EP0142150A1 - Verfahren und Wandler zum Erhöhen der Auflösung bei einer Tintenmosaikschreibeinrichtung - Google Patents

Verfahren und Wandler zum Erhöhen der Auflösung bei einer Tintenmosaikschreibeinrichtung Download PDF

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EP0142150A1
EP0142150A1 EP84113646A EP84113646A EP0142150A1 EP 0142150 A1 EP0142150 A1 EP 0142150A1 EP 84113646 A EP84113646 A EP 84113646A EP 84113646 A EP84113646 A EP 84113646A EP 0142150 A1 EP0142150 A1 EP 0142150A1
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EP
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strips
transducers
transducer
piezoelectric
ink
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Kenth Dipl.-Ing. Nilsson
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Siemens Elema AB
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Siemens AG
Siemens Elema AB
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    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04581—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits controlling heads based on piezoelectric elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
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    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04588—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits using a specific waveform

Definitions

  • the invention relates to a method for increasing the resolution in an ink mosaic writing device with a writing head having a number of piezoelectric transducers arranged in a row, in which writing fluid is ejected dropwise in the direction of a recording medium by piezoelectric deformation of the transducers.
  • the present invention has for its object to provide a method and a transducer with which the resolution in an ink mosaic writing device of the type mentioned can be increased in a simple manner and without additional piezoelectric transducers.
  • the individual transducers consist of two strips made of piezoelectric material exist, which are arranged at a distance from each other, contacted on both sides and covered on both sides by plates in such a way that an elongated, essentially rectangular channel is formed between the strips and the plates, from which the writing fluid is ejected, and that the two strips at least temporarily deformed to different degrees.
  • the ink channels formed directly represent the writing nozzles.
  • a separate perforated matrix can therefore be dispensed with. For example, if an electrical voltage is applied to the strips, they become narrower and higher, so that the enclosed cross-sectional area of the channel is enlarged, which means that additional writing fluid is sucked into this channel. If the voltage at this contact is removed or even a pulse of reverse polarity is applied for a short time, the strips return to their original shape, which suddenly reduces the channel volume. This leads to ejection of writing fluid.
  • the piezoelectric strips become shorter at the same time. If, according to the method according to the invention, the two strips of a piezoelectric transducer are deformed differently, for example due to different voltages, a sufficient cross-sectional enlargement can still be achieved in order to additionally draw writing fluid into the ink channel. At the same time, however, the difference in length of the two piezoelectric strips causes the transducer to bend somewhat, so that the end of the transducer facing the recording medium dodges sideways.
  • This bending of the ink channel and the ejection of an ink drop in this position can be realized, for example, by superimposing a DC voltage that is different for the two strips on a voltage pulse applied to both piezoelectric strips, which practically causes and maintains the bending.
  • the deflection amplitude is increased to 80 ⁇ m and if the non-curved rest position of the ink channel is also used to eject a drop, the number of drops per mm can already be tripled. Since the ink channels are practically at rest in the moment of ejection of a liquid drop, no speed component is superimposed on the drop transversely to the direction of flight.
  • the intermittent bending of the piezoelectric transducers can be achieved particularly easily by superimposing two voltage pulses different for the two strips on the voltage pulse applied to both piezoelectric strips to eject a drop of liquid.
  • the voltage pulses additionally applied to the two strips can have different amplitudes or different polarities.
  • the duration of the pulses only has to be selected so that the desired bending of the piezoelectric transducer is reached before the time of ejection and is maintained until after the drop of liquid is ejected, if the process is to be carried out without additional cross-speed components.
  • ink mosaic writing device which is simple in construction and stable for operation, for carrying out the method.
  • the transducers in the end facing away from the recording medium are connected via a web.
  • the clamping of the entire transducer arrangement is simplified considerably.
  • the electrical control can be simplified further in that the plate is made of metal on one side of the strips and serves as a common electrode for both or even all of the strips. In this case, the additional contacting that would otherwise be required on this side of the strips can be dispensed with.
