DE3110260C2 - Farbstrahldrucker - Google Patents

Abstract

In einem elektrostatischen Farbstrahldrucker, welcher sogenannte "Schutz- oder Sicherheitströpfchen" zwischen geladenen Tröpfchen beläßt, ist eine elektronische Schaltung vorgesehen, welche ladungsfreigebende oder -steuernde Signale erzeugt, entsprechend welchen Schutz- oder Sicherheitströpfchen geladen werden. Wenn ein Synchronisiersignal erzeugt wird, welches die Drehbewegung einer Drehtrommel in Verbindung mit einem Drucksignal synchronisiert, wird durch eines der ladungssteuernden Signale, welches zeitlich entsprechend gesteuert ist, um ein Farbtröpfchen zu laden, dieses Farbtröpfchen geladen. Im Vergleich zu den herkömmlichen Ausführungen kann eine Farbpunktverschiebung oder Versetzung infolge einer falschen oder nicht richtigen Synchronisierung, zu der es aufgrund von Drehzahländerungen der Drehtrommel kommen kann, feiner korrigiert werden. Außerdem kann eine Farbpunktverschiebung oder Versetzung genauer durch Steuern der Ladung auf einem Farbtröpfchen mittels Impulsen gesteuert werden, deren Perioden bezüglich der der Synchronisiersignale geteilt sind und welche mit Hilfe der Synchronisiersignale synchronisiert werden.

Description

gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

h) mit dem Ausgang des ersten Frequenzteilers (22) ist ein zweiter Frequenzteiler (27) verbunden, der die Ausgangssignale des ersten Frequenzteilers (22) in mehrere Folgen von Aufladungs-Freigabesignalen (a, υ, c) aufteilt und auf eine Synchronisationssc-haltung (29) gibt, wobei die Anzahl der Folgen gleich ist der Zahl der zwischen zwei zum Drucken verwendbaren Tröpfchen eingefügten Schutztröpfchen +1;

i) die Synchronisationsschaltung (29) wählt die Folge von Aufladungs-Freigabesignalen (a. b, c) aus, die mit durch die Bewegung eines Aufzeichnungsträgers (9) ausgelösten Impulsen (d) synchron ist und gibt diese Folge auf eine Aufladungs-Steuerschaltung (30), der auch die Ausgangssignale des ersten Frequenzteilers (22) und die Bildsignale zugeführt sind; und

j) die Aufladungs-Steuerschaltung (30) bildet aus den Impulsen der ausgewählten Folge und den Bildsignalen die Ladeimpulse (f).

2. Farbstrahldrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Frequenzteiler (27) drei Folgen von Aufladungs-Freigabesignalen (a, b. c) erzeugt.

3. Farbstrahldrucker nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufzeichnungsträger durch eine drehbare Trommel (9) gebildet wird, und daß der Impuls (d) für jede Umdrehung der Trommel (9) erzeugt wird.

Die Erfindung betrifft einen Farbstrahldrucker nach dem Oberbegriff des Anspruches I.

Ein derartiger Farbstrahldrucker ist aus der DE-OS 21 477 bekannt. Dieser bekannte Farbstrahidrucker weist eine periodisch angesteuerte Düse zur Erzeugung eines Farbtröpfchenstrahls, ferner eine Einrichtung zur Aufladung vorgegebener Tröpfchen des Strahls in Abhängigkeit von Bildsignalen, eine Einrichtung zur Ablenkung der aufgeladenen Tröpfchen auf einen bewegli-

chen Aufzeichnungsträger in Form von Ablenkplatten auf, die die aufgeladenen Tröpfchen auf den Aufzeichnungsträger richten, ferner einen Auffänger für die nicht aufgeladenen Tröpfchen, einen TaktimpuIsgeL^rator sowie einen Frequenzteiler auf, dessen Ausgangssignale

einerseits eine Pumpe und andererseits nach Verarbeitung entsprechend den Bildsignalen die Aufladungseinrichtung ansteuern. Bei diesem bekannten Farbstrahldrucker befinden sich zwischen den eigentlichen, aufgeladenen und auf den Aufzeichnungsträger auftreffenden Drucktröpfchen sogenannte Schutztröpfchen, die nicht für die Aufzeichnung verwendet werden, sondern auf den Auffänger fallen. Diese Schutztröpfchen dienen u. a. dazu, die geladenen Aufzeichnungströpfchen voneinander zu trennen und dadurch eine Wechselwirkung der Ladungen der Aufzeichnungströpfchen aufeinander zu vermeiden, die sonst zu einer Verzerrung des Bildpunktes führen würden. Die Verwendung solcher Schutztröpfchen führt dazu, daß sich die Zahl der für die eigentliche Aufzeichnung zur Verfügung stehenden

