DE3513442C2 - Method of operating an inkjet printer - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahldruckers nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for operating a Inkjet printer according to the preamble of the claim 1.
Die Ausführung von praktischen Tintenstrahldruckern, die der Erzeugung eines einzigen Tintentröpfchens auf Anforderung hin dienen, ist in der Technik relativ neu. Bei den bekannten Tintenstrahldruckern mit "Tropfen auf Anforderung bzw. Ver langen" ist das Volumen jedes einzelnen Tintentröpfchens typischerweise von der Geometrie des Tintenstrahldruckers, dem Typ der verwendeten Tinte und der Größe eines in der Tinten kammer zum Ausstoßen eines Tintentröpfchens aus einer zugeord neten Öffnung entwickelten Überdrucks abhängig. Der effektive Durchmesser und Aufbau der Öffnung, das Volumen und die Struk tur der der Öffnung zugeordneten Tintenkammer, der Wandler aufbau und die Methode der Kopplung des Wandlers mit der Tintenkammer stellen weitere Faktoren dar, die das Volumen der von der Öffnung ausgestoßenen, einzelnen Tintentröpfchen bestimmen. Bei jedem derartigen Tintenstrahldrucker ist für eine Abbildung mit hoher Auflösung erforderlich, daß relativ kleine bzw. ein geringes Volumen aufweisende Tintentröpfchen vom Drucker ausgestoßen werden. Typischerweise werden solche Tintentröpfchen mit geringer Größe durch Verkleinerung des Durchmessers der Öffnungen des Tintenstrahldruckers erhalten. Jedoch ist es schwierig, Strahlöffnungen mit kleinem Durch messer herzustellen, und der Betrieb eines Tintenstrahldruc kers, der mit solchen, einen kleinen Durchmesser aufweisenden Öffnungen ausgestattet ist, wird durch Öffnungsverstopfungs probleme (infolge von eingetrockneter Tinte, Verunreinigungen in der Tinte, Papierstaub usw.), durch nachteilige Auswirkun gen infolge eines hohen Verhältnisses von Oberflächenspan nungskräften zu Trägheitskräften, durch ein dürftiges Ergebnis usw. negativ beeinflußt.The execution of practical inkjet printers that creating a single ink droplet on demand serve is relatively new in technology. With the known Inkjet printers with "drops on request or Ver long "is the volume of each individual ink droplet typically the geometry of the inkjet printer, the Type of ink used and the size of one in the inks Chamber for ejecting an ink droplet from an associated neten opening developed overpressure. The effective one Diameter and structure of the opening, the volume and the structure tur of the ink chamber associated with the opening, the transducer construction and the method of coupling the converter with the Ink chamber are other factors that affect the volume of the individual ink droplets ejected from the opening determine. In any such inkjet printer is for a high resolution image required that relatively small or low volume ink droplets be ejected by the printer. Typically, such Small size ink droplets by reducing the size Obtained diameter of the openings of the inkjet printer. However, it is difficult to make small-diameter jet openings manufacture knives, and the operation of an inkjet printer kers, the one with such a small diameter Openings is blocked by openings problems (due to dried ink, contamination in ink, paper dust, etc.) due to adverse effects due to a high ratio of surface chips forces to inertia, by a poor result etc. negatively affected.
Viele Versuche wurden unternommen, um die Druckdichte sowie die Druckauflösung bzw. -rasterung bei einem Tinten strahldrucker zu steuern. So werden in der US-PS 3 977 007 bei einem Tintenstrahldrucker Grauschattierung reproduziert, indem man die Zahl der Tintentröpfchen, die an einer vorbestimmten Punktstelle in einer Punktmatrix abgelagert wird, selektiv um eins ändert.Many attempts have been made to reduce the print density as well as the print resolution or screening for an ink to control the jet printer. For example, in US Pat. No. 3,977,007 an ink jet printer reproduces gray shading by one determines the number of ink droplets on a predetermined Point position in a point matrix is selectively one changes.
Bei der US-PS 4 281 333 wird das Volumen bzw. die Größe der von einem Tintenstrahldruckers mit "Tropfen-auf-Anforde rung" ausgestoßenen Tintentröpfchen lediglich durch Variation der Amplituden- oder Leistungshüllkurve der Steuersignalwel lenform gesteuert, die zum Betrieb des Tintenstrahldruckers verwendet wird. In der US-PS 4 337 470 wird die von einem Tintenstrahldrucker erzeugte Punktgröße durch Variation der Frequenz der Schwingung eines Vibrators gesteuert, der die in dem Tintenkopf befindliche Tinte in Schwingungen versetzt, um Tintentröpfchen auszustoßen. Diese Tröpfchen werden zur Steue rung der Druckdichte elektrostatisch auf ein Empfangsmedium hin- oder von diesem weggelenkt. In US Pat. No. 4,281,333, the volume or size that of a drop-on-demand ink jet printer "ejected ink droplets only by variation the amplitude or power envelope of the control signal wave lenform controlled to operate the inkjet printer is used. U.S. Patent 4,337,470 discloses that of a Ink jet printer created dot size by varying the Frequency of vibration of a vibrator controlled, which in ink vibrated in the ink head to Ejecting droplets of ink. These droplets become tax pressure density electrostatically on a receiving medium directed towards or away from this.
Aus der DE 27 23 037 A1 ist eine Tropfvorrichtung bekannt, die mit elektrostatischer Ablenkung arbeitet. Die DE 27 23 037 A1 offenbart verschiedene Verfahren zur Steuerung der Größe eines resultierenden Tröpfchens. Diese Verfahren dienen jedoch nicht dazu, Halbtondarstellungen zu erzeugen, sondern dazu, die Wirkungsweise dieses speziellen, auf elektrostatischen Wirkprinzipien beruhenden Tintenstrahldruckers an verschiedene Papiersorten anzupassen. Einmal eingestellt, bleibt die Druck intensität gleich, bis sie an eine neue Papiersorte angepaßt wird. Zur Erzeugung von Halbtonbildern sind die in der DE-A-27 23 037 offenbarten Verfahren ungeeignet, denn es müßte nach jedem gedruckten Pixel die Einstellung des Druckers geändert werden. Selbst beim Drucken von Text wäre der Aufwand sehr hoch, denn bei wechselnden Intensitätsanforderungen einzelner Wörter müßte der Drucker nach jedem Wort neu eingestellt werden.A drip device is known from DE 27 23 037 A1, that works with electrostatic deflection. DE 27 23 037 A1 discloses various methods of controlling size of a resulting droplet. However, these procedures serve not to produce halftone representations, but to the action of this particular, on electrostatic Principles of operation of an inkjet printer to various Adapt paper types. Once set, the pressure remains intensity the same until it is adapted to a new type of paper becomes. For the generation of halftone images are those in DE-A-27 23 037 disclosed procedures unsuitable, because it would have to changed the printer setting for each pixel printed will. Even when printing text, the effort would be a lot high, because with changing intensity requirements of individuals The printer would have to reset words after each word will.
