EP0494378A2 - Process for liquid jet printing device - Google Patents

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EP0494378A2
EP0494378A2 EP91121007A EP91121007A EP0494378A2 EP 0494378 A2 EP0494378 A2 EP 0494378A2 EP 91121007 A EP91121007 A EP 91121007A EP 91121007 A EP91121007 A EP 91121007A EP 0494378 A2 EP0494378 A2 EP 0494378A2
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EP
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guide plate
recording medium
liquid jet
jet printing
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Norbert Knoth
Friedrich-Viktor Miehe
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    • 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
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    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/07—Ink jet characterised by jet control

Definitions

  • the invention relates to a method for a liquid jet printing device for franking and stamping machines which generates characters and graphic characters and symbols on recording media by ejecting drops from nozzles, the nozzles being held in a guide plate.
  • Liquid jet printing devices of this type are known.
  • the nozzles for ejecting drops of a writing liquid in the direction of a recording medium are arranged in a plate parallel or at an angle to one another and at right angles to the recording medium (DE-33 41 399 A1, DE-30 40 530 A1).
  • the discharge of liquid drops is controlled by means of piezoelectric or thermal transducers.
  • the write head with the plate of the nozzles which are parallel or at an angle to one another is periodically deflected transversely to the direction of ejection of the liquid drops and this deflection is synchronized with the ejection.
  • ink channels incorporated into plastic bodies are also used (DE-34 05 062 A1).
  • the print heads must be guided exactly parallel over the record carrier.
  • the invention was based on the object of a method for liquid jet printing devices for franking purposes create that contains a small number of drop ejection devices and ensures high resolution.
  • An advantage of the invention is the fixed arrangement of the drop ejection devices relative to the moving recording medium, which therefore does not require any additional mechanical guiding devices.
  • the liquid jet printing device is composed, for example, of a plurality of nozzles 10. 15 arranged side by side in a line. These nozzles 10..15 are mounted in a guide plate 30.
  • the record carrier 40 e.g. an envelope to be franked is moved in a plane parallel to the guide plate 30 and at an angle to the nozzles 10..15, as the arrow in FIG. 2 indicates.
  • the nozzles 10. In order to be able to record a larger area of the recording medium 40 with each individual nozzle, the nozzles 10. According to the invention, this is done by exciting surface waves on the guide plate 30. Such a surface wave causes the guide plate 30 to oscillate, as a result of which the nozzles firmly held in them assume the various positions relative to the recording medium 40.
  • the generation of standing waves is also suitable for this. 1 shows, for example, the deformation of the guide plate 30 that occurs during a period T of a surface wave and the positions of the nozzle 11 that result from this. This practically achieves a periodic change in the direction of ejection, and a larger portion of the recording medium 40 of painted over each nozzle.
  • the time of the drop ejection within the period T determines the direction of the drop flight and thus the position of the application point on the recording medium.
  • a multiple triggering of the nozzles during the different positions within a period T is possible. The number of such triggers depends on the frequency of the surface wave and on criteria of the drop size, the viscosity of the liquid and the diameter and the deflection range of the nozzles, which are not detailed here.
  • the range of action of the individual nozzles must be coordinated with one another so that on the one hand no overlaps can occur when droplets are ejected and on the other hand each position on the recording medium can be reached by an ink jet within the limits of the printing width.
  • the amplitudes of the surface waves are selected at a predetermined distance between the nozzles so that the subregions of adjacent nozzles adjoin one another without overlapping.
  • the achievable resolution of the typeface or character image to be generated depends on the advance of the recording medium 40 and on the frequency of the surface wave.
  • the time t in which a particular nozzle takes up the same printing position again corresponds to half the period 1/2 T of the surface wave.
  • the record carrier travels a certain distance. This must be less than or equal to the desired resolution in the direction of the movement of the recording medium.
  • the frequency of the surface wave is dependent on construction and material parameters and can only be varied within narrow limits. The resolution is therefore dependent on the advance of the recording medium and thus on the printing speed.
  • a feedback of the phase position of the surface wave at a specific point in time to a specific location of the guide plate can take place in a suitable form by one or more sensors, for example acceleration sensors, which are firmly connected to the surface of the guide plate.