Tröpfchen verringert. Befinden sich beispielsweise zwischen zwei benachbarten, geladenen Aufzeichnungströpfchen zwei Schutztröpfchen, so muß die Aufladungseinrichtung mit einer Frequenz angesteuert werden, die nur noch ein Drittel der Frequenz der Taktimpulse beträgt, damit nur noch jedes dritte Farbtröpfchen aufgeladen wird bzw.zum Drucken verwendet wird.

Diese Verringerung der Aufladungs- bzw. Aufzeichnungsfrequenz läuft jedoch dem Bestreben entgegen, die Differenz zwischen dem Synchrcnisationssignal und der Erzeugung des Farbtropfens zu verringern, denn in diesem Zusammenhang wird eine Erhöhung der Aufladungsfrequenz angestrebt, um die Fehler bei der Erzeugung der Aufzeichnungströpfchen ar einer bestimmten Stelle zu verringern.

Aus der DE-OS 26 23 768 ist ein Verfahren zur Wiedergabe von Halbtonbildern mit einem Tintenstrahlschreiber bekannt, der diskrete Tröpfchen gemäß einem Punktraster auf einen Aufzeichnungsträger richtet, wobei die geforderte Schwärzung durch Niederschlag ciner entsprechenden Tröpfchenzahl in den einzelnen Rasterpunkten angenähert wird. Um an den einzelnen Rasterpunkten eine bessere Annäherung an die logariihmische Schwärzungskurve zu erzielen, werden gemäß diesem bekannten Verfahren die Rasterpunkte zu Matrixzellen zusammengefaßt und es wird die Zahl der in einem Rasterpunkt einer Matrixzelle niedergeschlagenen Tröpfchen selektiv derart um ein Tröpfchen vermehrt oder vermindert, daß sich eine bessere Annäherung an die Schwärzungskurve ergibt.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, einen Farbstrahidrucker nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 derart zu verbessern, daß bei schnell bewegtem Aufzeichnungsträger die aufgeladenen, zum Drucken verwendeten Tröpfchen genau mit der Bewegung des Aufzeichnungsträgers synchronisiert werden können.

Diese Aufgabe wird durch die im KennzeichnungUeil des Anspruches I angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die vorliegende Erfindung wird insbesondere der Vorteil erreicht, daß mit Hilfe von zwei Frequenzteilern drei Impulsfolgen erzeugt werden, deren Phase zueinander um eine Periode verschoben ist. Diese Impulsfolgen werden nacheinander zusammen mit einem

Synchronisationsimpuls von einem Codierer, der beispielsweise über die Drehung eines drehbar angeordneten Aufzeichnungsträgers (Trommel) angesteuert wird, auf eine Synchronisationsschaltung gegeben, die ein entsprechendes Synchronisaiionsausgangssignal erzeugt. Die Steuerschaltung empfängt zusammen mit den Bildsignalen und dem eigentlichen Aufladungssignal von einer Impulsaufbereitungsschaltung diese Synchronisationssigns'.t der Synchronisationsschaltung, um einen entsprechenden, mit den Vorderflanken der Synchronisationssignale von dem Codierer synchronisierten Aufladungsimpuls zu erzeugen. Dadurch werden für die Aufladung nur solche Tröpfchen ausgewählt, die sich nahe bei den Synchronisationssignalen befinden, wodurch die oben erwähnten Fehler bei der räumlichen Ausrichtung der Aufzeichnungströpfchen stark verringert werden.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Im folgenden wird die Erfindung anhand von Auxführungsbeispieien unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht eines Farbstrahldruckers, bei welchem die Erfindung angewendet wird;

F i g. 2 ein elektrisches Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig.3 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der in Fi g. 2 dargestellten Ausführungsform-

Fig.4 ein Schallbild einer Frequenzteilerschaltung und eine Synchronisierschaltung, die in Fig.2 dargestellt sind;

Fig.5A und B Darstellungen zur Erläuterung der Unterschiede zu einer herkömmlichen Ausführungsform, und

F i g. 6 ein Schaltbild einer Frequenzteilerschaltung, einer Synchronisierschaltung und einer Ladesteuerschaltung, welche in F i g. 2 dargestellt sind.

