entfernung zwischen Tropfenbildungs- 15 11 usw. durch Signalspannung Vi, Vs, Vg, Vn usw. Die

punkt und Abienkplatten Signalspannungen V₂, V₅, V₈ bestimmen den Wert der

ν = Geschwindigkeit der Tintentröpfchen Ablenkung der verschmolzenen Tintentröpfchen.

/77 = Masse eines Tintentröpfchens Die Parameter des Drucksystems S, ν, λ, D, m, Vb und

Qu Qi = Ladungen zweier benachbarter Tinten- V sind so aufgestellt, um die Erfordernisse der tröpfchen (Q₁ und Qi sind von unter- 20 Gleichung 1 zu erfüllen, so daß '^:n Verschmelzen

schiediicher Polarität) stattfinden kann. Somit verschmelzen die Tropfen 1, 2

λ = Wellenlänge und 3 mit ihren Ladungen Qb, Qi und Qb, induziert durch

D = Tropfendurchmesser die Spannungen Vg, V₂ und Va in einen einzigen

ε₀ = Dielektrizitätskonstante des freien Rau- größeren Tintentropfen. Die Ablenkung dieses ver-

mes 25 schmolzenen Tintentropfens auf dem Papier beträgt:

K ) (J^) (L_xL₁ + ψ).

(Ablenkung der Tintentröpfchen 1, 2,3)

wobei Eingangssignale an den Klemmen 66, 68 auf das

Ausgangsspannungssignal V₀ an der Klemme 70 des

K = konstant Differentialverstärkers 58, die mit der Ladeelektrode 35

E = Elektrisches Feld 35 verbunden ist. Die logische Schaltung 62 wirkt in

L\ = Länge der Ablenkplatten Übereinstimmung mit der in Fig. 7 gezeigten Tabelle.

Li = Entfernung zwischen den Ablenkplatten und Der Taktgeber 52 liefert sowohl der logischen dem zu bedruckenden Papier Schaltung 62 als auch der Datenquelle 54 Taktsignale.

Die Datenquelle 54 gibt Grauwert-Steuersignale A und

Durch Koi trolle der Signalspannungen ist es möglich, 4o B an die Logik ab, zur Bestimmung der Ausgangsspanalle verschmolzenen Tintentropfen auf vorherbestimm- nunr- V₀ in Übereinstimmung mit den Eingangssignalen te Positionen des zu bedruckenden Papiers abzulenken, an den Klemmen 66,68.

um einen Matrixdruck zu erzeugen. Beispielsweise Aus F i g. 8 ist ersichtlich, daß der Taktgeber 52

ergibt die Ladespannungsform der Fig.4 den Druck Taktsignale a erzeugt. Der Digital-Analogkonverter 56 einer vertikalen Geraden, die aus neun Punkten 45 liefert die treppenförmige Wellenform Vj,,, die uurch b (F i g. 5a) zusammengesetzt ist, wobei jeder dieser dargestellt ist. Die A- und ß-Signale sind mit c und d Punkte aus drei verschmolzenen Tintentröpfchen bezeichnet, während die Ausgangssignale D und G der besteht. Ein anderer, Druckmuster ist in Fig. 5b gezeigt, logischen Schaltung 62 mit e und ^bezeichnet sind. Die das eine verkürzte 7 χ 9-Druckmatrix darstellt. Es ist zu Ausgangsspannungen V₄ , und V_A2 der Tore 60 und 64 betonen, daß jeder Punk, auf dem Papier aus drei von in sind durch die Kurven g und Λ dargestellt. Kombinatioder Düse 31 ausgesioßenen Tintentröpfchen besteht. nen dieser Signale ergeben die Ausgangsspannung V₀, Die Steuerlogik 50 (Fig. 6) für einen Tintenstrahl- die durch die Kurve7dargestellt ist. Wenn beispielsweidrucker weist den Wandler 33 auf, der durch den se. bezogen auf die Tabelle in Fig. 7, die Eingangssigna-Taktgeber 52 erregbar ist und dadurch den Tintenstrom Ie der logischen Schaltung 62 Nicht-/t und Nicht-ß (Ä 32 in einzelne Tintentröpfchen 34 zur Auflösung bringt, 55 und B) sind, sind die Ausgangssignale G und D gleich die durch die Ladeelektrode 35 aufgeladen werden. Die Null und sind die Ausgangsspannungen V₀ für die Datenquelle 54 liefert einem Analogdigitalkonverter 56 aufeinanderfolgenden Tintentröpfchen 1, 2 und 3 Null. Datensignalspannungen. Anstatt den Analogdigitaikon- Wenn das Eingangssignal der logischen Schaltung 62 verter 56. direkt mit der Ladeelektrode 35 zu verbinden, Nicht-/\ und B (λ u .d B) ist, wird das Ausgangssignal G ist er über den Differentialverstärker 58 und das 60 Null, jedoch das Ausgangssignal D bleibt erhalten und S Analogtor 60 mit derselben verbunden. Die logische die Spannung des Tintentröpfchens 42 entspricht der * -Schaltung 62 liefert den An^logtoren 60, 64 Torsignale .-!Spannung V_A 1, wie durch j in Fig. 8 dargestellt ist. / fur das Durchschleusen VQn Ausgangssignalen vom Wenn das Eingangssignal der logischen Schaltung 62 A Digital-Analogkonverter 5& zu der Klemme 66 des und Nicht-ß (A und B) ist, bleiben die Ausgangssignale Differentialverstärkers 58 l?*w. für das Durchschleusen 65 Gund D erhalten unu-die Ausgangsspannungen Vi und der Basisspannung Vb zu dßr anderen Eingangsklemme V₂ bleiben ebenfalls erhalten, während die Spannung V₃ 68 des Differentiaiverstiirkers 58. Die Widerstände Ri zu Null wird, wie y 1 zeigt. Dementsprechend ergeben und R 2 bestimmen das Verhältnis der Wirkungen der zwei Tintentröpfchen einen einzigen Tintentropfen, der

