DE3042068C2

DE3042068C2 - Farbstrahldrucker

Info

Publication number: DE3042068C2
Application number: DE3042068A
Authority: DE
Inventors: Akinori Yokohama Kanagawa Mizuno
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1979-11-08
Filing date: 1980-11-07
Publication date: 1987-03-05
Also published as: JPS5667267A; US4442439A; DE3042068A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Farbstrahldrucker der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
Bei einem solchen Farbstrahldrucker wird die Stelle, an der die einzelnen Farbtröpfchen auf den Aufzeichnungsträger treffen, durch die auf die einzelnen Farbtröpfchen aufgebrachte Ladungsmenge festgelegt, da bei konstantem Ablenkpotential Farbtröpfchen mit verschiedenen Ladungsmengen entsprechend unterschiedliche Bahnen durchlaufen.
Bei längerem Betrieb läßt sich jedoch nicht vermeiden, daß der zu bedruckende Aufzeichnungsträger, im allgemeinen Papier, sich ebenfalls auflädt und dadurch die aufgeladenen Farbtröpfchen beeinflußt, so daß es zu einer zusätzlichen Ablenkung der aufgeladenen Farbtröpfchen und damit zu ungleichmäßigen Abbildungen kommt.
Aus der DE-OS 18 07 306 ist deshalb ein Farbstrahldrucker der angegebenen Gattung bekannt, der neben einer Düse zur Erzeugung eines sich in einzelne Farbtröpfchen zerlegenden Farbstrahls, einer Elektrode zur Aufladung der einzelnen Farbtröpfchen in Abhängigkeit von zugeführten Drucksignalen und einer Ablenkelektrode für die aufgeladenen Farbtröpfchen noch eine auf einem vorgegebenen elektrischen Potential gehaltene Fördereinrichtung für einen die aufgeladenen Farbtröpfchen empfangenen Aufzeichnungsträger enthält. Dabei wird der Aufzeichnungsträger um eine Walze geführt, die durch eine Batterie auf einem Potential gehalten wird, das höher als das Potential einer zwischen Ablenkelektrode und Aufzeichnungsträger angeordneten Beschleunigungselektrode ist. An der Walze liegt also ständig ein hohes Gleichspannungspotential gegenüber dem Tintenstrahlerzeuger. Über die Funktion des hohen Gleichspannungspotentials werden keine näheren Angaben gemacht. Offensichtlich soll dieses Gleichspannungspotential noch zu einer zusätzlichen Beschleunigung der aufgeladenen Farbtröpfchen führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Farbstrahldrucker der angegebenen Gattung zu schaffen, bei dem jedes einzelne, aufgeladene Farbtröpfchen mit hoher Genauigkeit die zugehörige Stelle des Aufzeichnungsträgers, insbesondere Papier, erreicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Zweckmäßige Ausführungsformen werden durch die Merkmale der Unteransprüche definiert.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen darauf, daß im Bereich des Aufzeichnungsträgers nun definierte elektrische Bedingungen vorliegen, die bei der Einstellung des Farbstrahldruckers berücksichtigt werden können und die einwandfreie Ausgestaltung der einzelnen Druckpunkte gewährleisten. Außerdem entsteht eine Anziehungskraft zwischen der Vorderkante des Aufzeichnungsträgers und der Fördereinrichtung, d. h., der Aufzeichnungsträger wird zur Fördereinrichtung hin angezogen und liegt damit satt in einer definierten Lage an der Fördereinrichtung an.
Diese Maßnahmen sind insbesondere in Verwendung mit dem üblichen Material für einen solchen Aufzeichnungsträger, nämlich Papier, wesentlich, das sich durch die Reibung zwischen seiner Oberfläche und der Oberfläche der Fördereinrichtung aufladen und damit die elektrischen Verhältnisse im Bereich der Fördereinrichtung in undefinierter Weise verändern kann, wodurch wiederum die Flugbahn der aufgeladenen Tröpfchen beeinflußt wird.