In Fig. 1 ist schemalisch ein Farbstrahldrucker dargestellt, bei welchem die Erfindung angewendet wird. Der Farbslrahldrucker weist einen Farbtröpfchengeneraior oder einen Farbstrahlkopf-Hauptteil 1 mit einer Düse 2 und piezoelektrischen Kristallen 3, die an gegenüberliegenden Wandungen des Farbtröpfchengenerators 1 angebracht sind, einen eine analoge modulierte Ladiingsspannung erzeugenden Generator 4, eine Ladeelektrode 5, eine Ladungsfühlelektrode 6, ein Paar Ablenkplatten 7a und 7b, einen Auffänger 8, eine drehbare Trommel 9, einen Farbbehälter 10, einen Farbfilter II. eine Pumpe 12 und ein Regulierventil 13 auf. Bekanntlich v/ird in dem Farbtröpfchengenerator 1 ein fortlaufender Farbstrahl 14 unter Druck gesetzt, erregt und über die Düse 2 abgegeben, wobei der Farbstrahl in der Ladeelektrode 5 wiederum in eine Anzahl Farbtröpfchen aufgeteilt wird. Entsprechend den Ladesignalcn von dem Ladespannungsgenerator 4 lädt die Ladeelektrode 5 selektiv die Farbtröpfchen. Das geladene Farbströpfchen 15 fliegt dann durch die Ladungsfühlelektrode 6 zu den Ablenkplatten 7a und 7b und wird in dem elektrischen Feld zwischen den Ablenkplatten 7a und 7b um einen zu seiner Ladung proportionalen Wert abgelenkt, so daß es zu einer vorbestimmten Stelle auf dein Aufzeichnungspapier auf der drehbaren Trommel 9 abgelenkt wird. Durch Wiederholen dieses Schrittes wird in elektronischer Form gespeicherte Information auf dem Auf/eiohrungspiipier auf der Trommel 9 wie· dcrgcgcben. Die ungeladenen Farbtröpfchen 16 werden nicht abgelenkt und wenden folglich durch den Auffängcr8 cingefangen und in dem Farbbehälter 10 für einen Wiederumlauf gesammelt.

In Fig.2 ist ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Ein Taktimpulsgenerator 21 erzeugt Taktimpulse mit einer Frequenz, die beispielsweise acht mal so hoch wie die Erregungsfrequenz ist, weiche an die piezoelektrischen Kristalle 3 an dem Farbtröpfchengenerator 1 (siehe F i g. 1) angelegt wird. Ein erster Frequenzteiler 22 teilt die Frequenz der Taktimpulse auf V₈. Er erzeugt eine Impulsreihe, deren Frequenz '/« der Frequenz der Taktimpulse ist, und deren Impulsdauer gleich der der Taktimpulse ist. Die Ausgangsimpulse des ersten Frequenzteilers 22 werden an eine Phasenverschiebungsschaltung 23 in der Weise angelegt, daß jeder Impuls um einen Wert verschoben wird, der seiner Impulsdauer entspricht. Weiterhin wird das Ausgangssignal der Ladungsfühlelektrode 6 über einen Verstärker 25 an die Phasenverschiebungsschaltung 23 angelegt Entsprechend diesem Ausgangssignal wählt die Phasenverschiebungsschaltung 23 eine Phase aus, die bei jeder Auftei'-iig des Farbstrahls 14 in Farbtröpfchen zeitlich genau gesteuert ist. Der Ausgang der Phasenverschiebungsschaltung 23 wird über einen Verstärker 24 an die piezoelektrischen Kristalle 3 angelegt.

