DE2758144A1

DE2758144A1 - Tintenstrahlmatrixdrucker

Info

Publication number: DE2758144A1
Application number: DE19772758144
Authority: DE
Inventors: James Calvin Walsh; Iii Joseph Townsend Wilson; Bruce Allen Wolfe
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1976-12-27
Filing date: 1977-12-27
Publication date: 1978-07-06
Also published as: FR2375051A1; GB1590040A; JPS574502B2; FR2375051B1; US4048639A; CA1097720A; IT1113681B; JPS5382414A

Description

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Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

ki-bd Tintenstrahlmatrixdrucker

Die Erfindung betrifft eine im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebene Art eines Tintenstrahlmatrixdruckers.

Bei Tintenstrahldruckern findet gewöhnlich eine kontinuierliche Relativbewegung zwischen dem Druckkopf und dem zu bedruckenden Papier statt. Während der Bewegung werden Tintentröpfchen auf ausgewählte Stellen des zu bedruckenden Papieres abgelenkt, und zwar quer zu ihrer Bewegungsrichtung. Da die Tröpfchen aufeinanderfolgend von einer Düse erzeugt werden, wird eine aufrechtstehende gerade Linie auf dem zu bedruckenden Papier geneigt erscheinen, d.h. die diese Linie bildenden Tröpfchen liegen nicht auf einer Linie, die normal zur Richtung der genannten Relativbewegung ist.

Zur Korrektur der genannten Neigung hat man gewöhnlich die Richtung des Ablenkfeldes verändert, um einen Betrag, der eine Nichtgeneigtheit der von Tröpfchen gebildeten aufrechtstehenden Linie ergibt. Eine Art der Beseitigung dieser Neigung besteht darin, die Ablenkelektroden zu kippen (USA Patentschriften 3 641 588 und 3 813 676). Eine andere Methode sieht vor, das Kraftfeld zu verzerren, durch Versetzen oder Schrägstellen der Ablenkelektroden (USA Patentschrift 3 89 5 386), Ein weiteres Verfahren sieht vor, die Anordnung eines Paares von Kompensationsablenkelektroden entlang der Flugbahn der Tröpfchen, und zwar rechtwinklig zu den Hauptablenkelektroden, wodurch ein Ablenkkorrekturwert zu dem von den Hauptelektroden gebildeten Ablenkwert erzeugt wird (USA Patentschrift 3 938 163)

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Häufig ist es für die Erhöhung der Druckleistung erwünscht, zu drucken während der Druckkopf von links nach rechts und umgekehrt sich bewegt. Die zuerst genannten beiden Korrekturverfahren erfordern ein mechanisches Einstellen der Elektroden am Ende einer jeden Druckzeile, um eine geeignete Korrektur in der entgegengesetzten Richtung zu ermöglichen. Solch eine mechanische Verstellung fördert Fehler, da für die Aufrechterhaltung der Druckleistung eine schnelle Einstellung notwendig ist. Wenn der Druckkopf in beiden Richtungen mit der gleichen Geschwindigkeit bewegt wird, wird die Einstellung das doppelte des Kompensationswertes ausmachen, wodurch eine schnelle Bewegung einer relativ großen Masse erforderlich ist. Beim letzten der beiden oben genannten Verfahren ist es nachteilig, die Tropfenflugbahn ^: zu vergrößern, um die Hilfselektroden unterzubringen. Solch ; eine Bahnverlängerung erfordert eine größere Flugzeit mit ihren innewohnenden schädlichen Tropfenwechselwirkungen und aerodynamischen Einflüssen. ,

i Bei der Einrichtung nach der genannten USA Patenschrift j 3 938 163 können Tröpfchen nach oben oder nach unten, abgelenkt werden, wobei der Neigungswinkel einer Tropfenspalte ! von der Bewegungsrichtung und der Richtung der Ablenkung abhängig ist.

[Es ist die Aufgabe der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung, einen Tintenstrahldrucker zu schaffen, bei dem die von einer

Düse aufeinanderfolgend erzeugten Tröpfchen auf dem zu beidruckenden Papier eine Linie erzeugen, die rechtwinklig zur Ablenkplattenebene verläuft, ohne daß mechanische Einstellungen oder Veränderungen der elektrischen Aufladefolge in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung des Druckkopfes gegenüber dem zu bedruckenden Papier erforderlich sind.

