DE2520702B2 - Vorrichtung zum drucken mittels farbfluessigkeitsstrahl - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebene Art einer Vorrichtung zum Drucken mittels Farbflüssigkeitsstrahl.

Eine zu überv/indende Schwierigkeit beim Betrieb von Tintenstrahldruckern (z.B. DT-OS 19 52 248) besteht in der richtigen Aufladung der erzeugten Tropfen. Durch Änderung der Betriebsbedingungen, wie beispielsweise der Viskosität der Flüssigkeit mit der Temperatur, kann ein Auswandern oder ein langsames Verschieben der Phasenbeziehung zwischen der Erzeugung der Tropfen und der Frequenz der elektrischen Signale für die Aufladung der Tropfen erfolgen. Dadurch können die Tropfen entweder eine ungenügende oder eine zu reichliche statische Ladung erhalten, ■Aashalb sie im Ablenkfeld dann eine falsche Flugbahn annehmen. Fehlgeleitete Farbtropfen sind jedoch auf der Aufzeichnungsfläche zu erkennen und ergeben ein schmutzig erscheinendes oder verwaschenes Druckbild.

Eine bekannte Methode zur Korrektur des Verlustes an Synchronisation besteht in der Mess-.'u^ der Abweichungen der Tropfen von der genauen Flugbahn und in entsprechender Korrektur der elektrischen Signale. Für diese Messung müssen eine Reihe von Fühlern längs der Flugbahn angeordnet werden, oder die Ablaufeinrichtung für nicht zum Druck gebrauchte Tropfen enthält beispielsweise mehrere räumlich getrennte Abflußöffnungen, um das Maß an Abweichung von einer Art Normflugbahn feststellen zu können. Korrekturen der Tropfenerzeugung erfolgen dann beispielsweise durch Änderung des Flüssigkeitsdruckes oder der Temperatur. Auch können die Zeitpunkte für die Aufladung der Tropfen in elektrischen Schaltkreisen durch Verändern der Signalverzögerung durch Regelschaltungen entsprechend gesteuert werden. Diese analog oder digital arbeitenden Regelschaltungen sind selbstverständlich aufwendig und führen zu entsprechend komplizierten Aufbau des Gerätes, das dadurch erheblich verteuert wird.

Es ist die Aufgabe der im Anspruch I angegebenen Erfindung, eine Vorrichtung zum Drucken mittels FarbflOssigkeiustrahl anzugeben, welche unK0n.pli7.icrt ist und bei welcher keine Synehronisationsproblemc zwischen Tropfenerzeugung und Aufladcsignalsteue. rung mehr auftreten.

Es ist zwar durch die DT-OS 18 07 30b bekannt, die für den Druck vorgesehenen Tropfen mittels Signalen von konstanter Amplitude aufzuladen, jedoch wird im Gegensatz zur Erfindung in der zu dieser Zeit üblichen Weise (z, B, FR-PS 14 47 756) pro Spannungsstufe nur ein einzelnes Tröpfchen abgelenkt. *' Sollten beim Erfindungsgegenstand Tröpfchen während des Sprunges der Ladespannung die Ladeelutroden passieren, werden diese falsch abgelenkt, was jedoch lediglich bewirkt, daß die falsch abgelenkten Tröpfchen auf benachbarte Zeichenpunkte gelangen. Durch sogenannte Satellitentropfen erfolgt demgegenüber eine Verschlechterung des Druckbildes dadurch, jdaß jeder gebildete Tropfen gleichgültig ob er für den Druck vorgesehen ist oder nicht, ein oder mehrere Satellitentröpfchen erzeugen kann, das oder die gegenüber den Haupttröpfcher. wesentlich kleiner ist oder sind und daher vollständig anders ais diese abgelenkt wird oder werden. Es müssen deshalb Vorkehrungen getroffen werden (z. B. US-PS 33 34 351), die Satellitentropfenbildung zu unterdrükken. Gegenüber solchen Satellitentröpfchen können falsch abgelenkte Tröpfchen bei der erfinüungsgemäßen Vorrichtung allenfalls bei Sprüngen der Ladungsampiitude.d. h. wesentlich seltener, auftreten. • Weitere Merkmale der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Schema eines Tintenstrahldruckers,

Fig.2 eine vergrößerte Darsteliung zur Illustraticr der Art der durch die Einrichtung nach F i g. 1 erzeugten Farbmarkierungspunkte,

F i g. 3 ein Diagramm zur Erläuterung des Verfahrens der Aufladung von Tropfen, welche Farbmarkierungspunkte bilden, die aus einer Mehrzahl solcher Tropfen gebildet werden und

Fig.4 das Aufladesignal im Falle einer binären Steuerung de·· Aufladung von Tropfen.

