DE3323822C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Farbstrahldrucker gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der JP-PS 52-42 334/1977 ist bereits ein Farbstrahldrucker bekannt, der neben einer Quelle für einen in einzelne Tröpfchen zerfallenden Farbstrahl einen Kopf aufweist und der auch eine Tröpfcheneinführeinrichtung umfaßt, um zumindest ein Schutztröpfchen zwischen benachbarte Drucktröpfchen einfügen zu können. Es ist auch eine Schutztröpfchen- Ladeeinrichtung zum selektiven Laden des Schutztröpfchens vorhanden und eine Steuereinrichtung zum Steuern der Schutztröpfchen-Ladeeinrichtung. Mit Hilfe der Schutztröpfchen-Ladeeinrichtung wird auf die Schutztröpfchen, die zwischen Drucktröpfchen eingefügt werden, eine Ladung aufgebracht, die sehr viel größer ist als die für das Drucken verwendeten Ladungen. Ein bei dieser bekannten Technik entstehendes Problem besteht darin, daß aufgrund der hohen Ladespannungen eine starke Wechselwirkung bzw. Wechselwirkungskräfte unter den Farbtröpfchen auftreten, die sich auf die Coulomb'sche Kraft zurückführen lassen, wobei Verzerrungen unvermeidlich verstärkt werden und zwar dann, wenn es sich um einen Farbstrahldrucker mit bewegbarem Kopf handelt.

Aus der DE-AS 24 28 461 ist eine Vorrichtung zur Kompensation des Einflusses der Ladung vorhergehender Tintentropfen in einem Tintenstrahldrucker bekannt, wobei wenigstens einem der Tintentropfen eine Ladung erteilt wird, die zwar proportional zur Ladung des vorhergehenden zum Drucken verwendeten Tintentropfens ist, die aber die entgegengesetzte Polarität aufweist. Durch diese Maßnahme wird eine Kompensation von Verzerrungen erreicht, die durch die Ladestufe (Ladeelektroden) eingeführt werden. Diese bekannte Maßnahme reicht aber nicht aus, um beispielsweise den Einfluß der Coulomb'schen Kräfte zwischen Schutztröpfchen (geladenen Schutztröpfchen) und zum Drucken verwendeten Tröpfchen zu kompensieren.

Aus der DE-AS 23 46 059 ist eine Kompensationsschaltung für Flüssigkeitsstrahldrucker bekannt, wobei die Kompensationsschaltung für die Kompensation des Einflusses mehrerer vorausgegangener Tintentröpfchen einen Spannungsteiler enthält mit Abgriffen, um verschiedene Kompensations- Aufladespannungen zu erzeugen. Diese bekannte Kompensationsschaltung ermöglicht eine automatische und fortlaufende Kompensation des kapazitiven Einflusses des Ablenkfeldes durch geladene Tröpfchen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen Farbstrahldrucker der angegebenen Gattung zu schaffen, bei dem zur Durchführung einer wirksameren Kompensation geringere Ladespannungen für die Schutztröpfchen verwendet werden können, ohne daß die Anziehung zwischen den zum Drucken verwendeten Tröpfchen und den Schutztröpfchen erhöht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß wird also der Ablenkbereich der Tröpfchen in zwei Teilbereiche aufgeteilt und es werden nur in dem einen der zwei Teilbereiche die Schutztröpfchen mit spezifischen Ladungen versehen.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 6.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a bis 1d schematische Darstellungen von Beispielen von Farbtröpfchenreihen, die jeweils Drucktröpfchen und Schutztröpfchen aufweisen;

Fig. 2 ein Wellenformdiagramm, das eine Ladespannung wiedergibt, welche an die in Fig. 1c dargestellte Tröpfchenanordnung anlegbar ist;

Fig. 3 ein Blockdiagramm einer Ladungssteuerschaltung mit Merkmalen nach der Erfindung;

Fig. 4 eine Kurvendarstellung eines verwendbaren Bereichs einer Kopfansteuerspannung;

Fig. 5 eine schematische Darstellung, in welcher das Ausstoßen von Farbtröpfchen und das Laden der ausgestoßenen Farbtröpfchen wiedergegeben ist, und

Fig. 6 eine schematische Darstellung der Bahnen, welchen Farbtröpfchen, die in verschiedenen Stufen abgelenkt worden sind, folgen.