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Weitere Merkmale der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Einzelheiten der Erfindung sind nachstehend anhand von in den Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispielen beschrieben.

Es zeigen:

Fign. 1A und B

Schemata bekannter Tintenstrahldrucker zur Veranschaulichung der Tropfensteuerung bei einer Tropfenablenkung beim Drucken nach oben,

Fign. 2A und B

Schemata ähnlich denen der Fign. 1A und B zur Veranschaulichung der Tropfensteuerung bei einer Tropfanablenkung nach unten während des Drückens,

Fign. 3A und B

Fign. 4A und B

Fign. 5A und B

Schemata ähnlich denen der Fign. 2A und B zur Veranschaulichung eines bekannten Verfahrens, bei dem Tropfen in einer Tropfenserie ausgelassen werden, bei Verwendung einer Ablenkung nach unten während des Drückens,

Schemata von Tintenstrahldruckern entsprechend der Erfindung und

Draufsicht und Ausschnitt auf bzw. aus einem mehrdüsigen Tintenstrahldrucker, der erfindungsgemäß ausgebildet ist.

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Die Düse 10 (Fig. 1A) erzeugt den Tintenstrom 11, der in einzelne Tröpfchen 12 innerhalb des Laderinges 13 aufbricht. Die Tinte wird unter Druck der Düse 10 zugeführt und wird durch nicht gezeigte Mittel gestört, um in einzelne Tröpfchen innerhalb des Laderinges aufzubrechen. Der Ladering ist mit dem Signalgenerator 19 verbunden, der auf den einzelnen Tröpfchen Ladungen ausgewählter Höhe induziert. Die Tröpfchen 12 passieren ein paar Ablenkelektroden 14, 15, welche die eine Ladung tragenden Tröpfchen über die Tintenauffangblende 16 hinweg nach oben ablenken. Die ungeladenen Tröpfchen werden von der Tintenauffangblende zum Zwecke der späteren Wiederverwendung aufgefangen. Die abgelenkten Tröpfchen folgen ihrer Flugbahn und treffen auf der Fläche 17 des zu bedruckenden Papieres 18 auf und bilden dort Markierungen.

Mit der herkömmlichen Aufzeichnungsmethode wird ein Liniensegment auf der Fläche 17 des zu bedruckenden Papieres 18 durch Ablenkung ausgewählter Tröpfchen 12 um unterschiedliche Werte erzeugt, so daß eine Mehrzahl von Tröpfchen eine vertikale Folge von Markierungen bildet. Auf jedem Tröpfchen einer Aufzeichnungsserie wird eine größere Ladung induziert, so daß das letzte Tröpfchen die größte Ladung erhält. Die Tröpfchen zur Aufzeichnung eines Liniensegmentes sind im Flug gezeigt, bevor sie auf das zu bedruckende Papier aufschlagen. Es soll betont werden, daß die Zeit die zwischen der Aufschlagzeit des ersten Tröpfchens 21 und der des letzten Tröpfchens 24 einer Vierer-Tropfenserie verstreicht, beträchtlich ist.

Gewöhnlich findet das Drucken während der Relativbewegung ι zwischen dem Druckkopf und dem zu bedruckenden Papier statt, I

das schematisch durch die Rollen 20 dargestellt ist. Der | Verzögerungseffekt beim Aufschlagen zwischen benachbarten \

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Tröpfchen ist in Fig. 1B veranschaulicht, in der die Tropfenpunkte auf der Fläche 17 von der Düse 10 ausgesehen eingezeichnet sind. Das Liniensegment fällt schräg rückwärts ab von der Bewegungsrichtung des zu bedruckenden Papiers. Da jedes der ausgewählten Tröpfchen vom Weg des vorhergehenden Tröpfchens abweicht, begegnet es einem zunehmenden aerodynamischen Widerstand der die zum Zeitpunkt der Tropfenbildung entstehende Tropfenteilung vergrößert. Die in Fig. 1B gezeigte, geneigte Linie kann für die aufeinanderfolgende Aufzeichnung von Tröpfchen auf dem gegenüber der Düse bewegten und zu bedruckenden Papier durch Kippung der Ablenkelektroden 14, korrigiert werdenr