Bei Verfahren nach Ansprüchen 3 und 4 der DE 27 23 037 A1 wird eine bestimmte Erzeugungsgeschwindigkeit von Tintentrop fen fest eingestellt. Wieviele Tropfen pro Pixel das Papier erreichen, hängt dann davon ab, wieviele der in der für das Erzeugen eines Pixels vorgesehenen Zeiteinheit erzeugten Tropfen auf elektrostatischem Wege aus dem Fallweg abgesaugt werden. Die Pixelintensität kann daher geregelt werden, indem man zum Beispiel die elektrostatische Aufladezeit oder die für das Drucken eines Pixels vorgesehene Gesamt zeit oder die Tropfenerzeugungsfrequenz ändert. Änderung der Tropfenerzeu gungsfrequenz bedeutet jedoch gemäß der DE 27 23 037 A1 nicht eine Änderung von Pixel zu Pixel, sondern eine Langzeitein stellung je nach Art des zu bedruckenden Papiers. Bei der Vor richtung gemäß der DE 27 23 037 A1 muß nämlich, um den Übergang zu einer anderen Druckintensität zu erreichen, ein Stellwider stand einer Verzögerungsschaltung umgestöpselt, die Relativge schwindigkeit zwischen Druckkopf und Papier geändert, die Tintenstromgeschwindigkeit geregelt oder durch Eingriff in einen Zeichengenerator die Datenfrequenz eingestellt werden. Alle diese Maßnahmen lassen sich nach dem in der DE 27 23 037 A1 angegebenen Verfahren nur unter einem Zeitaufwand reali sieren, der zwar bei Einlegen einer anderen Papiersorte in den Drucker oder nach Verbringen des Druckers in eine andere Arbeitsumgebung gerechtfertigt ist, jedoch nicht beim Umschal ten von Pixel zu Pixel oder von Wort zu Wort sinnvoll durch geführt werden kann.In the method according to claims 3 and 4 of DE 27 23 037 A1 becomes a certain generation rate of ink drop fen fixed. How many drops per pixel the paper then depends on how many in the for that Generate a pixel unit of time Sucked drops from the drop path electrostatically will. The pixel intensity can therefore be regulated by for example the electrostatic charging time or the for the total time allowed to print a pixel or the Drop generation frequency changes. Change the drop generator However, frequency does not mean according to DE 27 23 037 A1 a change from pixel to pixel but a long term position depending on the type of paper to be printed. At the front Direction according to DE 27 23 037 A1 must namely to the transition to achieve a different pressure intensity, a variable resistor stood plugged a delay circuit, the Relativge speed between printhead and paper changed Ink flow speed regulated or by tampering with a character generator the data frequency can be set. All of these measures can be according to the in DE 27 23 037 A1 specified procedures only with a time expenditure reali sieren, the when inserting a different type of paper in the Printer or after moving the printer to another Work environment is justified, but not when switching from pixel to pixel or word to word can be performed.
Ein Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahldruckers zur Steuerung der Größe von auf einem Aufzeichnungsmedium gedruckten Tintenpunkten mit einem Tintenstrahldrucker mit einer Tintenkammer, einer mit der Tintenkammer in Verbindung stehenden Öffnung, einem mit der Tintenkammer in Verbindung stehenden Wandler und einer Impulsquelle zur Erzeugung von Impulsen mit einer Tropfen-Erzeugungsfrequenz, wobei der Wandler auf die elektrischen Impulse die Tintenkammer füllt und Tintentröpfchen aus einer zugehörigen Düsenöffnung aus stößt, ist aus der EP 0 115 180 A2 bekannt. Die EP 0 115 180 A2 ist für die vorliegende Erfindung Stand der Technik gemäß Patentgesetz § 3, Abs. 2. Bei dem aus der EP 0 115 180 A2 bekannten Verfahren wird ein Wandler mit Impulsfolgen bestimm ter Zeitdauer derart angesteuert, daß die dadurch während dieser Zeitdauer ausgestoßenen Tintentröpfchen zu einem Tin tentropfen zusammenschmelzen, bevor oder wenn sie das Druckme dium zum Drucken erreichen. Des weiteren ist aus der EP 0 115 180 A2 bekannt, zwischen den Impulsen eine Totzeit vorzuse hen.A method of operating an inkjet printer to control the size of on a recording medium printed ink dots with an inkjet printer an ink chamber, one in communication with the ink chamber standing opening, one in communication with the ink chamber standing converter and a pulse source for generating Pulses with a drop generation frequency, the Transducer to the electrical impulses fills the ink chamber and ink droplets from an associated nozzle opening is known from EP 0 115 180 A2. EP 0 115 180 A2 is state of the art for the present invention Patent law § 3, paragraph 2. In the case of EP 0 115 180 A2 known method, a converter with pulse trains is determined ter time controlled so that the thereby during this period of time ejected ink droplets to a tin melt the drops before or when they drop the pressure reach dium for printing. Furthermore, from the EP 0 115 180 A2 known to precede a dead time between the pulses hen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahldruckers zu schaffen, mit dem auf möglichst einfache Weise die Größe von auf ein Aufzeich nungsmedium aufzudruckenden Punkten steuerbar ist, um Halbton bilder zu erzeugen.The invention has for its object a method to operate an inkjet printer with which the size of a record in the simplest possible way Medium to be printed on dots is controllable to halftone generate images.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren nach dem Patentanspruch 1.According to the invention, this object is achieved by a Method according to claim 1.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Anzahl der erzeugten Tintentropfen pro Pixel gesteuert und von Pixel zu Pixel je nach Anforderung des zu druckenden Zeichens oder Bildes verändert. Die Tropfenerzeugungsfrequenz bleibt dabei konstant eingestellt auf die optimale dominante Resonanzfre quenz. Die Tropfen werden jedoch nicht fortlaufend erzeugt, sondern die Menge der mit dieser optimalen Frequenz pro Pixel zu erzeugenden Tropfen wird durch Ein- und Ausschalten des Tropfenerzeugungsmechanismus bemessen. Der Vorteil des erfin dungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die optimale Trop fenerzeugungsfrequenz gewählt werden kann und nicht mehr Tropfen erzeugt werden, als zum Bereitstellen des jeweils gewünschten Pixels tatsächlich notwendig sind. Ferner ist eine Intensitätsänderung von Pixel zu Pixel in vertretbarer Zeit möglich.In the method according to the invention, the number of generated ink drops controlled per pixel and from pixel to Pixel depending on the requirement of the character to be printed or Image changed. The drop generation frequency remains constantly adjusted to the optimal dominant resonance frequency quenz. However, the drops are not generated continuously, but the amount of those with this optimal frequency per pixel drop to be generated is switched on and off of the Dimensioned drop generation mechanism. The advantage of the invent The method according to the invention is that the optimal trop generation frequency can be selected and no more Drops are generated as to deploy each desired pixels are actually necessary. Furthermore, one Change in intensity from pixel to pixel in reasonable time possible.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Ver fahrens sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 4.Advantageous developments of the Ver driving are the subject of claims 2 to 4.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:The invention is described below with reference to the drawing explained in more detail. It shows:
Fig. 1 einen Tintenstrahldrucker in Schnittansicht; Figure 1 shows an inkjet printer in a sectional view.