  • An advantageous transducer arrangement for carrying out the method can be produced particularly simply in that a channel matrix, which consists of a series of strips of piezoelectric material, which are arranged in parallel and at a distance from one another, makes electrical contact on both sides and on both sides with a plate covering all strips are covered, is cut after two strips parallel to these and at least over part of the length thereof.
  • a channel matrix which consists of a series of strips of piezoelectric material, which are arranged in parallel and at a distance from one another, makes electrical contact on both sides and on both sides with a plate covering all strips are covered, is cut after two strips parallel to these and at least over part of the length thereof.
  • the outer basic structure of an ink mosaic writing device can be seen from FIG.
  • the recording medium 3, for example normal registration paper, is drawn past the front face 6 of a housing 7 in the direction of arrow 4 via transport rollers 1 and 2.
  • the connecting line 8 is guided, which at its free end has a plug 9 for connection to a corresponding control device which contains the control signals for recording the desired courses, characters or images and for the synchronization between the time deflection of the respective transducers and the ejection of the individual liquid drops.
  • the housing 7 contains the actual write head, a possible embodiment of which is shown in FIG. 2.
  • the writing head 10 consists of a series of piezoelectric transducers 11 to 14 and a reservoir 15 for writing fluid 16.
  • the ink channel 17 is indicated by dashed lines, which is explained in more detail in connection with FIG. 3.
  • the electrical contacts of the piezoelectric strips have not been shown.
  • the piezoelectric transducers 11 to 14 are connected to one another at the rear end via a common web 18. At this point it should be noted that in principle it is also possible to individually design each transducer and fasten it separately in the print head.
  • the embodiment shown has the advantage of a considerably simplified production, since first a closed channel matrix can be produced in which a row of contacted piezoelectric strips on a first plate are arranged parallel to one another and with a second plate to be covered. After every two strips that enclose an ink channel, an almost continuous slot is sawn into the plate in the longitudinal direction. In this way, a comb-like transducer arrangement, as is used in the exemplary embodiment according to FIG. 2, is produced.
  • FIG. 3 shows a cross section through the converter arrangement according to FIG. 2.
  • the two outermost converters 11 and 14 are only indicated by dashed lines.
  • the converter 13 is only hinted at in its rest position.
  • the transducer 12 shown in more detail in cross section like the other transducers, consists of two piezoelectric strips 20 and 21, which are provided on both sides with a contact 22 to 25 and which are enclosed between two plates 26 and 27. In this case, the two plates are made of a non-conductive material.
  • 5a-5e will be used as an example to explain how the higher resolution is achieved.
  • 5a for the sake of simplicity, only three outlet openings of transducers are shown side by side, from which liquid drops are to be ejected at the same time.
  • 5b is assume that the transducers are not deflected, so that the locations of the recording points match the locations of the stationary transducers.
  • 5c it is assumed that all transducers are deflected to one side before the ejection of a liquid drop, so that the recording points are also shifted to this side.
  • Fig. 5d the deflection is made to the other side.
  • 5e finally shows the totality of the recording points possible as a result. With the help of the three ink channels, nine recording points can be achieved in this way.
  • FIGS. 1 to 5 are not drawn to scale for the sake of clarity. On the basis of these figures, the essentials of the method according to the invention and an advantageous embodiment of the write head are to be shown. Without departing from the scope of this invention, it is also possible to further increase the number of recording points by deflecting the individual transducers to different extents.
  • a particular advantage of the method according to the invention and the ink mosaic writing device specified here for carrying out this method is that the additional deflection of the transducers and the higher resolution achieved thereby only have to be used when necessary and a lower paper speed only has to be accepted for these cases. For designs with lower resolution requirements, you can always work with a higher paper speed. For both cases, ie low or high resolution, there is always only one write head and thus one control electronics necessary. The additional effort for increasing the resolution is therefore limited to a minimum.