Auch Feuchtigkeitsschwankungen, die wiederum zu einer Beeinflussung der elektrischen Eigenschaften führen, können auf diese Weise kompensiert werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Darstellung einer Ausführungsform eines Farbstrahldruckers,
Fig. 2 eine Darstellung der Verteilung des elektrischen Feldes am druckenden Bereich der Fördereinrichtung für den Aufzeichnungsträger des Farbstrahldruckers nach Fig. 1,
Fig. 3A und 3B eine Längs- und Querschnitt-Darstellung der Korona-Aufladungseinrichtung des Farbstrahldruckers nach Fig. 1,
Fig. 4 im vergrößerten Maßstab einen Schnitt durch einen Teil einer dielektrischen Trommel einer weiteren Ausführungsform eines Farbstrahldruckers,
Fig. 5 im vergrößerten Maßstab einen Schnitt durch einen Teil einer Abwandlung dieser Ausführungsform,
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Farbstrahldruckers,
Fig. 7 im vergrößerten Maßstab einen Schnitt durch den Aufladungsbereich des Farbstrahldruckers nach Fig. 6,
Fig. 8 ein Diagramm zur Erläuterung der Verteilung des elektrischen Oberflächenpotentials an der Fördereinrichtung für das Aufzeichnungspapier beim Farbstrahldrucker nach den Fig. 6 und 7,
Fig. 9 im vergrößerten Maßstab einen Schnitt durch eine Abwandlung dieser Ausführungsform,
Fig. 10 eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Farbstrahldruckers,
Fig. 11 im vergrößerten Maßstab einen Schnitt durch eine Abwandlung dieser Ausführungsform, und
Fig. 12 im vergrößerten Maßstab einen Schnitt durch eine weitere Abwandlung dieser Ausführungsform.
In Fig. 1 ist schematisch der Gesamtaufbau einer Ausführungsform eines Farbstrahldruckers dargestellt. Dieser Farbstrahldrucker weist eine Druckpumpe 1 für die Farbe, einen Farbausstoßkopf 2, eine Aufladungselektrode 3, Ablenkelektroden 4 a und 4 b, eine den Ablenkelektroden zugeordnete elektrische Spannungsquelle 5, einen Auffänger 6, für die nicht benutzte Farbe, ein Blatt Aufzeichnungspapier 7, eine Aufzeichnungspapier-Fördertrommel 8, zwei Blattzuführrollen 9, zwei Blattaustragrollen 10 sowie eine Trennklaue 11 auf, durch die das Aufzeichnungspapier 7 von der Aufzeichnungspapier-Fördertrommel 8 getrennt wird.
Bekanntlich wird Farbe in dem Farbausstoßkopf 2 durch die Pumpe 1 unter Druck gesetzt, über eine Düse des Farbausstoßkopfes ausgestoßen und in der Aufladungs-Elektrode 3 entsprechend dem Drucksignal zeitlich richtig geladen, wenn der ausgestoßene Farbstrahl in Farbtröpfchen unterteilt wird; diese geladenen Farbtröpfchen werden dann durch die Ablenkelektroden 4 a und 4 b entsprechend der Ladungsmenge auf den Farbtröpfchen abgelenkt und geben die Bildinformation auf dem Aufzeichnungspapier 7 wieder.
Für einen solchen Farbstrahldrucker gilt folgendes: Je größer die Ladungsmenge auf den geladenen Farbtröpfchen ist, umso größer ist die Ablenkstrecke, und umso länger ist die Flugstrecke der geladenen Farbtröpfchen von der Ausstoßdüse zu dem Aufzeichnungspapier 7. Da folglich die Fluggeschwindigkeit der geladenen Farbtröpfchen im Augenblick des Auftreffens auf das Aufzeichnungspapier 7 bei einer größeren Flugstrecke kleiner wird, wird auch der Durchmesser des auf dem Aufzeichnungspapier 7 ausgebildeten Punktes kleiner, was eine Verzerrung des gedruckten Bildes zur Folge hat.