Fig. 2 ein Detail des Tintenstrahldruckers gemäß Fig. 1 in vergrößerter Ansicht; FIG. 2 shows a detail of the ink jet printer according to FIG. 1 in an enlarged view;
Fig. 3 eine Projektionsdarstellung des Tintenstrahldruckers in auseinandergezogener Anordnung, wobei der Tinten strahldrucker die in den Fig. 1 und 2 gezeigten Aus führungsbeispiele umfaßt; Fig. 3 is a projection view of the ink jet printer in an exploded arrangement, the ink jet printer comprises the exemplary embodiments shown in Figures 1 and 2;
Fig. 4 die Wellenform für elektrische Impulse eines bevor zugten Ausführungsbeispiels; Fig. 4 shows the waveform for electrical pulses of a preferred embodiment before;
Fig. 5 eine sinusförmige Wellenform für elektrische Signale eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung;5 shows a sinusoidal waveform for electrical signals of another embodiment of the invention.
Fig. 6 eine Sinus-Halbwellenkurve für ein drittes Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung; Fig. 6 is a sine half-wave curve for a third embodiment of the invention;
Fig. 7 eine Sinus-Viertelwellenkurve für elektrische Impulse eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung; Fig. 7 is a sine quarter wave curve for electrical pulses of a fourth embodiment of the invention;
Fig. 8 eine Sägezahnwellenform für ein fünftes Ausführungs beispiel der Erfindung; Fig. 8 is a sawtooth waveform for a fifth embodiment of the invention;
Fig. 9 eine dreieckförmige Wellenform für elektrische Impul se eines sechsten Ausführungsbeispiels der Erfindung; Fig. 9 is a triangular waveform for electrical impulses se of a sixth embodiment of the invention;
Fig. 10 Ausdrucke (A) bis (F), die vom gezeigten Tinten strahldrucker unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten wurden, und Fig. 10 prints (A) to (F), which were obtained from the ink jet printer shown using the method according to the invention, and
Fig. 11 Schriftausdrucke (A) bis (C), die die typische Aus druckdichte-Steuerung verdeutlichen, die durch den Einsatz des gezeigten Tintenstrahldruckers unter Ver wendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erreicht werden kann und Fig. 11 font printouts (A) to (C), which illustrate the typical print density control, which can be achieved by using the ink jet printer shown using the method according to the invention and
Fig. 12 unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erzeugte Tröpfchen während des Flugs. Fig. 12 droplets produced using the method according to the invention during the flight.
In den Fig. 1 bis 3 ist ein Tintenstrahldrucker dargestellt, mit dem ein Druckvorgang mit hohem Auflösungsvermögen bzw. hoher Rasterung erzielt wurde. Die verschiedenen Ausführungsbeispiele der Erfindung, die nachfolgend beschrieben werden, können jedoch bei einer Vielzahl von Tintenstrahldruckern (insbesondere bei Tinten strahldruckern mit "Tropfen-auf-Anforderung") Anwendung fin den. Der nachstehend erläuterte Tintenstrahldrucker ist des halb zur Erläuterung der Erfindung vorgesehen und bedeutet keine Beschränkung. Demzufolge werden in den folgenden Ab sätzen lediglich die grundlegenden mechanischen Merkmale sowie der Betrieb dieses Druckers erörtert.In Figs. 1 to 3, an inkjet printer is shown with which a printing operation has been achieved with high resolving power and high screening. The various embodiments of the invention, which are described below, can, however, be used in a large number of inkjet printers (in particular in inkjet printers with "drop-on-demand"). The ink jet printer explained below is therefore intended to explain the invention and is not limitative. Accordingly, only the basic mechanical features and operation of this printer are discussed in the following paragraphs.
Der in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Tintenstrahldrucker umfaßt eine Kammer 200, die eine Öffnung 202 zum Ausstoßen von Tintentröpfchen in Erwiderung auf die Erregung eines Wandlers aufweist, wobei für jeden Strahl einer Reihe derartiger Strah len (vergleiche Fig. 3) ein Wandler 204 vorgesehen ist. Der Wandler 204 dehnt sich längs seiner Streckungsachse aus und zieht sich längs seiner Streckungsachse zusammen (in den durch die Pfeile in Fig. 2 gezeigten Richtungen), wobei diese Bewe gung über eine Kopplungseinrichtung 206 mit der Kammer 200 gekoppelt ist. Die Kopplungseinrichtung 206 umfaßt einen Fuß 207, ein an den Fuß 207 angrenzendes, viskoelastisches Materi al 208 und eine Membran 210, die in die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Lage vorgespannt ist.The ink jet printer shown in FIGS. 1 through 3 includes a chamber 200 having an opening 202 for ejecting ink droplets in response to the excitation of a transducer, with a transducer 204 for each jet of a series of such jets (see FIG. 3) is provided. The transducer 204 extends along its axis of extension and contracts along its axis of extension (in the directions shown by the arrows in FIG. 2), this movement being coupled to the chamber 200 via a coupling device 206 . The coupling device 206 comprises a foot 207 , a viscoelastic material 208 adjoining the foot 207 and a membrane 210 which is prestressed into the position shown in FIGS. 1 and 2.
Über eine begrenzte Einlaßeinrichtung in Form einer be grenzten Öffnung 214 fließt Tinte von einem nicht unter Druck gesetzten Behälter 212 in die Kammer 200. Die begrenzte Öff nung 214 wird durch eine in einer Durchflußbegrenzungsplatte 216 vorgesehene Öffnung gebildet (vergleiche Fig. 3). Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weist der in einer Kammerplatte 220 ausge bildete Behälter 212 eine abgeschrägte Kante 222 auf, die in die Öffnung 214 führt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist der Behälter 212 mit einem Zulaufrohr 223 und einem Abzugsrohr 225 ausgestattet. Der Behälter 212 ist infolge der Membran 210 nachgiebig. Diese Membran 210 steht über eine in der Durch flußbegrenzungsplatte 216 vorgesehene, große Öffnung 227, die an eine in der Platte 226 vorgesehene Aussparung 229 angrenzt, mit der Tinte in Verbindung.Ink flows from a non-pressurized container 212 into chamber 200 through a restricted inlet means in the form of a limited opening 214 . The limited opening 214 is formed by an opening provided in a flow restriction plate 216 (see FIG. 3). As can be seen from FIG. 2, the container 212 formed in a chamber plate 220 has a chamfered edge 222 which leads into the opening 214 . As can be seen from FIG. 3, the container 212 is equipped with an inlet pipe 223 and an outlet pipe 225 . The container 212 is flexible due to the membrane 210 . This membrane 210 communicates with the ink via a through opening provided in the flow restriction plate 216 , a large opening 227 which is adjacent to a recess 229 provided in the plate 226 .
Ein Ende jedes Wandlers 204 wird durch das Zusammenwirken des Fußes 207 mit einem in einer Platte 226 vorgesehenen doch 224 geführt. Wie gezeigt, sind die Füße 207 der Wandler 204 in den Löchern 224 verschiebbar aufgenommen. Die anderen Enden der Wandler 204 sind in einem Block 228 mittels eines in Schlitzen 232 vorgesehenen, nachgiebigen bzw. elastischen Materials 230 elastisch befestigt, um eine Abstützung für die anderen Enden der Wandler 204 vorzusehen. Ebenso ist ein elektrischer Kontakt mit den Wandlern 204 in elastischer Weise mit Hilfe einer nachgiebigen Leiterplatte 234 hergestellt, die durch ein geeignetes Mittel, wie z. B. einem Lot, mit einer Elektrode 260 der Wandler gekoppelt ist. Auf der Leiterplatte 234 sind gedruckte Schaltungen 238 vorgesehen.One end of each transducer 204 is guided by the cooperation of the foot 207 with a 224 provided in a plate 226 . As shown, feet 207 of transducers 204 are slidably received in holes 224 . The other ends of transducers 204 are elastically secured in a block 228 using a resilient or resilient material 230 provided in slots 232 to provide support for the other ends of transducers 204 . Electrical contact with transducers 204 is also made in an elastic manner with the aid of a resilient printed circuit board 234 which can be connected by a suitable means, such as e.g. B. a solder is coupled to an electrode 260 of the transducer. Printed circuit boards 238 are provided on circuit board 234 .