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

Um die Auflösung bei einer Tintenmosaikschreibeinrichtung einfach und ohne zusätzliche Wandler erhöhen zu können, ist erfindungsgemäss vorgesehen, dass die Wandler (11-14) aus je zwei kontaktierten piezoelektrischen Streifen (20, 21; 30, 31) bestehen, die zwischen Platten (26, 27; 36, 37) eingeschlossen sind. Durch unterschiedliche Spannungsverläufe an den Streifen (30, 31) verbiegt sich der Wandler (13) zusätzlich zu der Querschnittsänderung des gebildeten Kanales. Dadurch wird es möglich, Flüssigkeitstropfen in unterschiedlichen Lagen des Wandlers (13) auszustossen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erhöhen der Auflösung bei einer Tintenmosaikschreibeinrichtung mit einem eine Anzahl reihenweise angeordneter, piezoelektrische Wandler aufweisenden Schreibkopf, bei dem durch piezoelektrische Verformung der Wandler tropfenweise Schreibflüssigkeit in Richtung auf einen Aufzeichnunasträger ausgestossen wird.
  • Bei bekannten Tintenmosaikschreibeinrichtungen ist bisher eine Auflösung von etwa vier Tintentropfen pro Millimeter erreicht worden (DE-PS 25 27 647). Für eine Verbesserung des Schriftbildes wären etwa zehn derartige Tintentropfen pro Millimeter wünschenswert. Dazu ist bereits vorgeschlagen, mehrere Reihen piezoelektrischer Wandler in Papiertransportrichtung versetzt zueinander anzuordnen. Das erfordert jedoch die Verdopolung der Elektronik und kann unter Umständen auch zu einer Verzerrung im Schriftbild führen. Eine Verringerung des Abstandes zwischen den piezoelektrischen Wandlern einer Reihe erhöht - abgevehen von den herherstellungstechnischen Schwierigkeiten - die Gefahr der hydraulischen Kopplung zwischen den Wandlern erheblich.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und einen Wandler anzugeben, mit dem die Auflösung bei einer Tintenmosaikschreibeinrichtung der eingangs genannten Art auf einfache Weise und ohne zusätzliche piezoelektrische Wandler erhöht werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgeemäss dadurch gelöst,dass die einzelnen Wandler aus zwei Streifen aus piezoelektrischem Material bestehen, die mit Abstand zueinander angeordnet, beidseitig kontaktiert und an beiden Seiten derart von Platten abgedeckt sind, dass zwischen den Streifen und den Platten ein langgestreckter, im wesentlichen rechteckiger Kanal entsteht, aus den die Schreibflüssigkeit ausgestossen wird, und dass die beiden Streifen zumindest zeitweise unterschiedlich stark verformt werden. Bei den hier vorgesehenen Wandlern stellen die gebildeten Tintenkanäle direkt die Schreibdüsen dar. Auf eine separate Lochmatrize kann also verzichtet werden. Wird beispielsweise an die Streifen eine elektrische Spannung angelegt, so werden diese schmaler und höher,so dass die eingeschlossene Kanalquerschnittsfläche vergrössert wird.Dadurch wird zusätzliche Schreibflüssigkeit in diesen Kanal hineingesaugt. Wird die Spannung an dieser Kontaktierung entfernt oder kurzzeitig sogar ein Impuls umgekehrter Polarität angelegt, so gehen die Streifen in ihre Ausgangsform zurück, wodurch das Kanalvolumen schlagartig verkleinert wird. Das führt zu einem Ausstossen von Schreibflüssigkeit.