Die Phase des Erregungssignals, welches, wie beschrieben, bei jeder Aufteilung bzw. Unterbrechung des Farbstrahls 14 zeitlich gesteuert wird, wird folgendermaßen festgelegt. Der Ausgang des ersten Frequenzteilers 22 wird auch an eine Signal-Aufbe-eitungsschaltung 26 angelegt, welche auch das Steuersignal zum Steuern einer Aufladungssteuerschaltung 30 erzeugt, die an Digitalzeichen bildende, elektronische Schaltungen angekoppelt ist. Durch die Aufladungssteuerschaitung 30 wird wiederum das Ladesignal über einen Verstärker 31 an die Ladeelektrode 5 angelegt. Inzwischen wird die Phasenverschiebungsschaluing 23 in der Weise gesteuert, daß jedes Erregungssignal um erne Periode von V₈ verschoben wird, bis ein Farbtröpfchen geladen ist. und wenn die Ladungsfühlelektrode 6 ein geladenes Farbtröpfchen feststellt, wird die Phasenverschiebungsschaltung 23 deaktiviert oder verriegelt, so daß die piezoelektrischen Kristalle 3 durch die Erregungssignale erregt werden, deren Phase verriegelt und damit starr ist. Folglich können die Farbtröpfchen mit einer optimalen Erregungsphase geladen werden.

Auch bei einem herkömmlichen Farbstrahldrucker sind zwischen den geladenen Farbtröpfchen sogenannte »Schutz- oder Sicherheitströpfchen« belassen, die zu dem Auffänger 8 gelangen. Durch das Entfernen dieser Schutztröpfchen am Auffänger wird die Anzahl der Farbtröpfchen, die für ein Drucken zur Verfügung steht, natürlich verringert. Wenn beispielsweise zwei Schutztröp'chen zwischen den geladenen Farbtröpfchen belassen werden, wird die Ladefrequenz ein Drittel (¹A) der Erregungsfrequenz. Um zwei Schutz- bzw. Sicherheitströpfchen zu belassen, wird die Frequenz der aufbereiteten Impulse auf 'Λ herabgesetzt, so daß sie in einer kontinuierlichen Farbtröpfchenfolge oder einem entsprechenden -strom in einem Intervall von zwei Farbtröpfchen geladen werden. Wenn die Abgabe eines Farbtröpfchens zu Beginn des Druckvorgangs genau mit dem Ladezeitpunkt synchronisiert wird, kommt es zu keiner Farbtröpfchen-Verschiebung oder -Versetzung. Wegen Änderungen und Schwankungen in der Drehbewegung der drehbaren Trommel und auch aus anderen Gründen ist es nicht zu erreichen, daß zu Beginn eines Druckvorgangs der Zeitpunkt genau bezüglich des Ladezeitpunkts synchronisiert wird, wie vorste-

hend ausgeführt ist. Folglich hat dies meistens eine Versetzung oder Verschiebung um einen Punkt zur Folge.

Gemäß der Erfindung kann eine derartige Verschiebung oder Versetzung vermieden werden, die eine Verzerrung des gedruckten Bildes zur Folge hat. In Fi g. 2 wird die Frequenz der aufbereiteten Impulse von der Schaltung 26 durch eine Frequenzteilerschaltung 27 beispielsweise auf '/i herabgeteilt. Die Frequenzteilerschaltung gibt Aufladungsfreigabesignale a. b und c, die in Fig.3 in den Zeilen ;i bis c dargestellt sind, an eine Synchronisationsschaltung 29 ab. Inzwischen erzeugt ein Kodierer 28 einen Impuls, der einer Anfangs- oder ersten Umdrehung der drehbaren Trommel 9 entspricht, wie in Zeile d in Fig.3 dargestellt ist; dieser Impuls wird als das »Druckstart«-Signal bezeichnet. Entsprechend diesem Druckstartsignal und den Aufladungs-Freigabesignalen a bis c-des zweiten Frequenzteilers 27 gibt die Syrichronisationsschaltung 29 an die Ladungssteuerschaltung das Aufladungsfreigabesignal a, das mit der Ladezeit synchronisiert wird. Die Ladungssteuerschaltung 30 verarbeitet dann das Aufladungsfreigabesignal a und das bildschaffende Signal, um so das Ladesignal oder einen entsprechenden Kode, wie in Zeile /"in F i g. 3 dargestellt ist. über den Verstärker 31 an die Ladeelektrode 5 anzulegen.

In Fig.4 sind der zweite Frequenzteiler 27 und die Synchronisationsschaltung 29, welche D-Flip-Flops aufweisen, dargestellt. Wie vorstehend ausgeführt, wird durch die D-Flip-Flops 27C und 276 in dem zweiten Frequenzteiler 27 die Frequenz der aufbereiteten Impulse geteilt, um die Aufladungsfreigabe-Impulse a bis c zu erzeugen. Diese Impulse a bis c werden an D-Flip-Flops 29a bis 29c synchron mit der Rückflanke des invertierten Druckstartimpulses c/als Impulse angelegt, so daß einer der Aufladungsfreigabe-Impulse, welcher zu dem Ladezeitpunkt synchron ist an die Ladesteuerschaltung 30 angelegt wird.