Die Platte 226 (vergleiche Fig. 1 und 3) weist an der Basis eines Schlitzes 237 Löcher 224 auf, die, wie vorstehend erwähnt, die Füße 207 der Wandler 204 aufnehmen. Die Platte 226 ist auch mit einer Aufnahme 239 für eine Heizzwischenlage 240 ausgestattet. Diese Heizzwischenlage 240 umfaßt ein Hei zelement 242 mit Spiralen 244, eine Niederhalteplatte 246, eine der Platte 246 zugeordnete Feder 248 sowie eine unmittel bar unterhalb des Heizelements 242 angeordnete Abstützplatte 250. Ferner ist ein Schlitz 253 zur Aufnahme eines Thermistors 252 vorgesehen. Der Thermistor 252 wird verwendet, um die Temperatur des Heizelements 242 zu überwachen. Die gesamte Heizzwischenlage 240 wird durch eine Abdeckplatte 254 in der in der Platte 226 vorgesehenen Aufnahme 239 gehalten.The plate 226 (see FIGS. 1 and 3) has holes 224 at the base of a slot 237 which, as mentioned above, receive the feet 207 of the transducers 204 . The plate 226 is also equipped with a receptacle 239 for a heating intermediate layer 240 . This Heizzwischenlage 240 comprises a Hei zelement 242 with coils 244, a hold-down plate 246, a plate 246 of the associated spring 248, as well as immediacy bar below the heating element 242 disposed support plate 250th A slot 253 is also provided for receiving a thermistor 252 . Thermistor 252 is used to monitor the temperature of heater 242 . The entire heating intermediate layer 240 is held by a cover plate 254 in the receptacle 239 provided in the plate 226 .
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, werden die verschiedenen be schriebenen Komponenten des Tintenstrahldruckers mit Hilfe von Schrauben 256, die sich durch Öffnungen 257 nach oben erstrec ken, und mit Hilfe von Schrauben 258, die sich durch Öffnungen 259 nach unten erstrecken, zusammengehalten, wobei die Schrau ben 258 die Leiterplatte 234 auf der Platte 228 an der richti gen Stelle halten. Die gestrichelten Linien in Fig. 1 zeigen die Verbindungen 263 zu der gedruckten Schaltung 238 auf der Leiterplatte 234. Die Verbindungen 263 koppeln ein Steuergerät 261 mit dem Tintenstrahldrucker, um dessen Betrieb zu steuern.As can be seen from Fig. 3, the various components of the ink jet printer described are held together by means of screws 256 which extend upwards through openings 257 and by means of screws 258 which extend downwards through openings 259 , whereby the screws ben 258 hold the circuit board 234 on the plate 228 in the correct place. The dashed lines in FIG. 1 show the connections 263 to the printed circuit 238 on the printed circuit board 234 . Connections 263 couple a controller 261 to the inkjet printer to control its operation.
Beim üblichen Betrieb des Tintenstrahldruckers ist das Steuergerät 261 so programmiert, daß es zu einem geeigneten Zeitpunkt über seine Verbindung mit der gedruckten Schaltung 238 eine Spannung zu einer bestimmten oder zu einigen der erhitzten Elektroden 260 der Wandler 204 zuführt. Die zuge führte Spannung bewirkt ein elektrisches Feld, das senkrecht zur Streckungsachse der ausgewählten Wandler 204 erzeugt wird, wodurch sich ein Zusammenziehen der Wandler 204 entlang ihrer langgestreckten Achse ergibt. Wenn sich ein spezieller Wandler 204 nach Erregung derart zusammenzieht, bewegt sich der unter dem Fuß 207 des Wandlers 204 befindliche Teil der Membran 210 in Richtung des sich zusammenziehenden Wandlers 204, wodurch effektiv das Volumen der angegliederten Kammer 200 sich ver größert. Während sich das Volumen der speziellen Kammer 200 derart ausdehnt, wird zu Anfang ein Unterdruck in der Kammer erzeugt, wodurch die darin befindliche Tinte dazu neigt, sich von der Öffnung 202 wegzubewegen, während gleichzeitig Tinte aus dem Behälter 212 über die angegliederte, begrenzte Öffnung 214 in die Kammer 200 fließen kann. Die während der Nachfül lung in die Kammer 200 fließende Tintenmenge ist größer als die Menge, die durch die begrenzte Öffnung 214 während dem Abschießen der Tinte zurückfließt. Die Zeit zwischen Nachfül lung und Abschießen wird während des Strahlbetriebs nicht verändert, wodurch somit ein "Nachfüllen vor Abschießen"-Zyklus vorgesehen wird. Das Steuergerät ist so programmiert, daß kurz danach die Spannung bzw. das Steuersignal von einem bestimmten oder einigen der ausgewählten Wandler 204 entfernt wird, wodurch der oder die Wandler 204 sich sehr schnell längs ihrer langgestreckten Achsen ausdehnen und über das viskoela stische Material 208 und die Füße 207 gegen den unter ihnen liegenden Teil der Membran 210 stoßen. Auf diese Weise wird eine rasche Kontraktion bzw. Verringerung des Volumens der zugeordneten Kammer oder Kammern 200 erzielt. Diese schnelle Volumenverringerung der angegliederten Kammern 200 erzeugt einen Druckimpuls bzw. eine Überdruckstörung in der Kammer 200, wodurch von den zugehörigen Öffnungen 202 ein Tinten tröpfchen ausgestoßen wird. Es ist zu bemerken, daß bei einer derartigen Erregung eines bestimmten Wandlers 204 dieser sowohl seine Länge verringert als auch seine Dicke vergrößert. Jedoch ist die Vergrößerung seiner Dicke für den dargestellten Tintenstrahldrucker insofern ohne Belang, als die Längenände rungen des Wandlers den Einsatz der einzelnen Tintenstrahlen der Tintenstrahlreihe steuern. Es ist ferner zu bemerken, daß mit der vorliegenden Technologie, d. h. durch die Erregung der Wandler zum Zwecke der Kontraktion längs ihrer langgestreckten Achsen, ein beschleunigtes Altern der Wandler verhindert wird. In extremen Fällen wird auch eine Depolarisation vermieden.In normal operation of the ink jet printer, controller 261 is programmed to supply voltage to a particular or some of heated electrodes 260 of transducers 204 at a convenient time via its connection to printed circuit 238 . The supplied voltage causes an electric field that is generated perpendicular to the axis of extension of the selected transducers 204 , causing the transducers 204 to contract along their elongated axis. When a particular transducer 204 contracts after excitation, the portion of the diaphragm 210 located under the foot 207 of the transducer 204 moves toward the contracting transducer 204 , effectively increasing the volume of the attached chamber 200 . As the volume of the particular chamber 200 expands, a vacuum is initially created in the chamber, causing the ink therein to tend to move away from the opening 202 , while at the same time ink from the container 212 through the associated restricted opening 214 can flow into the chamber 200 . The amount of ink flowing into the chamber 200 during refill is greater than the amount that flows back through the restricted opening 214 during the firing of the ink. The time between refilling and firing is not changed during blasting, thus providing a "refill before firing" cycle. The controller is programmed so that shortly thereafter the voltage or control signal is removed from a particular one or some of the selected transducers 204 , causing the transducer (s) 204 to expand very quickly along their elongated axes and via the visco-elastic material 208 and the Push feet 207 against the part of membrane 210 below them. In this way, a rapid contraction or reduction in the volume of the associated chamber or chambers 200 is achieved. This rapid reduction in volume of the attached chambers 200 generates a pressure pulse or an excess pressure disturbance in the chamber 200 , as a result of which an ink droplet is expelled from the associated openings 202 . It should be noted that with such excitation of a particular transducer 204, it both reduces its length and increases its thickness. However, the increase in its thickness for the illustrated inkjet printer is irrelevant insofar as the length changes of the converter control the use of the individual ink jets of the ink jet series. It should also be noted that the present technology, that is, by energizing the transducers for the purpose of contraction along their elongated axes, prevents accelerated aging of the transducers. In extreme cases, depolarization is also avoided.