  • Beim Anlegen der Spannung werden die piezoelektrischen Streifen gleichzeitig kürzer. Werden nun entsprechend dem erfindungsgemässen Verfahren die beiden Streifen eines piezoelektrischen Wandlers unterschiedlich verformt, beispielsweise durch A zegen unterschiedlicher Spannungen, so kann damit immer noch ein ausreichende Querschnittsvergrösserung erreicht werden, um zusätzlich Schreibflüssigkeit in den Tintenkanal hineinzusaugen. Gleichzeitig wird jedoch durch die unterschiedliche Längenausdehnung der beiden piezoelektrischen Streifen der Wandler etwas verbogen, so dass das dem Aufzeichnungsträger zugewandte Ende des Wandlers seitlich ausweicht. Wird nun die Verformung der beiden Streifen des Wandlers so rückgängig gemacht, dass zunächst die unterschiedliche Längenausdehnung und damit die Verbiegung des Wandlers beibehalten wird, so wird ein Flüssigkeitstropfen ausgestossen, der seitlich versetzt ist zur Wandlerstellung im ungebogenen Zustand. Wird der Aufzeichnungsträger wie , üblich dicht an den Tintenkanälen vorbeigeführt, so entspricht die Versetzung des Auftreffpunktes des Tintentropfens annähernd der Versetzung der Kanalmündung.
  • Diese Verbiegung des Tintenkanales und das Ausstossen eines Tintentropfens in dieser Lage kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass einem an beiden piezoelektrischen Streifen gleichzeitig angelegten Spannungsimpuls eine für die beiden Streifen unterschiedliche Gleichspannung überlagert wird, die praktisch die Verbiegung verursacht und aufrechterhält.
  • Bei der Auslenkung muss hierbei lediglich die Masse eines einzelnen Wandlers beschleunigt werden. Das macht es möglich, die Auslenkung mit einer Amplitude vorzunehmen, die etwa einem Viertel des Abstandes zwischen den bei ruhenden Wandlern erzeugten Flüssigkeitstropfen entspricht. Nimmt man als Beispiel wieder einen Schreibkopf, bei dem die Tintenkanäle einen Abstand von ca. 250 um haben, so ergäbe das eine Auslenkamolitude von ca. 60 um. Die Synchronisation müsste in diesem Fall so erfolgen, dass ein Flüssigkeitstropfen jeweils bei der maximalen Auslenkung in der einen oder anderen Richtung ausgestossen wird. Auf diese Art und Weise könnte die Amzahl der Tropfen pro mm bereits verdoppelt werden. Erhöht man d e Auslenkamplitude auf 80 um und benutzt man auch die nicht gekrümmte Ruhelage des Tintenkanales zum Ausstossen eines Tropfens, so kann die Anzahl der Tropfen pro mm bereits verdreifacht werden. Da sich die Tintenkanäle im MOment des Ausstossens eines Flüssigkeitstropfens praktisch in Ruhe befinden, wird den Tropfen keine Geschwindigkeitskomponente quer zur Flugrichtung überlagert.
  • Es ist auf der anderen Seite jedoch ebenfalls möglich, die Auslenkung des Wandlers synchron mit dem Ausstossen eines Tintentropfens vorzunehmen, so dass dem Flüssigkeitstropfen eine Geschwindigkeitsquerkomponente überlagert wird. Dadurch wird der Auftreffpunkt des Tropfens auf dem Aufzeichnungsträger weiter verschoben, als es der Auslenkung des Wandlers entspricht. In diesem Fall kann mit wesentlich kleinerer Auslenkamplitude gearbeitet werden.
  • Auch eine Kombination der beiden vorabbeschriebenen Auslenkverfahren ist denkbar. Im Prinzip lassen sich dadurch die Auftreffpunkte der Flüssigkeitstropfen auf dem Aufzeichnungsträger beliebig dicht legen.
  • Besonders einfach lässt sich die zeitweise Verbiegung der piezoelektrischen Wandler dadurch erzielen, dass dem an beide piezoelektrischen Streifen angelegten Spannungsimpuls zun Ausstossen eines Flüssigkeitstropfens zwei für die beiden Streifen unterschiedliche Spannungsimpulse überlagert werden. Die an die beiden Streifen zusätzlich angelegten Spannungsimpulse können dabei unterschiedliche Amplitude oder auch unterschiedliche Polarität haben. Die Dauer der Impulse muss lediglich so gewählt werden, dass die gewünschte Verbiegung des piezoelektrischen Wandlers vor dem Ausstosszeitpunkt erreicht ist und bis nach dem Ausstossen des Flüssigkeitstropfens beibehalten wird, wenn ohne zusätzliche Geschwindigkeitsquerkomponenten verfahren werden soll.