In Fig. 1a bis 1d sind schematisch einige Beispiele von Reihen von Druckfarbtröpfchen und Schutztröpfchen dargestellt. In all diesen Zeichnungen geben Punkte geladene Drucktröpfchen, Kreise ungeladene Schutztröpfchen, schraffierte Kreise Schutztröpfchen, welche mit einem vorbestimmten niedrigen Pegel geladen worden sind, und kreuzweise schraffierte Kreise Schutztröpfchen an, die jeweils auf einen niedrigen Pegel geladen worden sind, welcher proportional zu einer Ladung auf einem unmittelbar vorhergehenden Drucktröpfchen ist. Ein Pfeil A bezeichnet einen Bereich mit niedriger Ablenkung und ein Pfeil B einen Bereich mit hoher Ablenkung. Unabhängig davon, ob es Druck- oder Schutztröpfchen sind, sollen sie in einer durch einen Pfeil C angezeigten Richtung fliegen.

In Fig. 1a liegen eine Folge von einem oder mehr Schutztröpfchen zwischen zwei benachbarten Drucktröpfchen in einem Bereich A mit niedriger Ablenkung, welcher die ersten bis 24sten Ablenkstufen aufweist. In einem Bereich B mit hoher Ablenkung, welcher die 25sten bis 32sten Ablenkstufen abdeckt, werden benachbarte Drucktröpfchen voneinander durch ein oder mehrere Schutztröpfchen getrennt, die jeweils auf einen vorbestimmten niedrigen Pegel und auf dieselbe Polarität wie die Drucktröpfchen geladen worden sind.

In Fig. 1b fliegen ein oder mehrere Schutztröpfchen nacheinander zwischen zwei Drucktröpfchen in dem Bereich A mit niedriger Ablenkung, welcher wiederum die ersten bis 24sten Ablenkstufen abdeckt. In dem Bereich B mit hoher Ablenkung, welcher die 25ste bis 32ste Ablenkstufe abdeckt, haben zwei benachbarte Drucktröpfchen zwischen sich eine verknüpfte Folge aus einem oder mehreren Schutztröpfchen, die auf einen vorbestimmten kleinen Pegel und auf dieselbe Polarität wie die Drucktröpfchen geladen sind, und aus den vorher erwähnten ungeladenen Schutztröpfchen.

In Fig. 1c sind ein oder mehrere ungeladene Schutztröpfchen zwischen zwei benachbarten Drucktröpfchen in den ersten bis 24sten Ablenkstufen oder in dem Bereich A mit niedriger Ablenkung angeordnet. Ferner haben auf den 25sten bis 32sten Ablenkstufen oder in dem Bereich B mit hoher Ablenkung zwei benachbarte Drucktröpfchen zwischen sich ein oder mehrere Schutztröpfchen, welche auf dieselbe Polarität wie die Drucktröpfchen, aber auf verschiedene niedrige Pegel proportional zu einer Ladung auf dem ihm unmittelbar vorhergehenden Drucktröpfchen geladen worden sind.

Weiterhin liegen in Fig. 1d ein oder mehr ungeladene Schutztröpfchen zwischen aufeinanderfolgenden Drucktröpfchen in den ersten bis 24sten Ablenkstufen oder in dem Bereich A mit niedriger Ablenkung. In den 25sten bis 32sten Ablenkstufen oder in dem Bereich B mit hoher Ablenkung ist zwischen benachbarten Drucktröpfchen eine verknüpfte Folge von ungeladenen Schutztröpfchen und von Schutztröpfchen vorhanden, welche mit derselben Polarität wie die Drucktröpfchen, aber mit unterschiedlichen niedrigen Pegeln proportional zu dem unmittelbar vorhergehenden Drucktröpfchen geladen worden sind.

In Fig. 2 ist eine Kurvenform dargestellt, welche ein Ladesignal zum Erzeugen der beispielsweise in Fig. 1c wiedergegebenen Folgen oder Reihen von Tröpfchen darstellt. In diesem Beispiel werden Schutztröpfchen in dem Bereich A mit niedriger Ablenkung, welcher, wie bereits erwähnt, die ersten bis 24sten Stufen überdeckt, überhaupt nicht geladen. Inzwischen werden in dem Ablenkbereich B, der höher als die 24ste Stufe ist, Schutztröpfchen einzeln auf unterschiedliche Pegel proportional zu einer Ladung geladen, die auf dem unmittelbar vorhergehenden Drucktröpfchen aufgebracht worden ist. Wenn hier die Tatsache berücksichtigt wird, daß das erste Schutztröpfchen unmittelbar nach einem vorgegebenen, geladenen Drucktröpfchen eine Ladeverzerrung von 12 bis 13 Prozent und das zweite Schutztröpfchen eine Ladeverzerrung von etwa 3% erfährt, ist die Ladung auf dem ersten Schutztröpfchen so gewählt, daß sie ⅛ (12,5%) der Ladung auf dem Drucktröpfchen ist, welches davor fliegt, und die Ladung auf dem zweiten Schutztröpfchen ¹/₃₂ (3,125%) ist. Dies wird später noch im einzelnen beschrieben.