Wie vorstehend erwähnt, ist es bekannt, daß die Tröpf chengröße, die von einem Impuls-Tintenstrahldrucker erzeugt wird, eng an die Größe der Öffnung der zugehörigen Tinten strahleinrichtung gebunden ist und daß im allgemeinen nur geringe Variationen in bezug auf die Tröpfchengröße, z. B. durch Variation der Steuersignalamplitude oder Steuersignal wellenform, erzeugt werden können. Jedoch muß andererseits für einen hochqualitativen Halbtondruck die Tröpfchengröße in einem weiten Bereich steuerbar sein.As mentioned above, it is known that the droplets size produced by a pulse inkjet printer becomes, closely to the size of the opening of the associated inks beam device is bound and that in general only slight variations in droplet size, e.g. B. by varying the control signal amplitude or control signal waveform, can be generated. However, for a high quality halftone print the droplet size in be controllable over a wide range.
Beim Betrieb der vorstehend beschriebenen Tintenstrahl einrichtung wurde erkannt, daß man durch synchrones Erregen einer oder einer Kombination der fluidischen und mechanischen Resonanzfrequenzen des Tintenstrahldruckers zur Erzeugung einer dominanten Resonanzfrequenzstörung in der entsprechen den, zugeordneten Kammer und der Tinte und durch Erzeugenlas sen eines einzyklischen oder eines subharmonischen Zyklus der dominanten Resonanzfrequenz das Volumen der ausgestoßenen Tintentröpfchen steuern kann. Es wurde weiterhin festgestellt, daß durch Wiederholung dieser Betriebsweise in einer iterati ven bzw. sukzessiven Art, wobei jeder Folgezyklus synchron mit der dominanten Resonanzfrequenz des Tintenstrahldruckers ist, eine Vielzahl von Tintentröpfchen innerhalb eines Zeitab schnittes ausgestoßen werden kann, der es ermöglicht, daß die Tröpfchen während ihres Fluges durch die Luft oder auf dem Aufzeichnungsmedium verschmelzen können. Dies ermöglicht eine wesentliche Steuerung im Hinblick auf die sich auf dem Auf zeichnungsmedium ergebende Punktgröße relativ zu der von einem einzigen Tintentröpfchen erzielten Punktgröße. Die resultie rende Punktgröße ist davon abhängig, wie oft innerhalb eines gegebenen Zeitabschnitts das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben des Druckers wiederholt wird. Die Fig. 12 zeigt neun Tröpfchen 301 bis 309 während des Flugs zur Erzeugung eines Punkts auf einem Aufzeichnungsmedium unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.In the operation of the ink jet device described above, it was recognized that one by synchronously energizing one or a combination of the fluidic and mechanical resonance frequencies of the ink jet printer to produce a dominant resonance frequency disturbance in the corresponding chamber and the corresponding ink and by Generating Las sen a unicyclic or a subharmonic Cycle of the dominant resonance frequency can control the volume of the ejected ink droplets. It has also been found that by repeating this operation in an iterative manner, with each subsequent cycle being in synchronism with the dominant resonant frequency of the ink jet printer, a plurality of ink droplets can be ejected within a period of time which allows the droplets to be released can fuse during flight through the air or on the recording medium. This enables substantial control over the dot size resulting on the recording medium relative to the dot size obtained from a single ink droplet. The resulting dot size depends on how often the method according to the invention for operating the printer is repeated within a given time period. Fig. 12 shows nine droplets 301 to 309 in flight to create a dot on a recording medium using the method of the present invention.
Gemäß der Erfindung wurde ferner erkannt, daß für den illustrativen Tintenstrahldrucker dieses Beispiels die Helm holtz-Resonanzfrequenz die dominante Resonanzfrequenz des gegenständlichen Tintenstrahldruckers ist. Andere Tinten strahldrucker, die auch unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens betrieben werden können, können als dominante Resonanzfrequenz eine andere Resonanzfrequenz als die Helm holtz-Resonanzfrequenz aufweisen. Zum Zwecke der weiteren Beschreibung und Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Ver fahrens zum Betreiben eines Tintenstrahldruckers wird angenom men, daß die Helmholtz-Resonanzfrequenz die dominante Reso nanzfrequenz ist. Jedoch bedeutet eine derartige Annahme keine Beschränkung im Hinblick auf den Schutzumfang und die Ver wendung der Erfindung.According to the invention it was also recognized that for the illustrative inkjet printer of this example the helmet holtz resonance frequency is the dominant resonance frequency of the actual inkjet printer. Other inks jet printer, also using the invention Process can be operated as dominant Resonance frequency a different resonance frequency than the helmet have holtz resonance frequency. For the purpose of further Description and clarification of the Ver Driving to operate an inkjet printer is accepted men that the Helmholtz resonance frequency is the dominant Reso frequency is. However, such an assumption does not mean Limitation in terms of scope and ver application of the invention.
Das vorliegende Verfahren stellt ein Mehrimpuls-Verfahren
zum Betreiben eines Tintenstrahldruckers dar, das die dominan
te Resonanzfrequenz des Tintenstrahldruckers zur Erregung von
Tintentröpfchen mit steuerbarem Volumen durch Pulsation des
Wandlers 204 (in diesem Beispiel) mit einer Folgefrequenz der
dominanten Resonanzfrequenz verwendet, und zwar unter Ver
wendung eines einzelnen Impulses oder einer Vielzahl von
Impulsen in Abhängigkeit von der erforderlichen Punktgröße. Wo
die Helmholtz-Frequenz die dominante Frequenz ist, resultiert
diese Frequenz aus der Wechselwirkung der Nachgiebigkeit der
Tintenkammer 200 (bei diesem Beispiel) und der Tinten- bzw.