!n F i g. 1 fließt ein Strom von Tropfen 10 einer aufladbaren FarbflUssigkeit wie Tinte /on einer Düse 11 eines Druckkopfes 12, welcher djr.h eine geeignete Quelle 13 mit unter Druck stehender Flüssigkeit versorgt wird. Der Strom tritt ursprünglich als Flüssigkeits'aden aus und zerfällt später in Tropfen infolge der Oberflächenspannung und des ungleichmäßigen Durchmessers des Strahles. Um sicherzustellen, diß sich die Tropfen jedoch mit einheitlicher Größe und mit gleichen Abständen ausbilden, wird der Druckkopf 12 und die ausströmende Flüssigkeit der Wirkung einer Einrichtung 14 ausgesetzt, wie beispielsweise einer von einem Schaltkreis 15 gespeisten piezoelektrischen Vibratoreinrichtung, damit die Tropfen mit einer erwünschten konstanten Frequenz erzeugt werden.

Nahe dem Übergangspunkt von einem Stromfaden in Tropfen ist eine Ladeelektrode 16 angtordnet, welche mit einem Drucksteuersignalgenerator 17 verbunden ist. Dieser Generator steuert die an die Elektrode 16 angelegten Ladespannungen in ihrer Größe und Dauer und somit die Ladungen, welche in die erzeugten Tropfen 10 induziert werden. Danach durchlaufen die

aufgeladenen Tropfen eins zwischen den Ablenkplatten 18, 19 herrschende elektrostatische Feld, Die Ablenkplatten sind in nicht dargestellter Weise an eine geeignete Gleichspannungsquelle angeschlossen. Beim Durchlaufen des Feldes wird jeder Tropfen 10 entsprechend seiner Ladung abgelenkt und folgt dann seiner Flugbahn, bis er auf die Aufzeichnungsfläche 20 trifft. Nicht für den Druckvorgang gebrauchte Tropfen bleiben ungeladen oder wellen nur leicht geladen, so daß sie durch das elektrostatische Feld praktisch nicht abgelenkt werden unu in einem Abfluß 21 aufgefangen werden, vor dem sie anschließend zur Quelle Π zurückkehren,

Dia Aufladesignale für die Tropfen werden von dem Drucksteuersignalgenerator il7' unabhängig von der Tropftrierzeugung geliefert. Die Größe der einzelnen Tropfen wd vergleichsweise klein gemacht, und die einzelnen Auflaclesignalc erfolgen mit einer Frequenz, die gleich der Hälfte der Tropfenerzeugungsfrequenz oder weniger ist. Mit anderen Worten, die Dauer jedes Aufladesignals ist gleich der Länge von mindestens zwei Tropfenperioden. Das Ergebnis dieser Auflademethode besteht darin, daß eine Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Tropfen jeweils die gleiche Ladung erhält und deshalb die Aufzeichnungsfläche an praktisch uem gleichen Punkt trifft. Eine vernachlässigbare Verschiebung von gleichartig geladenen Tropfen tritt dann auf, wenn beispielsweise die Aufzeichnungsfläche während des Druckvorganges sich gleichmäßig bewegt. Das ist jedoch praktisch nicht bemerkbar, weil die erfolgte Verschiebung der Aufzeichnungsfläche während einer Tropfenpenode außerordentlich gering ist.

Di" für die Erzeugung des Stromfadens und der Tropfen 10 gebrauchte Düse hat einen geringeren Querschnitt als die sonst üblicherweise verwendeten Düsen. Der Durchmesser üegt in dem Bereich von 0,018 mm bis 0,025 mm oder beträgt noch weniger. Der Durchmesser der erzeugten Tropfen liegt im Bereich vor 0,035 mm bis 0,053 mm, was gewöhnlich Markierungspunkte mit einem Durchmesser von 0,05 bis 0,09 mm ergibt Vorzugsweise werden die Tropfen mit einer Frequenz erzeugt, welche eine verhältnismäßig hohe Datenrate der Aufladungs-Signaie erlaubt, beispielsweise 80 bis 12OkHz. Wenn also mit jedem Aufladungs-Signal zwei Tropfen aufzuladen sind, würde dies eine Tropfenfrequenz von 160 bis 24OkHz bedingen. Falls es erwünscht ist, drei Tropfen während jedes Aufladungs-Signals aufzuladen, dann wird selbstverständlich die Datenrate herabgesetzt oder die Tropfenerzeugungsfrequenz heraufgesetzt. Eine Tropfenfrequenz von 240 kHz wäre beispielsweise notwendig, um eine Datenrate von 80 kHz aufrechtzuerhalten. Um spezielle Erfordernisse an die Druckqualität zu erfüllen, kann die Tropfengröße und die Erzeugungsfrequenz entsprechend gewählt werden. Id der Fi g. 1 sind die Tropfen schematisch so dargestellt, als werden sie in Dreiergruppen aufgeladen. F i g. 2 ist eine vergrößerte Ansicht der Erzeugung eines Stückes einer senkrechten Linie durch Gruppen unter sich gleichartig aufgeladener tropfen.