In Fig. 3 ist in Form eines Blockschaltbildes ein Beispiel einer Ladesteuerschaltung dargestellt, um Druck- und Schutztröpfchen in der vorstehend beschriebenen Weise zu laden. Die Ladesteuerschaltung weist eine in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnete Druckverzerrungs-Ausgleichsschaltung auf, die von einer strich-punktierten Linie umgeben ist. Wie dargestellt, weist die Schaltung 10 einen Adressenzähler 12, einen Ausgleichstabellenspeicher (ROM) 14, ein UND-Glied 16, einen Addierer 18, ein Schieberegister 20 und einen Multiplexer 22 auf. Die Ladesteuerschaltung weist auch D-Flip-Flops 24 und 26, einen Digital-Analog-(D/A)Umsetzer 34 und einen Ladesignalverstärker 36 auf. Signale mit Wellenformen, wie sie in Fig. 4 dargestellt sind, erscheinen an verschiedenen Stellen der Ladesteuerschaltung.

In Fig. 3 werden Druckdaten durch einen (nicht dargestellten) Drucksignalgenerator erzeugt und von diesem aus dem Schieberegister 20 zugeführt. Zu diesem Zeitpunkt gleicht die gesamte Ausgleichsschaltung 10 Druckverzerrungen entsprechend einem Ladezustandsmuster für eine Drucktröpfchengruppe aus, welche in dem Ausgleichstabellenspeicher 14 gespeichert ist, statt sich auf das Vorhandensein/Fehlen der vorhergehenden oder nachfolgenden Drucktröpfchen zu verlassen, welche entsprechend einem Zeichen- oder Bildsignal geladen wurden oder noch zu laden sind. Grundladekodes und Ausgleichskodes für Drucktröpfchen sind in dem Speicher 14 gespeichert. Der D/A-Umsetzer 34 setzt ein kodiertes Signal in einen Spannungspegel um, welcher dem Kode entspricht. Der analoge Ausgang des D/A-Umsetzers 34 wird über den Ladesignalverstärker 36 einer Ladeelektrode zugeführt. Mit einem solchen Verfahren können Ablenkungen von geladenen Drucktröpfchen in angemessener Weise mit Erfolg gesteuert werden. Eine Ladespannung, die schrittweise von 80 V bis auf 260 V veränderlich ist, wird an die Ladeelektrode angelegt, so daß die Ablenkung schrittweise von dem Minimum auf das Maximum verändert werden kann, um dadurch Punkte auf einem Aufzeichnungsmaterial auszudrucken.

Es wird eine Ladespannung von etwa 25,5 V an die Ladeelektrode angelegt, um Schutztröpfchen mit derselben Polarität wie die Drucktröpfchen und auf einen vorbestimmten niedrigen Pegel zu laden. Bei einer Ladespannung E wird der vorbestimmte niedrige Pegel erzeugt durch:

wobei 0,15 der Verzerrungswert ist.

Es kann ferner eine entsprechende Vorbeugungsmaßnahme gegen mikroskopisch kleine Tröpfchen ergriffen werden, die im allgemeinen als "Satelliten" u. ä. bezeichnet werden und die sich zwischen benachbarten Farbtröpfchen bilden können. In diesem Zusammenhang ist in Fig. 4 ein verwendbarer Bereich einer Ansteuerspannung für einen Farbausstoßkopf dargestellt, welcher sich auf einen Trennbereich eines Farbstroms in Tröpfchen bezieht. Bei diesem Drucker kann der verwendbare Spannungsbereich im wesentlichen über einen weiten Bereich der Umgebungstemperaturen vergrößert werden, wie durch gestrichelte Linien angezeigt ist. Die ausgezogenen Linien in Fig. 4 geben einen verwendbaren Bereich insbesondere in einem herkömmlichen Drucker an.