Folglich wird gemäß der Erfindung ein Farbtröpfchen, dessen Ausbildung zeitlich am nächsten bei der Erzeugung des Druckstartimpulses d liegt, zum Drukken verwendet. Infolgedessen kann beispielsweise bei dem Farbstrahldrucker, bei welchem zwei Schutztröpfchen belassen werden, eine Verschiebung oder Versetzung im Vergleich zu den herkömmlichen Ausführungsformen auf '¹Ii verringert werden. Wenn die Erregung erhöht wird, kann die Verschiebung oder Versetzung noch weiter verringert werden.

In F i g. 6 sind im einzelnen der zweite Frequenzteiler 27, die Synchronisationsschaltung 29 und die Ladesteuerschaltung 30 dargestellt. Wie Vorstehend ausgeführt, wird die Frequenz eines aufbereiteten Impulses durch den zweiten Frequenzteiler 27. der D-Flip-Flops aufweist, frequenzgeteilt, so daß die Aufladungsfreigabe-Impulse a bis c an die Synchronisationsschaltung 29 angelegt werden. Inzwischen ist der Kodierimpuls in Impulse aufgeteilt, deren Frequenz dreimal so hoch ist wie die der Ladeimpulse (siehe Zeile /in Fig.3) und die folglich gleich der Erregungsfrequenz ist. Entsprechend einem der Aufladungsfreigabe-Impulse a. b oder c, welcher bezüglich der Vorderflanke des aufgeteilten Impulses synchronisiert ist. werden die bildschaffenden Signale durch ein Verknüpfungsglied 40 abgetastet und an ein Schieberegister41 angelegt, so daß der Ladeimpuls verzögert werden kann. Das Schieberegister 41 ergibt einen Ladeimpuls, welcher um ein Bit verzögert ist, an den Verstärker 31 ab. Das Ladeintervall soll nunmehr 3 λ sein (siehe F i g. 5A). Dann liegt der normale Ladeimpuls an einem Verknüpfungsglied 44 an. Wenn sich jedoch das Ladeintervall auf 4 λ ändert (siehe Fig. 5A), clnnn liegt der Ladeinipuls an einem Verknüpfungsglied 45 an. so daß die Verstärkung des Vcrsiarkers 31 in der Weise gesteuert wird, daß eine korrigierte Ladespannung angelegt werden kann. Folglich ist die Farbpunkl-Auftreffstelle korrigiert.

Gemäß der Erfindung wird somit eine Synchronisierung entsprechend den Kodiererimpulsen bei einer hohen Frequenz, d. h. mit einem sehr geringen Impulsabstand erhalten, so daß nachteilige Einflüsse infolge von Änderungen in der Drehbewegung der drehbaren Trommel auf ein Minimum herabgesetzt werden können und Streifenmuster infolge Von Änderungen im Intervall bzw. Abstand zwischen den geladenen Farbtröpfchen beseitigt und folglich die Qualität des gedruckten Bildes verbessert werden kann.

Hierzu 4 BIa" Ζ**!'*Γ!H¹

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Farbstrahldrudcer

a) mit einer periodisch angesteuerten Düse zur Erzeugung eines in einzelne Farbtröpfchen zerfallenden Tröpfchenstrahls.

b) mit einer Einrichtung zur Aufladung Vorgegebener Tröpfchen des Tröpfchenstrahls in Abhängigkeit von Bildsignalen,

c) mit einer Einrichtung zur Ablenkung der aufgeladenen Tröpfchen auf einen senkrecht zur Richtung der Tröpfchen beweglichen Aufzeichnungsträger,

d) mit einem Auffänger für die nicht aufgeladenen Tröpfchen,

e) mit einem Taktimpulsgenerator,

f) mit einem ersten Frequenzteiler für die Taktimpulse, dessen Ausgangssignale einerseits die Düse und andererseits die Aufladungseinrichtung ansteuern, und

g) mit einer Verknüpfungseinrichtung zur Synchronisierung des Tröpfchenerzeugungs-Zeitpunktes mit dem Ladezeitpunkt,