DE2840279A1

DE2840279A1 - Tintenstrahldrucker

Info

Publication number: DE2840279A1
Application number: DE19782840279
Authority: DE
Inventors: Rodger L Gamblin
Original assignee: Mead Corp
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1977-09-15
Filing date: 1978-09-15
Publication date: 1979-03-29
Also published as: JPS5451836A; DE2840279C2; GB2004717B; IT1160623B; FR2403193A1; IT7869020A0; US4131898A; JPS5830821B2; FR2403193B1; GB2004717A; CA1100565A; NL7808315A

Description

Patentanwälte

Dipl.-Ing. Dipl.-Chem. Dipl.-Ing.

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsbergerstrasse 19

8 München 60

Unser Zeichen: M 1439 12.September 1978

THE MEAD CORPORATION
Courthouse Square Plaza N.E.
Dayton, Ohio 45463 V.St.A.

Tintenstrahldrucker

Die Erfindung bezieht sich auf einen Tintenstrahldrucker, mit dessen Hilfe graphische Informationen auf einen Bogen gedruckt werden können, der auf einem rotierenden Träger angebracht ist. In einem solchen Tintenstrahldrucker sind ein oder mehrere Druckköpfe über dem Bogen angebracht, die sich in axialer Richtung bewegen, wenn der Bogen wiederholt unter ihnen gedreht wird. Ein solcher Tintenstrahldrucker ist in der US-PS 3 588 906 beschrieben.

Dieser bekannte Tintenstrahldrucker erzeugt zum Aufzeichnen eines Bildes auf dem Bogen nur einen einzigen Tintenstrahl. Der Betrieb mit nur einem Strahl ist äußerst langsam und für viele Anwei dungsfalle, beispielsweise für die Herstellung von Kopien in einem Büro, undurchführbar. Es ist daher vorgeschlagen worden, das Aufzeichnen mit Hilfe einer Vorrichtung durchzuführen, die mehrere Strahlen erzeugen kann. Die Schwierigkeit besteht dabei darin, daß die

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Strahlen nicht mit einem ausreichend engen Abstand nebeneinander zum Drucken mit hohem Auflösungsvermögen erzeugt werden können. Verschiedene Möglichkeiten, dieses Abstandsproblem zu überwinden, sind in den USA-Patentschriften 3 689 693, 4 009 332, in der Patentanmeldung P 28 17 641.2 und in "IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 18, Nr.12, Mai 1976, Seite 3917" beschrieben.

In der US-PS 3 689 693 ist eine Anordnung beschrieben, die mehrere Druckköpfe enthält, von denen Jeder einen einzigen Strahl erzeugt* Die Druckköpfe sind so zusammengefügt, daß sie sich schrittweise gemeinsam in axialer Richtung bewegen, so daß jeder Strahl einen durchgehenden Streifen der graphischen Information druckt. Wenn die Druckköpfe in axialer Richtung weitertransportiert werden, werden die gedruckten Streifen ständig breiter, bis sie sich schließlich vereinigen. Das Drucken eines vollen Bildes ist dann beendet, und der axiale Weitertransport hört auf.

Eines der Probleme bei dieser bekannten Anordnung besteht darin, daß es schwierig ist, die gedruckten Streifen mit exakter Deckung zusammenzuführen. Eine falsche Deckung führt zu einer sichtbar in Erscheinung tretenden "Naht" an den Grenzen zwischen benachbarten Streifen.

In der Anordnung gemäß der erwähnten Patentanmeldung P 27 17 641.2 sind die meisten Probleme bekannter Anordnungen gelöst. In dieser Anordnung werden von einem einzelnen Druckkopf eine große Anzahl im Abstand voneinander liegender Strahlen erzeugt, und der Druckvorgang

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erfolgt in einem spiralenförmig ineinander verschachtelten Muster. Damit diese Anordnung arbeitet, soll der Abstand zwischen den Strahlen so bemessen sein, daß er gleich einer Anzahl von Bildspurbreiten ist, die außer dem Faktor 1 keinen gemeinsamen ganzzahligen Faktor mit der Anzahl der Strahldüsen hat. Die axiale Vorschubgeschwindigkeit soll mit der Trommeldrehzahl so zusammenhängen, daß während einer Trommeldrehung jede Strahldüse um eine axiale Strecke vorwärtsbewegt wird, die gleich einer der Gesamtzahl der Strahldüsen entsprechenden Anzahl von Spurbreiten ist. Dadurch wird zwar ein Drucken mit hoher Geschwindigkeit und hohem Auflösungsvermögen ermöglicht, doch ist ein Druckkopf erforderlich, der eine ziemlich große Anzahl von Strahlen erzeugt.