Fluidträgheit, ausgedrückt durch die Formel
The present method is a multi-pulse method of operating an ink jet printer that uses the dominant resonant frequency of the ink jet printer to excite controllable volume ink droplets by pulsing transducer 204 (in this example) with a repetitive frequency of the dominant resonant frequency, with Ver application of a single pulse or a plurality of pulses depending on the required point size. Where the Helmholtz frequency is the dominant frequency, this frequency results from the interaction of the compliance of the ink chamber 200 (in this example) and the ink or fluid inertia, expressed by the formula
wobei C gleich der Tintenkammernachgiebigkeit, L gleich der Trägheit und 1/L beispielsweise gleich [1/L Öffnung 202 + 1/L begrenzte Öffnung 214] ist.where C is the ink chamber compliance, L is the inertia, and 1 / L is, for example, [1 / L aperture 202 + 1 / L limited aperture 214 ].
Durch Laborversuch und Analyse wurde festgestellt, daß der dargestellte Tintenstrahldrucker eine Helmholtz-Frequenz von etwa 30 kHz hat. Zum Betrieb des gezeigten Tintenstrahl druckers entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren wurden, wie aus Fig. 4 ersichtlich, im wesentlichen rechteckige oder quadratische Wellenimpulse verwendet. Die Impulskennwerte dieser speziellen Wellenform, die aufgefunden wurden, um eine wesentliche Steuerung in bezug auf die Größe des ausgestoßenen Tintentröpfchens vorzusehen, wurden für die verschiedenen gezeigten Zeitabschnitte wie folgt bestimmt: T1 = 1,0 Mikrose kunden Impulsanstiegzeit, T2= 13,0 Mikrosekunden Impulsdauer, T3= 1,0 Mikrosekunden Impulsabfallzeit und T4 = 15,0 Mikrose kunden Totzeit, wodurch eine Impulsfolgefrequenz nahe der 30 kHz Helmholtz-Resonanzfrequenz des dargestellten Druckers vorgesehen wird. Es ist zu bemerken, daß in diesem Beispiel die Totzeit T4 erforderlich ist, um das einem Wandler zuge führte Steuersignal gleichphasig mit der natürlichen Schwin gung des in der Tintenkammer 200 enthaltenen Tintenfluids zu machen bzw. zu koppeln. Es wurde festgestellt, daß durch Zuführung von zwei Impulsen, wie in Fig. 4 gezeigt, zu einem Wandler 204 das Volumen des ausgestoßenen, endgültigen Tinten tröpfchens etwa zweimal demjenigen Volumen entsprach, das bei Verwendung eines einzigen Impulses über die gleich Zeitperiode erhalten wurde, in der die beiden Impulse zugeführt wurden. Es wurde ferner festgestellt, daß das Tröpfchenvolumen sich linear in direkter Übereinstimmung mit der Anzahl derartiger, dem Wandler 204 zugeführter Impulse zu vergrößern scheint. Durch Zuführung von zwei oder mehreren Impulsen mit geeigneter Amplitude, die die in Fig. 4 gezeigten Wellenformen und die vorstehend beschriebenen Kennwerte haben, wurde ferner er mittelt, daß dieses Mehrimpulsverfahren in einem Verschmelzen der Tintentröpfchen im Flug oder beim Auftreffen auf das Aufzeichnungsmedium resultiert, woraus sich eine vergrößerte Punktgröße auf dem Aufzeichnungsmedium im Vergleich zur Ver wendung eines Einzelimpulses zur Erzeugung eines solchen Punktes auf dem Medium ergibt.Laboratory tests and analysis have shown that the inkjet printer shown has a Helmholtz frequency of approximately 30 kHz. To operate the ink jet printer shown according to the inventive method, as can be seen from Fig. 4, essentially rectangular or square wave pulses were used. The pulse characteristics of this particular waveform, which were found to provide substantial control over the size of the ejected ink droplet, were determined for the various time periods shown as follows: T 1 = 1.0 microsecond pulse rise time, T 2 = 13.0 Microsecond pulse duration, T 3 = 1.0 microsecond pulse decay time and T 4 = 15.0 microseconds dead time, whereby a pulse repetition rate near the 30 kHz Helmholtz resonance frequency of the printer shown is provided. It should be noted that in this example the dead time T 4 is required to make or couple the control signal supplied to a converter in phase with the natural vibration of the ink fluid contained in the ink chamber 200 . It was found that by supplying two pulses, as shown in Fig. 4, to a transducer 204, the volume of the final ink droplet ejected was approximately twice that obtained using a single pulse over the same time period in to which the two impulses were fed. It has also been found that the droplet volume appears to increase linearly in direct accordance with the number of such pulses applied to transducer 204 . By supplying two or more pulses of appropriate amplitude having the waveforms shown in Fig. 4 and the characteristics described above, it was further determined that this multi-pulse method results in the ink droplets fusing in flight or upon hitting the recording medium, from which there is an increased dot size on the recording medium compared to the use of a single pulse to produce such a dot on the medium.
Es ist zu bemerken, daß die Wellenform der Fig. 4 und die nachfolgend beschriebenen Wellenformen der Fig. 5 bis 9 unter Laborversuchsbedingungen mit einem handelsüblichen Wellen generator erzeugt werden können. Bei einem praktischen Drucker muß beispielsweise das Steuergerät 261 speziell ausgestaltet oder programmiert werden, um die gewünschten Wellenformen und die zur Erzeugung einer bestimmten Punktgröße auf dem Auf zeichnungsmedium erforderliche Anzahl an Impulsen zu erzeugen.It should be noted that the waveform of FIG. 4 and the waveforms of FIGS. 5 to 9 described below can be generated under laboratory test conditions with a commercially available wave generator. For example, in a practical printer, controller 261 must be specially designed or programmed to produce the desired waveforms and the number of pulses required to generate a particular spot size on the recording medium.