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform kann dieser Nachteil beseitigt werden. Dazu sind in der Nähe des Umfangs der dielektrischen Trommel 8 eine Korona-Aufladungs-Einrichtung 13 mit einer Gleichstromquelle 12, eine Ladungssteuerschaltung 16, eine Öffnungen aufweisende Platte 17 sowie eine Entladungseinrichtung 15 mit einer Wechselstromquelle 14 angeordnet. Die Oberfläche der dielektrischen Trommel 8 wird intermittierend entgegengesetzt zu der Ladungspolarität der geladenen Farbtröpfchen geladen. Dabei werden streifenförmige Flächenbereiche gleichförmig geladen, wobei zwischen diesen streifenförmigen Flächenbereichen bestimmte streifenförmige Flächen ungeladen gelassen werden, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Gemäß Fig. 2 ist die elektrisch leitende Schicht 8 a der dielektrischen Trommel 8 gleichförmig auf ein dielektrisches Material 8 b aufgebracht oder aufgedampft. Wenn die Farbtröpfchen positiv geladen sind, wird die Oberfläche der dielektrischen Trommel 8 streifenförmig negativ geladen; an der isolierten Trommel 8 werden (siehe Fig. 2) ein elektrisches Beschleunigungsfeld F _A zum Beschleunigen der geladenen Farbtröpfchen und ein elektrisches Haltefeld F _B zum elektrostatischen Fixieren des Aufzeichnungspapiers 7 ausgebildet.
In Fig. 3(A) und 3(B) sind in der Platte 17 ausgebildete Öffnungen 17 a, ein Koronadraht 18 und eine Abschirmelektrode 19 dargestellt, welche den Koronadraht 18 umgibt. Ein von dem Koronadraht 18 abgegebenes Ion wird durch die Öffnungen 17 a zu der Trommel 8 hin ausgerichtet, indem das elektrische Potential an der mit den Öffnungen 17 a versehenen Platte 17 a gesteuert wird; die Oberfläche der dielektrischen Schicht 8 b wird negativ geladen, wie in Fig. 3(A) dargestellt ist. Die Ladung auf der dielektrischen Trommel wird durch die Entladungseinrichtung 15 abgebaut, nachdem die Oberfläche des Aufzeichnungspapiers 7 durchgelaufen ist; an der Aufladungseinrichtung 13 wird sie wieder geladen.
Wie oben beschrieben, gilt für einen elektrostatischen Farbstrahldrucker: Je größer die Ladungsmenge auf den Farbtröpfchen ist, umso größer wird die Ablenkung bzw. die Ablenkstrecke; daher ist die Fluggeschwindigkeit zum Zeitpunkt des Auftreffens auf das Aufzeichnungspapier umso kleiner. Folglich wird der Durchmesser der auf das Aufzeichnungspapier 7 gedruckten Punkte klein. Wenn die obere Fläche der dielektrischen Trommel 8 entgegengesetzt zu der Ladungspolarität der geladenen Farbtröpfchen geladen ist, wird die Ladungsmenge auf den geladenen Farbtröpfchen umso größer, je höher die geladenen Farbtröpfchen beschleunigt sind. Folglich sind die Geschwindigkeiten aller Farbtröpfchen im Zeitpunkt des Auftreffens auf das Aufzeichnungspapier beinahe gleich, und das gedruckte Bild kann ohne eine Verzerrung wiedergegeben werden. Wenn ein streifenförmiges elektrisches Feldmuster zwischen dem Aufzeichnungspapier 7 und der isolierten Trommel 8 ausgebildet ist, wird der Differentialwert des elektrischen Feldes (grad E ²) größer; daher wird das Aufzeichnungspapier 7 elektrostatisch fest an der isolierten Trommel 8 gehalten. Da ferner die elektrische Kapazität zwischen dem Aufzeichnungspapier 7 und der dielektrischen Trommel 8 groß wird, wird das durch Reibungsladung hervorgerufene elektrische Potential klein; folglich kann die durch Reibungsladung hervorgerufene Verzerrung des gedruckten Bildes beseitigt werden.