Solche Druckköpfe sind teuer, was auf die Probleme bei der Qualitätskontrolle bei der Herstellung der notwendigen Bauteile zurückzuführen ist. Es ist beispielsweise relativ einfach, eine qualitativ hochwertige Lochplatte oder eine qualitativ hochwertige Laderingplatte für 10 bis 15 Strahlen herzustellen. Mit einer Zunahme der Strahlen summieren sich jedoch auch die Toleranzfehler, und die prozentuale Ausbeute an zufriedenstellenden Bauteilen nimmt beträchtlich ab. Dies ist ein wichtiger Faktor in Anwendungsfällen wie Bürokopiergeräten, wo die Kosten auf ein Minimum gesenkt werden müssen.

Ein weiteres Problem ergibt sich daraus, daß die Lochplatte aus einer Position, in der sie vollständig bezüglich einer Seite des Papiers versetzt ist, in eine

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Lage, in der sie vollständig gegen die andere Seite des Papiers versetzt ist, bewegt werden muß. Die gesamte Vorschubstrecke für den Druckkopf ist daher gleich der Länge der Trommel zuzüglich der zweifachen Länge der Lochplatte. Für ein mit hoher Geschwindigkeit arbeitendes System ist die Lochplatte zwangsläufig ziemlich lang, so daß eine beträchtliche Druckkopfbewegung erforderlich ist. Diese Bewegungsstrecke macht ziemlich hohe Druckkopf-Bewegungsgeschwindigkeiten erforderlich.

In der erwähnten US-PS 4 009 332 und in dem ebenfalls bereits erwähnten "IBM-Technical Disclosure Bulletin" sind Tintenstrahldrucker beschrieben, die eine Reihe von in Umfangsrichtung im Abstand angeordneter Strahlen erzeugen. Die Strahlerzeugungsdüsen in der Anordnung gemäß der erwähnten Literaturstelle sind in einem einzigen Ring angeordnet, der sich in Umfangsrichtung um die Drucktrommel erstreckt, während die Düsen in der zuletzt genannten Patentschrift in mehreren Reihen angeordnet sind. Jede dieser Anordnungen erfordert ein Datensystem, das relativ lange Schaltverzögerungszeiten entsprechend der Zeit der Trommeldrehung von der ersten zur letzten in Umfangsrichtung im Abstand liegenden Druckposition erzeugen kann..

Mit Hilfe der Erfindung wird ein kostengünstiger, mit hoher Geschwindigkeit und hohem Auflösungsvermögen arbeitender Tintenstrahldrucker geschaffen, indem mehrere Druckköpfe vereinigt werden, wie sie in der Patentanmeldung P 28 17 641.2 beschrieben sind. Jeder dieser Druckköpfe

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stimmt mit den in dieser Patentanmeldung beschriebenen Druckköpfen überein, jedoch weist er eine verringerte Anzahl von Strahlbildungsteilen auf. Die Gesamtzahl der von den mehreren gemäß der Erfindung ausgebildeten Köpfen kann ebenso groß wie die Anzahl der Strahlen sein, die ein einzelner Kopf gemäß der erwähnten Patentanmeldung erzeugt.

Nach der Erfindung stimmen die Köpfe vorzugsweise in der Anzahl der Strahlen und im Strahlabstand überein. Der Abstand der Strahlen eines Kopfs ist so gewählt, daß er gleich einer Anzahl von Spurbreiten ist, die außer dem Faktor 1 keinen gemeinsamen Faktor mit der Anzahl der von einem der Köpfe erzeugten Strahlen hat.. Außerdem liegben die Köpfe in einem solchen Abstand voneinander, daß ein Ineinandergreifen der von den verschiedenen Köpfen erzeugten Druckstreifen erhalten wird. Die Druckköpfe liegen vorzugsweise in gleichem Abstand längs einer axial verlaufenden Linie, wobei der Abstand gleich einer ganzen Zahl axialer Vorschubstrecken entspricht. Eine axiale Vorschubstrecke ist die Strecke, die Jeder Kopf während einer Umdrehung der Trommel durchläuft; diese Strecke sollte gleich der Breite einer gedruckten Spur multipliziert mit der Anzahl der Strahlen eines Druckkopfs sein. Jeder Druckkppf druckt daher einen ständig breiter werdenden Streifen, der nahe bei der Anfangskante unbedruckte Spuren aufweist, Jedoch sonst insgesamt voll bedruckt ist. Wenn Jeder der Druckköpfe seinen Druckstreifen fertigstellt, druckt er noch zusätzliche Spuren, die in die unbedruckten Spuren am Rand des angrenzenden Bandes verlaufen. Das Endprodukt ist eine durch Zusammenwirkung mehrerer Druckköpfe