Eine teilweise Korrektur ist erhaltbar durch Drucken der Linie von oben nach unten, statt von unten nach oben, wie in Fig. 1A gezeigt ist. Die ausgewählten Tröpfchen für das Liniensegment sind so aufgeladen, daß das erste Tröpfchen die größte Ablenkung und die folgenden Tröpfchen kleiner aufgeladen werden und somit geringer abgelenkt werden. Der Einfluß des Drückens von oben nach unten ist in Fig. 2A veranschaulicht. Das oberste Tröpfchen 25 ist das erste einer Serie, die für die Aufzeichnung verwendet wird, und es erreicht die Fläche 17 ungefähr zur gleichen Zeit wie das letzte Tröpfchen 28 in dieser Serie, infolge des aerodynamischen Widerstandes. Jedoch die zweiten und dritten Tröpfchen 26 27 dieser Serie gehen den ersten und vierten Tröpfchen voraus. Der Einfluß des Drückens von oben nach unten und die Verwendung aufeinanderfolgend erzeugter Tröpfchen für eine Aufzeichnungsserie ist in Fig. 2B dargestellt. Wenn ein Tröpfchen aus dem Sog des vorhergehenden Tröpfchens abgelenkt ist, wie im Falle des ersten Tröpfchens der Serie, wirkt das NichtVorhandensein von Luftwirbeln deutlich in

, ι

Richtung einer wesentlichen Verlangsamung des Tröpfchens.

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Deshalb erzeugen der Einfluß, hervorgerufen durch die Tatsache» daß ein Tröpfchen das erste einer Serie ist und der Einfluß der größten Ablenkung zusammen eine verlangsamende Wirkung auf das erste Tröpfchen. Den folgenden Tröpfchen, die für den Druck vorgesehen sind, kommt der Vorteil der Wirbelbildung zugute, die durch das erste Tröpfchen oder jedes andere ι hervorgerufen wird und werden somit geringer verlangsamt und holen das erste Tröpfchen ein bzw. Überholen es.

Eine weitere Verbesserung des gedruckten Liniensegments ist möglich durch Auslassung von ausgewählten Tröpfchen einer Serie, beispielsweise des zweiten Tröpfchens. Der Einfluß ist lin den Fign. 3A und B gezeigt. In diesem Falle wird das zweite einer Serie von fünf Aufzeichnungströpfchen in die Tintenauffangblende geleitet und die Ausrichtung des Liniensegmentes zeigt eine Verbesserung, die durch die Tröpfchen 131 bis 34 veranschaulicht ist. Es ist zu betonen, daß die \Tröpfchenserie auf oder in der Nähe der Aufschlagebene jetzt

leine Linie erzeugt, in welcher die unteren drei Aufzeichungströpfchen hinter dem ersten Tröpfchen liegen und in einer Linie, die um den Winkel Φ von der Vertikalen abweicht.

!Eine weitere Verbesserung der Ausrichtung des gedruckten ι Liniensegmentes ist möglich durch Veränderung der Lage der Düse, des LaderInges, der Ablenkplatten und der Tintenaufifangblende in jene, gezeigt in Fig. 4A. Hier ist der Druckkopf um den Ort des ersten Markierungstropfchens 41 in der Aufschlagebene um einen Wert geschwenkt etwa von der Größe des in der Fig. 3A gezeigten Winkels Φ . Es wird wiederum

ein Druck von oben nach unten ausgeführt und das zweite Tröpfchen innerhalb der Serie wird ausgelassen. Der Einfluß der neuen Lage (Fig. 4A) wirkt sich in einer proportionalen Verkürzung der einzelnen Flugbahnen der unteren drei Tröpfchen

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41 bis 44, in Bezug auf das erste Tröpfchen der Markierungsserie aus. Dies ergibt einen beinahe gleichzeitigen Aufschlag der Markierungstropfchen auf der Fläche 17 (Fig. 4B). Eine eventuell verbleibende Nichtausrichtung von Tröpfchen ist für praktische Anwendung vernachlässigbar.