In Fig. 4 und 5 sind Schnittansichten einer weiteren Ausführungsform sowie deren Abwandlung dargestellt, um insbesondere das Lösen des vorderen Randes des Aufzeichnungspapiers 7 von der dielektrischen Trommel 8 zu verhindern.
Dabei ist eine elektrisch leitende Schicht 8 a streifenweise mit dem dielektrischen Material 8 b beschichtet, z. B. bedampft, wobei dessen Oberfläche gleichförmig und positiv für den Fall geladen ist, daß die Farbtröpfchen negativ geladen sind. Wie aus Fig. 4 zu ersehen, ist der Abstand a der dielektrischen Schicht 8 b&min; in dem Teil, der dem vorderen Rand des Aufzeichnungspapiers 7 gegenüberliegt, kleiner als der Abstand b der Schicht 8 b&min; in den anderen Teilen, so daß die Anziehungskraft zwischen der dielektrischen Trommel 8 und dem vorderen Rand des Aufzeichnungspapiers 7 größer wird. Wenn folglich der vordere Rand des Aufzeichnungspapiers 7 fest an der dielektrischen Trommel 8 haftet, kann das Lösen des Aufzeichnungspapiers von der dielektrischen Trommel verhindert werden.
Wenn bei der in Fig. 5 dargestellten Abwandlung die aufgebrachte oder aufgedampfte dielektrische Schicht 8 b&min; in dem Bereich dicker ist, an welchem der vordere Rand des Aufzeichnungspapiers 7 in Anlage kommt, ist die elektrostatische Kapazität zwischen der Oberfläche der dielektrischen Schicht 8 b&min; und der elektrisch leitenden Schicht 8 a kleiner; daher wird das elektrische Umfangspotential höher, so daß die Anziehungskraft zwischen der Trommel 8 und dem vorderen Rand des Aufzeichnungspapiers 7 ebenfalls größer wird. Wie oben beschrieben, kann das Lösen oder Trennen des Aufzeichnungspapiers 7 von der dielektrischen Trommel dadurch verhindert werden, daß der Differentialwert des elektrischen Feldes an dem vorderen Rand des Aufzeichnungspapiers 7 vergrößert wird und/oder die Dichte des elektrischen Felds erhöht wird. Wenn jedoch deren Dichte stark erhöht wird, kann das elektrische Feld einen Einfluß auf die fliegenden Farbtröpfchen haben. In diesem Fall ist es besser, das Drucken im Bereich nahe bei dem vorderen Rand des Aufzeichnungspapiers 7 zu vermeiden.
In Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt. Hierbei wird das Aufzeichnungspapier 7 fest an der dielektrischen Trommel 8 gehalten, um das Trennen oder Lösen des Aufzeichnungspapiers 7 von der dielektrischen Trommel 8 zu verhindern. In dem Drucker sind zusätzlich eine Gleichstromquelle 20 und ein Koronalader 21 vorgesehen, um das Aufzeichnungspapier 7 entgegengesetzt zu der Ladungspolarität auf der dielektrischen Trommel 8 zu laden und das Aufzeichnungspapier 7 an der dielektrischen Trommel 8 durch die zwischen ihnen wirkende Anziehungskraft fest in Anlage zu halten.
In Fig. 7 ist ein Koronalader 21 im einzelnen dargestellt. Hierbei ist die elektrisch leitende Schicht 8 a der dielektrischen Trommel 8 gleichförmig mit dem dielektrischen Material 8 b beschichtet, nämlich bedampft; die obere Fläche des dielektrischen Materials 8 b ist mittels der Aufladungseinrichtung 13 entgegengesetzt zu der Ladungspolarität der Farbtröpfchen streifenförmig geladen. Folglich wird das Aufzeichnungspapier 7 durch das intermittierende elektrische Feld an die dielektrische Trommel 8 gezogen. Da das Aufzeichnungspapier 7 durch den Koronalader 21 entgegengesetzt zu der Ladungspolarität auf der geladenen dielektrischen Trommel 8 geladen ist, wird das Aufzeichnungspapier 7 durch die Anziehungskraft fest an der dielektrischen Trommel 8 gehalten, so daß das Lösen des Aufzeichnungspapiers 7 von der dielektrischen Trommel 8 wirksam verhindert werden kann.