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erzeugte breite bedruckte Fläche ohne sichtbar in Erscheinung tretende Nähte.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigen:

Fig.1 eine schematische Darstellung von zwei Druckköpfen, die gemäß der Erfindung gemeinsam einen Druckvorgang ausführen,

Fig.2 eine Querschnittsdarstellung eines Druckkopfs,

Fig.3 eine Darstellung zur Erläuterung d$r geometrischen Beziehung zwischen zwei zur Zusammenwirkung betätigten Druckköpfen,

Fig.4 eine Darstellung des von zwei Druckkopfen mit jeweils fünf Düsen erzeugten Verschachtelungsmusters und

Fig.5 eine Darstellung zur Erläuterung des von zwei Druckköpfen mit jeweils vier Düsen erzeugten Verschachtelungsmusters.

Nach der Erfindung wird das Drucken mit Tröpfchenstrahlen von mehreren Druckköpfen durchgeführt, von denen jeder so aufgebaut ist, wie in der Patentanmeldung P 28 17 641.2 beschrieben ist. Fig.1 zeigt zwei solche Druckköpfe 10, 11, die zum Bedrucken eines Papierbogens 12 auf einer axial verlaufenden Schnecke 23 angebracht sind.

Der Papierbogen 12 ist auf einer von einem Antriebsmotor

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angetriebenen Trommel 13 angebracht. Wie in der Patentanmeldung P 28 17 641.2 ausgeführt ist, wird die Schnecke 23 so gedreht, daß die Druckköpfe 10 mit Jeder Umdrehung der Trommel 13 um den richtigen Betrag axial vorwärtstransportiert wird. Ein Saugriemensystem 15 führt der Trommel 13 unbedruckte Papierbögen zu; nach Beendigung des Druckvorgangs führt es bedruckte Papierbögen ab. Es sei bemerkt, daß die Papierbehandlung so erfolgt, wie in der erwähnten Patentanmeldung P 28 17 641.2 oder auch in anderem dem Stand der Technik angehörigen Druckschriften ausgeführt ist.

Wie die Schnittdarstellung von Fig.2 zeigt, enthält der Druckkopf 10 (und auch der ebenso aufgebaute Druckkopf 11) allgemein einen Tintenanschluß 16, eine Lochplatte 17, eine Laderingplatte 18, zwei Ablenkelektroden 19 und einen Fänger 21. Die Arbeitsweise eines solchen Druckkopfs ist bekannt; sie ist in dieser Patentanmeldung P 28 17 641.2 und auch an den darin genannten Druckschriften beschrieben. An dieser Stelle genügt es, darauf hinzuweisen, daß der Druckkopf 10 eine Reihe aus Strahlen 20 erzeugt, die so angeregt werden, daß sie in Tröpfchen 22 aufspalten. Einige der Tröpfchen 22 werden von der Laderingplatte 18 aufgeladen, damit sie von einem zwischen den Platten 19 erzeugten Ablenkfeld abgelenkt werden. Auf diese Weise abgelenkte Tröpfchen werden vom Fänger 21 aufgefangen, während ungeladene Tröpfchen unabgelenkt bleiben und sich auf dem Papierbogen 12 ablagern. LadeSteuersignale für die Laderingplatte 18 können mit einer Matrix aus abtastenden Lichtfühlern erzeugt werden, wie in der Patentanmeldung P 28 17 641.2 angegeben ist; sie können aber auch von einem Magnetband abgelesen werden, wie die US-PS 3 689 693 angibt.

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Fig.3 veranschaulicht den gemeinsamen Druckvorgang der Druckköpfe 1O und 11. Für die hier vorgenommene Erläuterung sind die Druckköpfe 10 und 11 so dargestellt, daß sie Jeweils vier Strahlen 20 erzeugen. Die vom Druckkopf 10 erzeugten vier Strahlen drucken vier schraubenlinienförmige Spuren s, t, u und v. In der gleichen Weise druckt der Druckkopf 11 vier schraubenlinienförmige Spuren w, x, y und z. Jede gedruckte Spur hat die Breite P, und der Abstand zwischen benachbarten Spuren hat den Wert K. Der Abstand zwischen den Druckköpfen hat den Wert S; während einer Umdrehung der Trommel 13 werden die zwei Druckköpfe längs der Schnecke 23 um eine Strecke M transportiert.