  • Eine im Aufbau einfache und für das Betreiben stabile Tintenmosaikschreibeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens ergibt sich. wenn die Wandler in dem dem Aufzeichnungsträger abgewandten Ende über einen Steg zusammenhängen. Die Einspannung der gesamten Wandleranordnung vereinfacht sich damit erheblich. Weiterhin entfallen ansonsten aufwendige Justierarbeiten zum Ausrichten der einzelnen Wandler untereinander. Unter Umständen kann die elektrische Ansteuerung noch dadurch vereinfacht werden, dass die Platte auf einer Seite der Streifen aus Metall besteht und als gemeinsame Elektrode für beide oder sogar alle Streifen dient. In diesem Fall kann auf die ansonsten erforderliche zusätzliche Kontaktierung auf dieser Seite der Streifen verzichtet werden.
  • Eine vorteilhafte Verbesserung des Tintenausstosses ergibt sich dadurch, dass die Austrittsöffnung der Tintenkanäle verkleinert wird, indem sich der Kanal beispielsweise in diesem Endbereich verjüngt. Eine einfache Ausführung sieht dazu vor, dass die Streifen eines Wandlers einen spitzen Winkel bilden.
  • Eine vorteilhafte Wandleranordnung zur Durchführung des Verfahrens lässt sich besonders einfach dadurch herstellen, dass eine Kanalmatrize, die aus einer Reihe von Streifen aus piezoelektrischem Material besteht, die parallel und mit Abstand zueinander angeordnet, beidseitig elektrisch kontaktiert und auf beiden Seiten mit einer alle Streifen überdeckenden Platte abgedeckt sind, nach jeweils zwei Streifen parallel zu diesen und zumindest über einen Teil der Länge derselben durchtrennt wird. Auf diese Art und Weise ergibt sich eine kammartige Anordnung mit einem alle Wandler zusammenhaltenden Steg, wobei die Zähne des Kammes aus den einzelnen Wandlern mit den Tintenkanälen bestehen.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus den nachfolgend anhand von fünf Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen, mi* denen die Erfindung näher erläutert und beschrieben wird. Gliche Teile sind dabei mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigt bzw. zeigen
    • Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Tintenmosaikschreibeinrichtung,
    • Fig. 2 ein Beispiels eines Sehreibkopfes mit vier piezoelektrischen Wandlern,
    • Fig. 3 einen Querschnitt durch den Schreibkopf gemäss Fig. 2,
    • Fig. 4 a und b zeitliche Spannungsverläufe für die beiden piezoelektrischen Streifen eines Wandlers und
    • Fig. 5 a bis e die Aufzeichnungspunkte relativ zu den Tintenkanälen zu verschiedenen Zeiten.
  • Aus Fig. 1 ist der äussere Prinzipaufbau einer Tintenmosaikschreibeinrichtung ersichtlich. Ueber Transportrollen 1 und 2 wird der Aufzeichnungsträger 3, beispielsweise normales Registrierpapier, in Richtung des Pfeiles 4 über den Abstandshalter 5 an der Stirnseite 6 eines Gehäuses 7 vorbeigezogen. In das Gehäuse 7 ist die Anschlussleitung 8 geführt, die an ihrem freien Ende mit einem Stecker 9 zum Anschluss an ein entsprechendes Steuergerät, das die Steuersignale für die Aufzeichnung der gewünschten Verläufe, Zeichen oder Bilder und für die Synchronisierung zwischen der zeitlichen Auslenkung der jeweiligen Wandler und dem Ausstossen der einzelnen Flüssigkeitstropfen liefert. Das Gehäuse 7 enthält den eigentlichen Schreibkopf, von dem eine mögliche Ausführungsform in Fig. 2 dargestellt ist.