In Fig. 8 ist ein Diagramm zur Erläuterung der elektrischen Oberflächenpotential-Verteilung dargestellt, wobei die Kurve A die elektrische Oberflächenpotential-Verteilung an der dielektrischen Trommel 8 vor dem Zuführen des Aufzeichnungspapiers 7 und die Kurve B die elektrische Oberflächenpotential-Verteilung auf dem Aufzeichnungspapier 7 zeigt, auf welches durch elektrisches Laden Koronaionen aufgebracht sind.
Wie aus Fig. 8 zu ersehen, wird ein elektrisches Streufeld annähernd durch Laden des Aufzeichnungspapiers 7 ausgeglichen; gleichzeitig wird ein nicht gleichförmiges elektrisches Feld auf der elektrischen Trommel in dem Bereich, welcher mit dem Aufzeichnungspapier 7 in Anlage kommt, gemildert.
In Fig. 9 ist eine Abwandlung dieser Ausführungsform dargestellt. Dabei ist die Oberfläche der elektrisch leitenden Schicht 8 a streifenförmig mit dem dielektrischen Material 8 b&min; beschichtet, nämlich bedampft. Die auf diese Weise aufgebrachten oder aufgedampften dielektrischen Schichten werden gleichförmig geladen. Dadurch kann der Aufbau der Aufladungseinrichtung vereinfacht werden.
In Fig. 10 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt. Dabei sind eine elastische Rolle 22 und eine Feder 23 vorgesehen, durch welche das Aufzeichnungspapier 7 mit einem bestimmten Druck gegen die dielektrische Trommel 8 gepreßt wird, wodurch das Lösen des Aufzeichnungspapiers 7 von der dielektrischen Trommel verhindert werden kann.
In Fig. 11 ist eine Abwandlung dieser Ausführungsform dargestellt. Hierbei ist die Oberfläche der elektrisch leitenden Schicht 8 a gleichförmig mit dem dielektrischen Material 8 b beschichtet, nämlich bedampft; das dielektrische Material wird streifenförmig mittels der Aufladungseinrichtung 13 entgegengesetzt zu der Ladungspolarität auf den geladenen Farbtröpfchen geladen. Wenn folglich die elastische Rolle 22 mit einem bestimmten Druck gegen das Aufzeichnungspapier 7 drückt, wird das Aufzeichnungspapier 7 zwangsläufig in das vorerwähnte nicht gleichförmige elektrische Feld gebracht und durch dieses nicht gleichförmige elektrische Feld fest an der dielektrischen Trommel 8 gehalten, selbst wenn das Aufzeichnungspapier 7 Falten u. ä. aufweist. Wenn das Aufzeichnungspapier 7 nur einmal festgeklemmt wird, wird es durch das nicht gleichförmige elektrische Feld festgehalten. Wenn, wie in Fig. 11 dargestellt, eine Spannung durch die Gleichstromquelle 24 zwischen die elastische Rolle 18 und die dielektrische Trommel angelegt wird, wird das nicht gleichförmige elektrische Feld zwischen dem Aufzeichnungspapier 7 und der dielektrischen Trommel 8 größer, so daß das Aufzeichnungspapier 7 noch wirksamer an der dielektrischen Trommel gehalten wird.
In Fig. 12 ist eine weitere Abwandlung dieser Ausführungsform dargestellt. Dabei weist die dielektrische Trommel 8 die elektrisch leitende Schicht 8 a und die dielektrische Schicht 8 b&min; auf, welche durch Beschichten oder Aufdampfen intermittierend, also streifenförmig auf der elektrisch leitenden Schicht 8 a aufgebracht und gleichförmig geladen ist. Das Aufzeichnungspapier 7 wird durch die elastische Rolle 18 mit einem bestimmten Druck zu dem auf diese Weise ausgebildeten, nicht gleichförmigen elektrischen Feld gedrückt.