Nach der Patentanmeldung P 28 17 641.2 kann Jeder Druckkopf 10, 11 ein deckend bedrucktes Bild erzeugen, wenn der Abstand K gleich einer Anzahl von Spurbreiten ist, die außer dem Faktor 1 keinen gemeinsamen Faktor mit der Anzahl der von einem der Köpfe erzeugten Strahlen hat. Für den speziellen Fall eines Druckkopfs, der vier Strahlen erzeugt, darf der Abstand K, ausgedrückt durch die Spurbreite P, außer dem Faktor 1 keinen gemeinsamen Faktor mit der Zahl 4 haben. Der Abstand K darf daher folgende Werte haben: 3P, 5P, 7P, 9P, 11P, usw. Die Tabelle I gibt die für jede Anzahl von Düsen zwischen 2 und 9 zulässigen Düsenabstände an. Dabei sei bemerkt, daß der Abstand M für einen einwandfreien Betrieb gleich dem Abstand P multipliziert mit der Anzahl von Düsen in einem Kopf sein soll. Für die Anordnung von Fig.3 gilt daher : M = 4P.

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Tabelle I

	2	3	Düsenabatände	5	6	7	8	9	10	11	12
Düsen		X	4	X		X		X		X
2	X			X		X	X		X	X
3		X	χ	X		X		X		X
, 4	X	X			X	X	X	X		X	X
5			χ	X		X				X
6	X	X		X	X		X	X	X	X	X
7		X	X	X		X		X		X
8	X			X		X	X		X	X
9		X

Es hat sich gezeigt, daß gemeinsam angetriebene Druckköpfe, beispielsweise die Druckköpfe 10 und 11, Streifenbereiche drucken können, die ineinander verschachtelte
Grenzen aufweisen, wenn die Druckköpfe in einem Abstand voneinander liegen, der einer ganzen Zahl von Vorschubstrecken entspricht. Das bedeutet, daß der Abstand S so gewählt werden soll, daß er gleich dem Abstand M multipliziert mit einer ganzen Zahl ist. Beispielsweise kann der Abstand S in einer Anordnung mit zwei Druckköpfen
gemäß Fig.3 in der Größenordnung von 312 M liegen.

Bei der in Fig.3 dargestellten Anordnung der Druckköpfe kann ein Bild gedruckt werden, das Streifengrenzen gemäß Fig.5 aufweist. Das Bild besteht aus einer Reihe von
(schraffiert angegebenen) gedruckten Punkten 24, die von einzelnen Tröpfchen 22 aus dem Druckkopf 10 gedruckt
werden, sowie aus einer weiteren Folge ( ohne Schraffur

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angegebenen ) gedruckten Punkten 25, die von einzelnen Tröpfchen 22 aus dem Druckkopf 11 gedruckt werden. Die gedruckten Punkte 24 und 25 liegen in einer Folge von Spalten, die mit Buchstaben und Ziffernindices bezeichnet sind. Der Buchstabe entspricht in jedem Fall einer der Spurbezeichnungen von Fig.3» während der Ziffernindex die Umdrehung der Trommel 13 angibt, in deren Verlauf die Spalte gedruckt wurde. Die Spalte W₁ ist also diejenige Spalte, die von der Spur w während der ersten Umdrehung der Trommel 13 gedruckt wurde. Es sei bemerkt, daß zwischen der Spalte W₁ und der Spalte X₁ ein Abstand von zwei Spurbreiten vorhanden ist, wobei die erste Spalte von der Spur w ^gedruckt wird.

Der Abstand zwischen den Spalten W₁ und X₁ wird von Spalten V₁ und u aufgefüllt . Der Index η bezieht sich auf die n-te oder letzte Umdrehung der Trommel. Der Zwischenraum wird also von der Spur ν während der vorletzten Drehung der Trommel 13 gedruckt, und die Spur u wird während der letzten Drehung der Trommel gedruckt. Während die Spur u die Spalte U_n druckt, druckt die Spur ν die Spalte V_n zum Auffüllen einer Leerspalte zwischen den Spuren w~ und Y₁. Die Druckköpfe 10 und 11 drucken also Bildstreifen, die sich ineinandergreifend aneinander anschließen.