dem Druck eine Schwärzung verleiht, die doppelt so groß wie die eines einzigen Tintentröpfchens ist. Ein Zustand, bei dem der logischen Schaltung 62 beide Signale A und B zugeführt werden, ergibt Ausgangssignale G und D und Spannungen Vi, V₂ und V₃, die alle nicht Null sind, wie /2 zeigt, so daß die Basisspannung Vo den Tintentröpfchen 2 und 3 einer jeden Folge zugeführt wird und somit die Tintentröpfchen 1,2 und 3 in einen einzigen Tintentropfen 42 verschmelzen, der dreimal so groß ist wie ein einziges Tintentröpfchen 34, so daß die Schwärzung weiter heraufgesetzt ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Tintenstrahl-Matrixdrucker, dessen Düse gleichbeabstandete Tintentropfen gleicher Größe erzeugt, die eine Ladeelektrode und ein durch Ablenkplatten erzeugtes konstantes elektrisches Feld passieren, wobei geladene Tropfen, die sich auf Grund ihrer Aufladung vereinigen können, auf das zu bedruckende Papier auftreffen, und die für den Druck nicht benötigten, ungeladenen Tropfen in eine Tintenauffangblende gelangen, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Bildpunkt eine Tropfengruppe von 3 Tropfen vorgesehen ist, daß der zweite Tropfen jeder Tropfengruppe mit einer hinsichtlich des Bildpunktes notwendigen Signalspannung (V2, Vs ...) aufgeladen ist, daß entsprechend dem gewünschten Grauwert ein weiterer oder die beiden weiteren Tropfen einer jeden Tropfengruppe mn einer Basisspannung (Vb) anderer Polarität in Abhängigkeit vom jeweils zu druckenden Grauwert aufladbar sind, und daß die Ladespannungen so gewählt sind, daß sich die geladenen Tropfen einer Tropfengruppe auf ihrer Flugbahn zu einem gemeinsamen Tropfen vereinigen.

2. Tmtenstrahl-Matrixdrucler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladeelektrode (35) an den Ausgang eines Differentialverstärkers (58) angeschlossen ist, dessen beiden Eingänge über je eine Torschaltung (60, 64) mit je einem Ausgang einer gemein, amen logischen Schaltung (62) verbunden sind, wobei diese logisch- Schaltung (62) einen an einem Taktgeber (52) und zwei an eine Datenquelle (54) angeschlossen Grauwert-Steuersignale (A. B) führende Eingänge aufweist und daß diese Datenquelle (54) über einen eine Treppensparnung erzeugenden Analogdigitalkonverter (56) mit einem weiteren Eingang einer (60) der beiden Torschaltungen (60,64) verbunden ist.

3. Tintenstrahl-Matrixdrucker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der mit dem Analogdigitalkonverter (56) verbundenen To· schaltung (60) über einen Spannungsteiler (R 1, R 2) an den Differentiaiverstärker(58) angeschlossen ist.