Claims

1. Farbstrahldrucker

a) mit einer Düse zur Erzeugung eines sich in einzelne Farbtröpfchen zerlegenden Farbstrahls,

b) mit einer Elektrode zur Aufladung der einzelnen Farbtröpfchen in Abhängigkeit von zugeführten Drucksignalen,

c) mit einer Ablenkelektrode für die aufgeladenen Farbtröpfchen, und

d) mit einer auf einem vorgegebenen elektrischen Potential gehaltenen Fördereinrichtung für einen die aufgeladenen Farbtröpfchen empfangenden Aufzeichnungsträger,

gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

e) die Fördereinrichtung (8, 8&min;) weist ein elektrisch leitfähiges Substrat (8 a) auf, auf dem eine dielektrische Schicht (8 b, 8 b&min;) angeordnet ist;

f) in der Nähe der Fördereinrichtung (8, 8&min;) ist eine durch eine Wechselstromquelle (14) gespeiste Entladungseinrichtung (15) angeordnet; und

g) eine Korona-Aufladungseinrichtung (13) lädt die Oberfläche der Fördereinrichtung (8, 8&min;) in streifenförmigen Bereichen mit einer Polarität auf, die entgegengesetzt zu der Polarität der aufgeladenen Farbtröpfchen ist, wobei sich zwischen den aufgeladenen, streifenförmigen Bereichen ungeladene streifenförmige Bereiche befinden.

2. Farbstrahldrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung als drehbare Trommel (8) ausgebildet ist.

3. Farbstrahldrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung als umlaufendes Endlosband (8&min; ) ausgebildet ist.

4. Farbstrahldrucker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Schicht (8 b, 8 b&min;) in Streifenform auf dem elektrisch leitfähigen Substrat (8 a) ausgebildet ist.

5. Farbstrahldrucker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Aufladung der streifenförmigen Bereiche der Oberfläche der Fördereinrichtung (8, 8&min;) in dem Teil der dielektrischen Schicht (8 b, 8 b&min;) stark ändert, an dem der Vorderrand des Aufzeichnungsträgers (7) in Anlage kommt.

6. Farbstrahldrucker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände zwischen den geladenen, streifenförmigen Bereichen in dem Teil der dielektrischen Schicht (8 b, 8 b&min;) kleiner sind, an dem der Vorderrand des Aufzeichnungsträgers (7) in Anlage kommt.

7. Farbstrahldrucker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Schicht (8 b&min;) in dem Teil dicker ist, an dem der Vorderrand des Aufzeichnungsträgers (7) in Anlage kommt.

8. Farbstrahldrucker nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Korona-Aufladungseinrichtung (13) für die Aufladung des Aufzeichnungsträgers (7) an der Stelle angeordnet ist, an der der Vorderrand des Aufzeichnungsträgers (7) in Anlage an die dielektrische Schicht (8 b&min;) kommt.

9. Farbstrahldrucker nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine elastische Andruckrolle (22) an der Stelle der dielektrischen Schicht (8 b) angeordnet ist, an der der Vorderrand des Aufzeichnungsträgers (7) in Anlage kommt.

10. Farbstrahldrucker nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Fördereinrichtung (8) und der elastischen Andruckrolle (22) ein elektrisches Feld ausgebildet ist.