ι f.

Das Wort "Tröpfchen" wurde in der Beschreibung bis jetzt !für ein einziges Tröpfchen oder zwei oder mehr miteinander Iverschmolzene Tröpfchen verwendet. Ein oder zwei Tröpfchen, die zwischen zwei für den Druck vorgesehenen Tröpfchen auftreten, können in jeder Tröpfchenserie vorhanden sein. I

Die Lage des Druckkopfes ist nicht auf eine Verlegung in einem Bogen um das oberste Tröpfchen eines Liniensegmentes beschränkt, sondern kann auch anders gewählt werden, wenn nur der Aufschlag einer Mehrzahl von Tröpfchen so weit wie möglich gleichzeitig erfolgt. Es ist klar, daß ein gleichzeitiger Aufschlag von ein Liniensegment bildenden Tröpfchen die Notwendigkeit der Korrektur der Relativbewegung zwischen den Düsen und dem zu bedruckenden Papier überflüssig macht. Es ist auch ein Wechsel der Richtung der Kompensation nicht erforderlich.

Die Erfindung eignet sich sowohl für eine einzige Düse als auch für eine Mehrzahl von Düsen aufweisende Tintenstrahldrucker In den Figuren 5A und B ist eine Mehrzahl von Düsen 51 bis 53 in einer Reihe angeordnet, die in Bezug auf die Fläche 17 um den Winkel φ geneigt ist. Die Tröpfchen einer jeden Düse werden in viele Ebenen entlang der Linien 54 abgelenkt, die ungefähr rechtwinklig zum Neigungswinkel liegen. Die Düsen sind auch um den Winkel Φ in Bezug auf den Winkel φ gekippt, um einen im wesentlichen gleichzeitigen Aufschlag fler Tröpfchen zu erreichen, die auf die Senkrechte auf den Nei-

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gungswinkel fallen. Somit besteht keine Notwendigkeit innerhalb des Winkels Φ Korrekturelektroden anzuordnen oder bewegbare Elektroden, um die durch die Relativbewegung zwischen
Düsen und zu bedruckendem Papier hervorgerufene Fehllage der Tröpfchen zu kompensieren.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

Tintenstrah!matrixdrucker mit mindestens einer eine kontinuierliche Folge von Tröpfchen erzeugenden Düse, wobei die für den Druck nicht erforderlichen Tröpfchen in eine Tintenauffangblende geleitet und die anderen Tröpfchen durch unterschiedliche Aufladung und anschließende Ablenkung in einem konstanten Ablenkfeld um unterschiedliche Werte aus ihrer normalen Flugbahn abgelenkt werden und somit auf unterschiedliche Stellen eines zu bedruckenden Papieres auftreffen, zwischen dem und der Düse eine Relativbewegung in Zeilenrichtung stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten Tröpfchen (25) der einer η Positionen aufweisenden Matrixspalte zugeordneten Tröpfchen (25 bis 28) die größte Ladung erteilt wird, und den folgenden Tröpfchen eine jeweils kleinere Ladung, so daß schließlich das n-te Tröpfchen (28) die kleinste Ladung erhält, und daß die Düse (10) innerhalb einer zum zu bedruckenden Papier (18) rechtwinkeligen Ebene so geneigt ist, daß zusammen mit der genannten Ladungsfolge ein nahezu gleichzeitiges Aufschlagen der η Tröpfchen (25 bis 28) auf dem zu bedruckenden Papier (18) erzielbar ist.

Tintenstrahlmatrixdrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (10) so zum bedruckenden Papier (18) geneigt ist, daß die Flugbahnen vom ersten bis zum η-ten Tröpfchen sich proportional verkürzen.

Tintenstrahlmatrixdrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß η Matrixpositionen n+1 Tröpfchen zugeordnet sind und ein bestimmtes der η Tröpfchen

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immer in die Auffangblende (16) geleitet wird.

4. Tintenstrahlmatrixdrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei aufeinanderfolgende Tröpfchen einer Matrixposition zugeordnet sind.

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