Durchgeführte Tests haben gezeigt, daß der verdeutlichte Drucker, der, wie vorstehend erwähnt, eine Helmholtz-Frequenz von 30 kHz aufweist, unter Verwendung irgendeiner Kombination von Impulsdauer T2 und Totzeit T4, die sich zwischen 8,0 Mikrosekunden und 16,0 Mikrosekunden bewegen können, arbeiten kann, wobei die Anstiegszeit T1 und die Abfall zeit T3 bei spielsweise auf eine Mikrosekunde festgelegt wurden. Die untere Grenze dieses Bereichs wird durch die Reaktionszeit des Wandlers oder der Wandler 204 bestimmt, wohingegen die obere Grenze dieses Bereichs durch den Aufbau des Tintenstrahldruc kers bestimmt wird, der die Wirksamkeit der Steuerung oder des Betriebs des Druckers mit oder in der Nähe seiner Helmholtz-Frequenz begrenzt. Die Komplexität des elektronischen Aufbaus des Steuergeräts 261 wird verringert, wenn die Wellenform der Steuerimpulse, wie die in Fig. 4, im wesentlichen der gezeig ten entspricht, wobei die Gesamtimpulsdauer (T1 + T2 + T3) und die Totzeit T4 im wesentlichen gleich sind. Ebenso wurde ein optimaler Betrieb des gezeigten Tintenstrahldruckers erlangt, wenn die gesamte Periodizität des Impulszuges (T1 + T2 + T3 + T4) im wesentlichen gleich dem Reziproken der dominanten Resonanzfrequenz, in diesem Beispiel 1/FH, gemacht wird. Es wurde ferner ermittelt, daß infolge der Beschränkungen auf grund der Reaktionszeit der Wandler 204, der mit der relativ hohen Frequenz des dominanten Resonanzfrequenzmodus der Steue rung und des Betriebs des Tintenstrahldruckers unter Verwen dung des erfindungsgemäßen Mehrimpulsverfahrens gekoppelt ist, viele andere unterschiedliche Wellenformen, die anders als jene der Fig. 4 sind, aber eine gleiche bzw. ähnliche Periodi zität aufweisen, verwendet werden können. Andere Wellenformen, die aufgefunden wurden, um eine zufriedenstellende Steuerung hinsichtlich der Punktgröße unter Verwendung des erfindungs gemäßen Verfahrens vorzusehen, umfassen beispielsweise eine Sinuswellenform, eine Sinus-Halbwellenform, eine Sinus-Vier telwellenform, eine Sägezahnwellenform sowie eine dreieckför mige Wellenform, wie dies in den Fig. 5 bis 9 in dieser Rei henfolge dargestellt ist. Bei Verwendung derartiger, alterna tiver Wellenformen zum Betrieb des gezeigten Druckers wurde, wie vorstehend erwähnt, die 30 kHz Helmholtz-Frequenz des Druckers als dominante Frequenz bestimmt. Demzufolge kann für die sinusförmige Wellenform der Fig. 5 1/2 T5 im wesentlichen gleich 30 kHz gemacht werden. In ähnlicher Weise sollte für die Sinus-Halbwellenkurve der Fig. 6 die Impulsdauer T6 und die Totzeit T7 etwa gleich 15 Mikrosekunden sein. Ähnliche Bemerkungen gelten für die Impulsdauern T8, T10 bzw. T12 der Fig. 7 bis 9 und die Totzeiten T9, T11 bzw. T13 der Fig. 7 bis 9.Tests performed have shown that the illustrated printer, which, as mentioned above, has a Helmholtz frequency of 30 kHz, using any combination of pulse duration T 2 and dead time T 4 , which is between 8.0 microseconds and 16.0 microseconds can move, work, the rise time T 1 and the fall time T 3 have been set for example to one microsecond. The lower limit of this range is determined by the response time of the transducer or transducers 204 , whereas the upper limit of this range is determined by the construction of the inkjet printer, which determines the effectiveness of the control or operation of the printer with or in the vicinity of its Helmholtz Frequency limited. The complexity of the electronic structure of the control device 261 is reduced if the waveform of the control pulses, such as that in FIG. 4, essentially corresponds to that shown, the total pulse duration (T 1 + T 2 + T 3 ) and the dead time T 4 in are essentially the same. Optimal operation of the inkjet printer shown was also achieved if the total periodicity of the pulse train (T 1 + T 2 + T 3 + T 4 ) was made substantially equal to the reciprocal of the dominant resonance frequency, in this example 1 / F H. It has also been found that due to the response time constraints of transducer 204 coupled with the relatively high frequency of the dominant resonant frequency mode of control and operation of the ink jet printer using the multi-pulse method of the present invention, many other different waveforms are different are as those of Fig. 4, but have the same or similar Periodi capacity can be used. Other waveforms found to provide satisfactory point size control using the method of the invention include, for example, a sine waveform, a half-sine waveform, a fourth-sine waveform, a sawtooth waveform, and a triangular waveform as shown in FIGS Fig FIG. 5 to 9 henfolge in this Rei. When using such alternative waveforms to operate the printer shown, the 30 kHz Helmholtz frequency of the printer was determined as the dominant frequency, as mentioned above. Accordingly, for the sinusoidal waveform of Fig. 5 1/2 T 5 can be made substantially equal to 30 kHz. Similarly, for the sine half-wave curve of FIG. 6, the pulse duration T 6 and the dead time T 7 should be approximately 15 microseconds. Similar remarks apply to the pulse durations T 8 , T 10 and T 12 of FIGS. 7 to 9 and the dead times T 9 , T 11 and T 13 of FIGS. 7 to 9.
Beim Test verschiedener Impuls- bzw. Wellenformen wurde festgestellt, daß die rechteckige oder quadratische Wellenform mit einer viel geringeren Spannungsimpulsamplitude verwendet werden kann, als irgendwelche anderen getesteten Wellenformen, wie z. B. diejenigen der Fig. 5 bis 9, und zwar wahrscheinlich infolge der schnelleren Anstiegs- und Abfallzeiten. Tatsäch lich wurde festgestellt, daß die Sinus-Viertelwellenkurve der Fig. 7 Impulse mit 20% größerer Amplitude erfordert, als die im wesentlichen quadratischen oder rechteckförmigen Impulse der Fig. 4, um vom verdeutlichten Tintenstrahldrucker einen gleichwertigen Druckvorgang zu erhalten. Wie vorstehend er wähnt, kann im allgemeinen die Wellenform der Fig. 4 relativ zu den anderen Wellenformen der Fig. 5 bis 9 und relativ zu noch anderen unterschiedlichen Wellenformen viel einfacher auf elektronischem Wege vorgesehen werden.When testing various pulse or waveforms, it was found that the rectangular or square waveform with a much lower voltage pulse amplitude can be used than any other waveforms tested, such as e.g. As those of FIGS. 5 to 9, probably due to the faster rise and fall times. In fact, it was found that the quarter-wave sine waveform of FIG. 7 requires pulses of 20% greater amplitude than the substantially square or rectangular pulses of FIG. 4 in order to obtain equivalent printing from the illustrated ink jet printer. As noted above, in general, the waveform of FIG. 4 relative to the other waveforms of FIGS. 5 through 9 and relative to still other different waveforms can be provided much more electronically.
Beim Testen des erfindungsgemäßen Verfahrens und beim Betrieb des gezeigten Tintenstrahldruckers wurde ferner ent deckt, daß infolge der Dominanz der Helmholtz-Frequenz im getesteten Drucker das erfindungsgemäße Mehrimpulsverfahren ebenso vorgesehen werden kann, indem man die Periodizität der Steuerimpulse auf subharmonische Zyklen der Helmholtz-Frequenz gründet. Man nimmt an, daß man das gleiche Ergebnis für die dominante Resonanzfrequenz von einigen anderen Tintenstrahl druckern erhalten würde, falls man diese unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens getestet hätte. Bei Verwendung des Beispiels einer 30 kHz Helmholtz-Hauptfrequenz bei einem speziellen Tintenstrahldrucker würde jedoch eine subharmo nische Frequenz in Steuerimpulsbreiten resultieren, die sehr groß sein würden, was eine unerwünschte Verringerung der verwendbaren Druckfrequenz des speziellen Tintenstrahldruckers zur Folge hätte. Demzufolge testeten die Erfinder einen Tin tenstrahldrucker, der ähnlich dem gezeigten Drucker ist, jedoch eine kleinere Tintenkammer 200 (relativ niedriger Nachgiebigkeit) aufweist, um eine Helmholtz-Resonanzfrequenz von etwa 100 kHz vorzusehen. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens konnte dieser Drucker mit einem zufriedenstellenden Druck betrieben werden, und zwar unter Verwendung von Mehr fachimpulsen mit einer Periodizität von 30 Mikrosekunden, was der dritten Subharmonischen der 100 kHz Helmholtz-Resonanz- bzw. Hauptfrequenz entspricht. Mehrfachimpulse, die eine Periodizität aufweisen, die subharmonisch zu 100 kHz gemacht wurde, z. B. von 20 kHz, wurden getestet, jedoch wurde die Leistung bei diesem subharmonischen Niveau als relativ schwach befunden.During testing of the method according to the invention and during operation of the inkjet printer shown, it was also discovered that due to the dominance of the Helmholtz frequency in the printer under test, the multi-pulse method according to the invention can also be provided by basing the periodicity of the control pulses on subharmonic cycles of the Helmholtz frequency. It is believed that the same result for the dominant resonant frequency would be obtained from some other ink jet printers if tested using the method of the invention. However, using the example of a 30 kHz main Helmholtz frequency in a special ink jet printer, a subharmonic frequency would result in control pulse widths that would be very large, which would result in an undesirable reduction in the usable print frequency of the special ink jet printer. Accordingly, the inventors tested an ink jet printer that is similar to the printer shown, but has a smaller ink chamber 200 (relatively low compliance) to provide a Helmholtz resonance frequency of about 100 kHz. With the aid of the method according to the invention, this printer could be operated with a satisfactory pressure, using multiple pulses with a periodicity of 30 microseconds, which corresponds to the third subharmonic of the 100 kHz Helmholtz resonance or main frequency. Multiple pulses that have a periodicity that has been made subharmonic to 100 kHz, e.g. B. of 20 kHz were tested, but the performance at this subharmonic level was found to be relatively poor.