Die Synchronisation zwischen der Erzeugung der Tropfen und dem Anlegen der Ladespannung ist nl-'ht kritisch, weil die geringe Größe der Tropfen nur zu einem verhältnismäßig kleinen Markierungspunkt führt im Falle, daß der Tropfen eine zwischen der des

vorhergehenden und aer des nachfolgenden Tropfens liegende Aufladung erfährt. In FI g. 3 ist ein Aufladungs-Signal mit mehreren Spannungsniveaus dargestellt, wobei die Anstiegszeilen der Übergänge zwischen den Niveaus mit //"bezeichnet sind,

Die Farbflüssigkeitstropfen in der oberen Zeile sind so darges;ellt, daß sie bezüglich der Erzeugungsfrequenz in Synchronismus mit den Aufladungs-Signalen erscheinen. Ein Aufladungs-Signal mit konstanter Amplitude beeinflußt jeweils eine Gruppe von drei aufeinanderfolgenden Tropfen, beispielsweise 30, 31 und 32, Farbpunkte 30 deuten jeweils Auftreffpunkte der Gruppen von Tropfen an. Wenn man jedoch eine Erzeugung von Tropfen betrachtet, wie in der unteren Zeile der Figur angedeutet ist, dann sieht man, daß beispielsweise die Tropfen 33 und 36 in Anstiegszeiten von Übergängen des Aufladungs-Signals fallen, Nur zwei Tropfen 34 und 35 erhalten die gleiche volle Aufladung, weil sie während der Zeit einer konstanten Amplitude des Aufladungs-Signales erzeugt wurden, Wenn nun alle Tropfen das Ablenkfeld durchlaufen, dann werden die Tropfen 33 und 36, welche während einer Übergangsperiode aufgeladen wurden, in anderer Weise abgelenkt als die dazwischenliegenden Tropfen 31 und 35. Entsprechend werden diese unrichtig aufgeladenen Tropfen auf die Aufzeichnungsfläche an Stellen auftreffen, die leicht unterschiedlich von den beabsichtigten Punkten liegen.

Wenn sin Strich oder ein Teil eines Striches gedruckt werden soll, dann treten solche Tropfen nicht in Erscheinung, welche während eines Signalüberganges zu einem höheren Spannungsniveau aufgeladen wurden, weil sie auf bereits beaufschlagte Stellen der Aufzeichnungsfläche treffen. Wenn jedoch die Ladespannung von einem Wert zu einem anderen wechselt, welche eine oder mehrere der dazwischenliegenden Gruppen von Tropfen ausläßt, dann besteht eine Wahrscheinlichkeit, daß teilweise aufgeladene Tropfen erkennbar werden. Denn in diesem Falle bewirkt ihre Aufladung, daß sie in einem relativ unbedruckten Bereich fallen. Dur^h die Verwendung von kleineren Düsen mit etwa 0,0. J mm Durchmesser wird der Tropfendurchmesser etwa 0,035 mm, was auf der Aufzeichnungsfläche einen Farbpunkt von etwa 0,053 mm Durchmesser ergibt. Bei einer üblichen Zeichengröße von 2,5 mm mal 2,0 mm sind solche Tropfen für das menschliche Auge nicht klar erkennbar und werden praktisch nicht bemerkt. Wenn darüber hinaus jede Gruppe von Tropfen so vergrößert wird, daß sie eine größere Anzahl von Tropfen enthält, darin werden während einer Übergangsperiode des Signales falsch aufgeladene einzelne Tropfer umso weniger erkannt, da sie nur einen entsprechend geringeren Farbfleck hinterlassen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ebenfalls gut für die binä/e Steuerung gemäß F i g. 4 verwendet werden, wobei die Tropfen entweder aufgeladen werden oder ungeladen bleiben. Die aufgeladenen Tropfen erhalten alle die gleiche Ladung. Wenn mit in solcher Weise aufgeladenen Tropfen 40 pufgezeichnet wird, dann können die Aufladungs-Signale in gleicher Weise asynchron angelegt werden wie oben für Aufladungr-Signale mit mehreren Spannungsniveaus beschrieben wurde. Wenn für den Druckvorgang nur die ungeladenen Tropfen benutzt werden, dann hat die Steuerung in entsprechender Weise zu erfolgen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Drucken mittels Farbflüssig· kßitsstrahl, bei der ein Ptrom aufeinanderfolgender, glejchbeabstandeter und gleich großer Tropfen von Farbflüssigkeit erzeugt wird, wobei aufeinanderfol·

-gende Tropfen entweder entsprechend dem gewünschten Auftreffpunkt unterschiedlich elektrisch äufladbar sinü oder keine bzw, nur eine Grundladung erhalten und durch ein elektrostatisches Ablenkfeld entsprechend ihrer Ladung auf vorherbestimmte Orte des zu bedruckenden Papieres auftreffen oder in eine Tintcnauffangblende gelangen, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch einen Tropfen des FarbflüssigKeitsstrables erzeugter Punkt auf dem zu bedruckenden Papier so klein ist, daß er für das menschliche Auge nicht klar erkennbar ist und daß die Aufladungssignale während mehrerer Tropfenperioden eine konstante Amplitude aufweisen.

2, Vorrichtung nach Anspruch 1 mit mindestens einer quer zur Papiertransportrichtung sich erstrekkenden Reihe von Düsen, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufladung der Tropfen zwischen einer vorgegebenen Ladungsamplitude und einer Ladung bzw. der Grundladung wechseln kann.