  • Der Schreibkopf 10 besteht aus einer Reihe von piezoelektrischen Wandlern 11 bis 14 und einem Reservoir 15 für Schreibflüssigkeit 16. In dem Wandl-r 11 ist gestrichelt der Tintenkanal 17 angedeutet, der im Zusammenhang mit Fig. 3 ansehliessend näher erläutert wird. Der Uebersichtlichkeit halber ist auf die Darstellung der elektrischen Kontaktierungen der piezoelektrischen Streifen verzichtet worden. Wie der Fig. 2 weiter zu entnehmen ist, sind die piezoelektrischen Wandler 11 bis 14 am rückwärtigen Ende über einen gemeinsamen Steg 18 miteinander verbunden. An dieser Stelle sei angemerkt, dass es im Prinzip auch möglich ist, jeden Wandler einzelnd auszubilden und separat im Schreibkopf zu befestigen. Die dargestellte Ausführungsform hat den Vorteil einer erheblich vereinfachten Herstellung, da zunächst eine geschlossene Kanalmatrize hergestellt werden kann, in dem eine Reihe kontaktierter piezoelektrischer Streifen auf einer ersten Platte parallel zueinander angeordnet und mit einer zweiten Platte abgedeckt werden. Nach jeweils zwei Streifen, die einen Tintenkanal einschliessen, wird in Längsrichtung ein nahezu durchgehender Schlitz in die Platte gesägt. Auf diese Weise wird eine kammartige Wandleranordnung, wie sie bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 verwendet ist, erzeugt.
  • Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch die Wandleranordnung gemäss Fig. 2. Dabei sind die beiden äussersten Wandler 11 bzw. 14 nur gestrichelt angedeutet. Ebenso ist der Wandler 13 in seiner Ruhelage lediglich angedeutet. Der im Querschnitt näher dargestellte Wandler 12 besteht, wie die anderen Wandler auch, aus zwei piezoelektrischen Streifen 20 bzw. 21, die auf beiden Seiten mit einer Kontaktierung 22 bis 25 versehen sind und die zwischen zwei Platten 26 bzw. 27 eingeschlossen sind. Die beiden Platten bestehen in diesem Fall aus einem nichtleitenden Material.
  • Wird nun, wie für den Wandler 13 angenommen, an die beiden Streifen 30 bzw. 31 eine Spannung angelegt, so werden diese Streifen höher und gleichzeitig schmaler und kürzer. Wird, wie in Fig. 3 angenommen, eine unterschiedlich grosse Spannung an die beiden Streifen 30 bzw. 31 angelegt, so ergeben sich unterschiedliche Längenänderungen der Streifen in den drei Dimensionen. Durch die unterschiedliche Längenänderung der Streifen verbiegt sich das Wandlerelement. Trotz der unterschiedlichen Höhen-und Breitenveränderungen wird die Querschnittsfläche des Tintenkanales vergrössert, so dass Schreibflüssigkeit hineingesaugt wird.
  • Wird die Querschnittsvergrösserung anschliessend rückgängig gemacht, die Verbiegung aber beibehalten, so wird ein Flüssigkeitstropfen praktisch aus einer versetzten Kanalöffnung ausgestossen.