Wie aus Fig. 10 ersichtlich, wurden Bänder von sukzessi ven Punkten gedruckt, indem eine fortlaufend größere Anzahl von Mehrfachimpulsen zum Drucken jedes Punktes in den ent sprechenden Bändern der Ansichten (A) bis (F) verwendet wur den. Die zur Erzeugung der Punktbänder in Fig. 10 verwendeten Mehrfachimpulse waren Sinus-Viertelwellen gemäß Fig. 7, wobei die Impulsdauern T8 und die Totzeiten T9 jeweils 15 Mikrosekun den betrugen. Die Spannungsamplitude der Impulse wurde etwa auf 33 Volt konstant gehalten. In dem Punkteband der Ansicht (A) wurde zur Erzielung der gezeigten Punkte lediglich ein derartiger Impuls verwendet. Die Punkte des in der Ansicht (B) gezeigten Bands wurden während der gleichen Zyklus zeit wie jene in Ansicht (A) erzeugt, jedoch wurden statt einem Impuls zwei Mehrfachimpulse zur Erzeugung jedes Punktes des in An sicht (B) gezeigten Bandes verwendet. In ähnlicher Weise wurden die Punkte der in den Ansichten (C) bis (F) gezeigten Bänder unter Verwendung von 3, 4, 5 bzw. 6 Mehrfachimpulsen erzeugt, wobei für den Druck jedes Punktes ein gleicher Zeit zyklus verwendet wurde. Wie erwartet, sind demzufolge die Bänder der Ansichten (A) bis (F) fortlaufend fetter, und zwar infolge der fortlaufend größeren Punktgröße, die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten wird.As shown in Fig. 10, tapes of successive dots were printed by using a continuously larger number of multiple pulses to print each dot in the corresponding tapes of views (A) to (F). The multiple pulses used to generate the point bands in FIG. 10 were sine quarter waves according to FIG. 7, the pulse durations T 8 and the dead times T 9 each being 15 microseconds. The voltage amplitude of the pulses was kept constant at about 33 volts. In the point band of view (A), only such a pulse was used to achieve the points shown. The points of the band shown in view (B) were generated during the same cycle time as those in view (A), but instead of one pulse, two multiple pulses were used to generate each point of the band shown in view (B). Similarly, the dots of the tapes shown in views (C) through (F) were generated using 3, 4, 5 and 6 multiple pulses, respectively, using an equal time cycle for printing each dot. Accordingly, as expected, the bands of views (A) through (F) are progressively thicker, due to the progressively larger dot size obtained with the method according to the invention.
Ähnliche Mehrfachimpulse wurden zur Herstellung der in den Ansichten (A) bis (C) der Fig. 11 gezeigten Schriftartsät ze mit fortlaufend größerer Fettheit verwendet. Die in Ansicht (A) gedruckten Zeichen erforderten einen Steuerimpuls zur Erzeugung jedes der Punkte, die ein bestimmtes Zeichen bilden, wohingegen zwei Impulse zur Erzeugung jedes der einzelnen Punkte der Schrift der Ansicht (B) verwendet wurden sowie drei Impulse zur Erzeugung jedes der einzelnen Punkte, die die Schriftzeichen der Ansicht (C) bilden, verwendet wurden.Similar multiple pulses were used to produce the font sets shown in views (A) through (C) of FIG. 11 with progressively greater fatness. The characters printed in view (A) required a control pulse to generate each of the dots that make up a particular character, whereas two pulses were used to generate each of the individual dots of the font of view (B) and three pulses to generate each of the individual dots that form the characters of view (C) were used.
Das Steuergerät 261 kann zur Ausführung der erforderli chen Steuerfunktionen z. B. mit einer fest verdrahteten Logik oder mit einem programmierten Mikroprozessor oder einer Kombi nation von beiden ausgestattet werden. Zur Erzeugung der in den Fig. 4 bis 9 gezeigten Wellenformen wurde von den Erfin dern ein Wavetek-Wellenformgenerator, Modell 175, hergestellt von der Firma Wavetek, San Diego, Kalifornien, verwendet. Bei einer praktischen Ausführung des Druckers würde das Steuer gerät 261 typischerweise so ausgestaltet werden, daß es die erforderlichen Wellenformen und Funktionen, wie vorstehend erläutert, für jeden bestimmten Anwendungsfall vorsieht.The controller 261 can be used to perform the required control functions z. B. with a hardwired logic or with a programmed microprocessor or a combination nation of both. Was used to generate the waveforms shown in Figs. 4 to 9 of the countries OF INVENTION a Wavetek waveform generator, model 175, manufactured by Wavetek, San Diego, California, used. In a practical implementation of the printer, controller 261 would typically be designed to provide the required waveforms and functions, as discussed above, for each particular application.
Claims (4)
- - eine von der erforderlichen Punktgröße abhängige Anzahl von Impulsen mit dominanter Resonanzfrequenz oder einer subharmonischen der dominanten Resonanzfrequenz des Tin tenstrahldruckers erzeugt werden mit einer Totzeit (T4, T5, T7, T9, T11, T13) zwischen den einzelnen Impulsen und
- - der Wandler mit den so erzeugten Impulsfolgen gespeist wird, wobei auf jeden der elektrischen Impulse hin ein Tintentröpfchen mit einem bestimmten Volumen aus der Düsenöffnung (202) ausgestoßen wird und die während einer Impulsfolge ausgestoßenen Tintentröpfchen zu einem ein zigen resultierenden Tintentropfen zusammenfließen, bevor oder wenn die ausgestoßenen Tintentröpfchen das Druckme dium zum Drucken erreichen.
- - A number of pulses depending on the required point size with a dominant resonance frequency or a subharmonic of the dominant resonance frequency of the ink jet printer are generated with a dead time (T4, T5, T7, T9, T11, T13) between the individual pulses and
- - The transducer is fed with the pulse sequences generated in this way, an ink droplet with a certain volume is ejected from the nozzle opening ( 202 ) on each of the electrical pulses and the ink droplets ejected during a pulse sequence flow together to form a single resulting ink drop before or when the ejected ink droplets reach the print medium for printing.
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