In Fig. 5 ist eine Möglichkeit des Farbausstoßes und des Ladens dargestellt, während in Fig. 6 Ablenkungen von Farbtröpfchen gezeigt sind, die von dem Farbstrom getrennt worden sind. In diesen beiden Fig. sind ein Farbausstoßkopf 40, eine Ladeelektrode 42, eine anhand von Fig. 3 beschriebene Ladesteuerschaltung, Ablenkelektroden 46, ein Auffänger 48 und ein Aufzeichnungsmaterial 50 dargestellt. Drucktröpfchen sind wieder durch Punkte und Schutztröpfchen durch Kreise angezeigt. In Fig. 6 ist mit M eine Bahn für Tröpfchen bezeichnet, die mit der maximalen Ablenkstufe abgelenkt worden sind, mit L eine Bahn für Tröpfchen, die mit der minimalen Ablenkstufe abgelenkt worden sind, mit Z eine Bahn mit Nullablenkung, mit A eine Bahn für Phasensuchtröpfchen (Auffängerpegel), mit B eine Bahn für Schutztröpfchen, die ursprünglich ungeladen sind, aber durch die Tröpfchen mit maximaler Ablenkung beeinflußt worden sind, und mit C eine Bahn für Schutztröpfchen, die auf einen vorbestimmten niedrigen Pegel oder auf einen Pegel geladen sind, der gemäß dem Grundgedanken der Erfindung proportional zu einer Ladung auf dem unmittelbar vorhergehenden zum Drucken verwendeten Farbtröpfchen ist. Das Tröpfchen auf der Bahn B wurde durch ein davor fliegendes Tröpfchen auf

-260 (V) × 0,125 = 32,5 (V)

geladen, während das Tröpfchen auf der Bahn C erfindungsgemäß mit derselben Polarität wie die der Drucktöpfchen auf einen vorbestimmten niedrigen Pegel oder auf einen Pegel geladen wurde, der proportional zu einer Ladeverzerrung ist. Infolgedessen werden die Tröpfchen auf der Bahn C weniger abgelenkt als die Tröpfchen auf der Bahn B. Folglich kann durch die Erfindung der Ablenkbereich von dem herkömmlichen Bereich X auf einen eindeutig schmaleren Bereich Y verringert werden, so daß die Einrichtung insgesamt kleiner ausgelegt werden kann.

Claims (6)

1. Farbstrahldrucker, in welchem ein Teil der von einem Kopf kontinuierlich ausgestoßenen Farbtröpfchen geladen und dann abgelenkt werden können, um Punkte auf ein Aufzeichnungsmaterial zu drucken und in welchem weitere von dem Kopf ausgestoßene Farbtröpfchen, die zwischen den zum Drucken verwendbaren Farbtröpfchen liegen, als Schutztröpfchen eingesetzt werden, deren Einfluß auf die zum Drucken verwendbaren Farbtröpfchen durch die ihnen mit Hilfe einer Ladeelektrode vermittelten Aufladung kompensiert wird, mit einer Lade- und einer Ablenkeinrichtung zum selektiven Laden und Ablenken der Farbtröpfchen, mit einer Auffangeinrichtung zum Auffangen der zum Drucken nicht verwendeten Farbtröpfchen einschließlich der Schutztröpfchen und mit einer Steuereinrichtung zum Steuern der Ladeeinrichtung, wobei auf die Schutztröpfchen eine Ladung aufbringbar ist, die ihren Einfluß auf die zum Drucken verwendeten Farbtröpfchen kompensiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (10) die Ladeeinrichtung so steuert, daß

• a) die Schutztröpfchen in einem Bereich (A) mit geringer Ablenkung durch die Ladeeinrichtung ungeladen bleiben, und
• b) die Schutztröpfchen in einem Bereich (B) mit hoher Ablenkung auf dieselbe Polarität wie die zum Drucken verwendeten Farbtröpfchen und auf einen niedrigen Ladungswert durch die Ladeeinrichtung aufgeladen werden, der proportional zur Ladung des jeweils unmittelbar vorangehenden, zum Drucken verwendeten Farbtröpfchens ist.

2. Farbstrahldrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schutztröpfchen zwischen benachbarten Drucktröpfchen eingefügt ist.

3. Farbstrahldrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl Schutztröpfchen zwischen benachbarte Farbtröpfchen eingefügt ist.

4. Farbstrahldrucker nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (10) die Ladeeinrichtung so steuert, daß nur ein Teil der Schutztröpfchen auf dieselbe Polarität wie die Drucktröpfchen und auf einen vorbestimmten Pegel geladen wird, während der übrige Teil ungeladen bleibt.

5. Farbstrahldrucker nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (10) die Ladeeinrichtung so steuert, daß alle Schutztröpfchen auf dieselbe Polarität wie die Drucktröpfchen und auf einen vorbestimmten Pegel geladen werden.

6. Farbstrahldrucker nach einem der Ansprüche 1, 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (10) die Ladeeinrichtung so steuert, daß die Schutztröpfchen auf dieselbe Polarität wie die Drucktröpfchen, die nicht zu einer Datenwiedergabe beitragen, und auf einen vorbestimmten Pegel geladen werden.