  • In Fig. 4a und 4b ist beispielhaft der zeitliche Verlauf der an die beiden Streifen eines Wandlers angelegten Spannung dargestellt. Dabei ist angenommen, dass in Fig. 4a die Spannung am Streifen 30 und in Fig. 4b die am Streifen 31 dargestellt ist. Zum Zeitpunkt t1 wird eine gleichgrosse Spannung an beide Streifen 30 bzw. 31 angelegt, die bis zum Zeitpunkt t2 konstant gehalten wird und danach schlagartig wieder auf den Ausgangswert zurückkehrt. Mit Hilfe dieses Rechteckimpulses an beiden Streifen ergäbe sich die normale Wirkung eines derartigen Wandlerelementes; durch die angelegte Spannung vergrössert sich die Querschnittsfläche und es wird Tinte in den Tintenkanal hineingesaugt. Zum Zeitpunkt t2 verkleinert sich die Querschnittsfläche und damit das Volumen des Tintenkanales schlagartig, so dass in Richtung des Tintenkanales ein Flüssigkeitstropfen ausgestossen wird. Eine Verbiegung des Wandlerelementes findet in diesem Fall nicht statt.
  • Zum Zeitpunkt t3 sei angenommen, dass an die beiden Streifen eine kleine, betragsmässig gleiche, jedoch entgegengesetzte Spannung von z. B. 20 V angelegt wird. Das führt zunächst zu einer Verbiegung des Wandlers 13, jedoch nicht zu einer Querschnittsvergrösserung des Tintenkanales. um Zeitpunkt t4 wird dieser Soannung ein Spannungsimpuls von z. B. 100 V, wie zwischen den Feiten t1 und t2, überlagert, der bis zum Zeitpunkt t5dauert. Z m Zeitpunkt t6 schliesslich geht die Spannung an beiden Streifen wieder auf den Ausgangswert zurück. Im Zeitintervall zwischen t4 und t5 wird die Querschnittsfläche des Tintenkanales des ausgelenkten Wandlers vergrössert. Zum Zeitpunkt t5 wird diese Querschnittsvergrösserung rückgängig gemacht, die Auslenkung aber beibehalten. Erst zum Zeitpunkt t6 wird auch die Auslenkung rückgängig gemacht.
  • Anhand der Fig. 5a - 5e soll beispielhaft erläutert werden, wie die höhere Auflösung zustandekommt. In Fig. 5a sind dabei der Einfachheit halber lediglich drei Ausgangsöffnungen von Wandlern nebeneinander dargestellt, aus denen jeweils gleichzeitig Flüssigkeitstropfen ausgestossen werden sollen. In Fig. 5b ist angenommen, dass die Wandler nicht ausgelenkt sind, so dass die Orte der Aufzeichnungspunkte mit den Orten der ruhenden Wandler übereinstimmen. In Fig. 5c ist angenommen, dass sämtliche Wandler vor dem Ausstossen eines Flüssigkeitstropfens nach einer Seite ausgelenkt sind, so dass auch die Aufzeichnungspunkte nach dieser Seite verschoben sind. In Fig. 5d ist die Auslenkung nach der anderen Seite vorgenommen. Fig. 5e schliesslich zeigt die Gesamtheit der dadurch möglichen Aufzeichnungspunkte. Bereits mit Hilfe der drei Tintenkanäle lassen sich auf diese Art und Weise neun Aufzeichnungspunkte erzielen.
  • Die anhand der Fig. 1 bis 5 erläuterten Ausführungsbeispiele sind der besseren Uebersichtlichkeit halber nicht massstabsgerecht dargestellt. Anhand dieser Figuren soll allein das Wesentliche des erfindungsgenässen Verfahrens und eine vorteilhafte Ausgestaltung des Schreibkopfes gezeigt werden. Ohne den Rahmen dieser Erfindung zu verlassen, ist es ebenso möglich, durch unterschiedlich starke Auslenkungen der einzelnen Wandler die Zahl der Aufneichnungspunkte weiter zu erhöhen.