Der in Fig.5 angegebene Druckvorgang wird mit Hilfe von zwei Druckköpfen durchgeführt, die jeweils vier Strahlerzeugungsdüsen aufweisen, deren Abstand dreiSpurbreiten beträgt. Nach den Ausführungen in der erwähnten Patentanmeldung P 28 17 641.2 kann ein solcher Druckkopf (mitAusnahme an den Rändern) ein deckendes Bild drucken,

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da die Zahlen 4 und 3 außer dem Faktor 1 keinen gemeinsamen Faktor haben. Die im Verlauf einer Drehung der Trommel erzielte Druckkopf-Vorschubstrecke ist gleich dem vierfachen Wert der Breite einer der dargestellten Spalten, und der Abstand zwischen den Druckköpfen ist gleich einer ganzen Anzahl solcher Vorschubstrecken. Wenn beispielsweie der Durchmesser eines einzelnen gedruckten Punkts mit einem Wert von 100 ,um (4 mils) angenommen wird, dann beträgt die Vorschubstrecke M für den Druckvorgang von Fig.5 insgesamt 400 yum (16 mils), und der Kopfabstand S beträgt 400 um multipliziert mit irgendeiner ganzen Zahl, die beispielsweise eine Zahl in der Größenordnung von 312 sein kann.

In Fig.4 ist ein mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit zwei Druckköpfen erzielter ineinandergreifender Druckvorgang dargestellt; jeder dieser Druckköpfe weist dabei fünf Strahlerzeugungsdüsen auf, deren Mittenabstand jeweils zwei Spurbreiten beträgt«, Auch hier sind die gedruckten Punkte schraffiert und unschraffiert zur Darstellung des Drückens mit den zwei verschiedenen Köpfen angegeben. Die gedruckten Spalten sind wieder mit Buchstaben mit Index bezeichnet, wobei die Buchstaben a bis e fünf schraubenlinienförmige Spuren bezeichnen, die der eine Kopf erzeugt hat, während die Buchstaben f bis j fünf schraubenlinienförmige Spuren bezeichnen, die vom anderen Druckkopf gedruckt wurden. Die das Bild von Fig.4 erzeugenden Druckköpfe werden nach der Erfindung gemeinsam während einer Umdrehung der Drucktrommel um eine Strecke transportiert, die gleich

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fünf Spurbreiten ist; der Kopfabstand ist gleich einer ganzen Anzahl solcher Vorschubstrecken.

Die Erfindung ist hier zvar im Zusammenhang mit speziellen Ausführungsbeispielen beschrieben worden, doch ist für den Fachmann ohne weiteres erkennbar, daß wweitere Änderungen durchgeführt werden können.

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Claims

Patentanwälte

Dipl.-Ing. Dipl.-Chem. Dipl.-Ing.

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsbergerstrasse 19

8 München 60

Unser Zeichen: M 1439 12.September 1978

THE MEAD CORPORATION
Courthouse Square Plaza N.E.
Dayton, Ohio 45463 V.St.A.

Patentansprüche

( 1.^Tintenstrahldrucker mit einem rotierenden Träger,

V /einer Befestigungsvorrichtung zum Anbringen eines

Druckaufnahmebogens auf dem Träger, mehreren Tintenstrahldruckköpfen zum Lenken der Druckstrahlen gegen den Druckaufnahmebogen, einem ersten Antrieb zum Drehen des Trägers um eine Drehachse und einem zweiten Antrieb zum axialen Bewegen der Druckköpfe mit einer gemeinsamen Geschwindigkeit in der Weise, daß der Druckaufnahmebogen mit gedruckten Spuren bedeckt wird, die gemeinsam ununterbrochene Druckstreifen bilden, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Druckkopf mehrere Strahlen erzeugt, die in einem Abstand voneinander liegen, der gleich einer Anzahl von Spurbreiten ist, die mit der Anzahl der von einem der Druckköpfe erzeugten Strahlen außer dem Faktor 1 keinen gemeinsamen Faktor hat, und daß die Druckköpfe längs einer gemeinsamen Linie parallel zu der Drehachse so angebracht sind, daß der Abstand zwischen gemeinsamen Punkten der Druckköpfe gleich einer ganzen Anzahl von Vorschubstrecken ist, damit die Ränder der von den verschiedenen Druckköpfen erzeugten Druckstreifen ineinander greifen, wobei sich die Druckköpfe während Schw/Ba

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ORIGINAL INSPECTED

einer Umdrehung des rotierenden Trägers in axialer Richtung um eine Vorschubstrecke bewegen,, die gleich einer Spurbreite multipliziert mit der Gesamtzahl der Strahlen und geteilt durch die Anzahl der Druckköpfe ist.
2. Tintenstrahldrucker nach Anspruch 1₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Druckköpfe jeweils die gleiche Anzahl von Strahlen erzeugen.

ο Tintenstrahldrucker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von jedem Kopf erzeugten Strahlen in gleichem Abstand voneinander liegen.

_o Tintenstrahldrucker nach Anspruch 3, dadurch gekenn«= zeichnet, daß die Druckköpfe so ausgebildet sind, daß sie Strahlen mit dem gleichen Abstand erzeugen.

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