  • Weiterh:n ist es auch möglich, die Auslenkung der Wandler mit dem Ausstossen der Flüssigkeitstropfen so zu synchronisieren, dass diesen eine Geschwindigkeitsquerkomponente überlagert wird. Dadurch ist eine weitere Variationsmöglichkeit gegeben, durch die die Lage der Auftreffpunkte der Tropfen weiter verändert werden kann. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens und der hier angegebenen Tintenmosaikschreibeinrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens besteht darin, dass die zusätzliche Auslenkung der Wandler und die dadurch erzielte höhere Auflösung nur im Bedarfsfall angewendet werden muss und nur für diese Fälle eine niedrigere Papiergeschwindigkeit in Kauf genommen werden muss. Für Entwürfe mit geringerer Anforderung an Auflösung kann stets mit einer höheren Papiergeschwindigkeit gearbeitet werden. Für beide Fälle, d.h. niedrige oder hohe Auflösung, ist aber immer nur ein Schreibkopf und damit eine Ansteuerelektronik notwendig. Der zusätzliche Aufwand für die Erhöhung der Auflösung beschränkt sich daher auf ein Minimum.

Claims (5)

1. Verfahren zur Erhöhung der Auflösung bei einer Tintenmosaikschreibeinrichtung mit einem eine Anzahl reihenweise angeordneter, piezoelektrischer Wandler aufweisenden Schreibkopf, bei dem iurch piezoelektrische Verformung der Wandler tropfenweise Schreibflüssigkeit in Richtung auf einen Aufzeichnungsträger ausgestossen wird, dadurch gekennzeichnet,dass die einzelnen Wandler (11 bis 14) aus zwei Streifen (20, 21; 30, 31) aus piezoelektrischem Material bestehen, die mit Abstand zueinander angeordnet, beidseitig kontaktiert und auf beiden Seiten derart mit Platten (26, 27; 36, 37) abgedeckt sind,dass zwischen den Streifen (20, 21; 30, 31) und den Platten (26, 27; 36, 37) ein langgestreckter, im wesentlichen rechteckiger Kanal (17) entsteht, aus dem die Schreibflüssigkeit (16) ausgestossen wird, und dass die beiden Streifen (20, 21; 30, 31) zumindest zeitweise unterschiedlich stark verformt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die unterschiedliche Verformung durch Ueberlagerung des zum Ausstossen eines Flüssigkeitstropfens vorgesehenen, an beide piezoelektrischen Streifen (20, 21; 30, 31) angelegten Spannungsimpulses mit zwei für die beiden Streifen unterschiedlichen Spannungsimpulsen erfolgt.
3. Tintenmosaikschreibeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandler (11 bis 14) in den dem Aufzeichnungsträger (3) abgewandten Ende über einen Steg (18) zusammenhängen.
4. Tintenmosaiksahreibeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (27; 37) auf einer Seite der Streifen (20, 21; 30, 31) aus Metall besteht und als gemeinsame Elektrode für beide Streifen dient.
5. Verfahren zur Herstellung der Wandler zur Durchführung des Verfahrens zur Erhöhung der Auflösung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass eine Kanalmatrize, die aus einer Reihe von Streifen aus piezoelektrischem Material besteht, die und mit Abstand zueinander angeordnet, beidseitig elektrisch kontaktiert und auf beiden Seiten mit einer alle Streifen überdeckenden Platte abgedeckt sind, nach jeweils zwei Streifen parallel zu diesen und zumindest über einen Teil der Länge derselben durchtrennt wird.
EP84113646A 1983-11-15 1984-11-12 Verfahren und Wandler zum Erhöhen der Auflösung bei einer Tintenmosaikschreibeinrichtung Expired EP0142150B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3341401 1983-11-15
DE19833341401 DE3341401A1 (de) 1983-11-15 1983-11-15 Verfahren und wandler zum erhoehen der aufloesung bei einer tintenmosaikschreibeinrichtung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0142150A1 true EP0142150A1 (de) 1985-05-22
EP0142150B1 EP0142150B1 (de) 1988-05-11

Family

ID=6214444

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP84113646A Expired EP0142150B1 (de) 1983-11-15 1984-11-12 Verfahren und Wandler zum Erhöhen der Auflösung bei einer Tintenmosaikschreibeinrichtung

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4566017A (de)
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