Abstract

For the use of liquid jet printing devices for franking machines, a process is proposed which, instead of the conventional control of the positions of the droplet discharge devices relative to the printing carrier, causes the guide plate of the droplet discharge devices to be deformed by surface undulations. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für eine Flüssigkeitsstrahl-Druckvorrichtung für Frankier- und Wertstempelmaschinen, die durch Ausstoßen von Tropfen aus Düsen Schriftzeichen und grafische Zeichen sowie Symbole auf Aufzeichnungsträger erzeugt, wobei die Düsen in einer Führungsplatte gehalten sind.The invention relates to a method for a liquid jet printing device for franking and stamping machines which generates characters and graphic characters and symbols on recording media by ejecting drops from nozzles, the nozzles being held in a guide plate.

Flüssigkeitsstrahl-Druckvorrichtungen solcher Art sind bekannt. So werden beispielsweise die Düsen zum Ausstoßen von Tropfen einer Schreibflüssigkeit in Richtung eines Aufzeichnungsträgers in einer Platte parallel oder im Winkel zueinander und rechtwinklig zum Aufzeichnungsträger angeordnet (DE-33 41 399 A1, DE-30 40 530 A1). Mittels piezoelektrischer oder thermischer Wandler wird der Ausstoß von Flüssigkeitstropfen gesteuert. Um eine hohe Auflösung zu erzielen, wird bei solchen Anordnungen der Schreibkopf mit der Platte der parallel oder winklig zueinander stehenden Düsen periodisch quer zur Ausstoßrichtung der Flüssikeitstropfen ausgelenkt und diese Auslenkung mit dem Ausstoßen synchronisiert.Liquid jet printing devices of this type are known. For example, the nozzles for ejecting drops of a writing liquid in the direction of a recording medium are arranged in a plate parallel or at an angle to one another and at right angles to the recording medium (DE-33 41 399 A1, DE-30 40 530 A1). The discharge of liquid drops is controlled by means of piezoelectric or thermal transducers. In order to achieve a high resolution, in such arrangements the write head with the plate of the nozzles which are parallel or at an angle to one another is periodically deflected transversely to the direction of ejection of the liquid drops and this deflection is synchronized with the ejection.

Anstelle von Düsen werden auch in Kunststoffkörper eingearbeitete Tintenkanäle verwendet (DE-34 05 062 A1).Instead of nozzles, ink channels incorporated into plastic bodies are also used (DE-34 05 062 A1).

Andere Lösungen sehen einen Keramikkörper mit eingeätzten Tintenkanälen mit verengten Austrittsöffnungen zum Erreichen einer höheren Druckpunktdichte vor (DE-38 05 279 A1).Other solutions provide a ceramic body with etched ink channels with narrowed outlet openings to achieve a higher pressure point density (DE-38 05 279 A1).

Eine exakte Justierung gegenüber dem Aufzeichnungsträger ist für ein gleichmäßiges Schriftbild bei allen diesen Anordnungen notwendig, die einen relativ hohen Aufwand bei der Fertigung und Wartung erfordert.An exact adjustment in relation to the record carrier is necessary for a uniform typeface in all of these arrangements, which requires a relatively high outlay in production and maintenance.

Zudem sind die Schreibköpfe exakt parallel über den Aufzeichnungsträger zu führen. Hierzu ist bekannt, den Aufzeichnungsträger über eine Walze und durch Randperforierungen zu führen.In addition, the print heads must be guided exactly parallel over the record carrier. For this purpose, it is known to guide the recording medium over a roller and through perforations on the edge.

Beim Einsatz derartiger Flüssigkeitsstrahl-Druckvorrichtungen für unterschiedlich breite und dicke Aufzeichnungsträger, wie Briefumschläge, die zudem nur einseitig an einer Leitschiene entlang unter der Druckvorrichtung durchgeführt werden können, sind statische, feststehende Schreibköpfe geeigneter. Hierbei ergibt sich das Problem, daß, um eine hohe Auflösung des Schriftbildes zu erzielen, eine Vielzahl von Düsen erforderlich sind.When using such liquid jet printing devices for recording media of different widths and thicknesses, such as envelopes, which can also only be carried out on one side along a guide rail under the printing device, static, fixed writing heads are more suitable. The problem that arises here is that a large number of nozzles are required in order to achieve a high resolution of the typeface.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für Flüssigkeitsstrahl-Druckvorrichtungen für Frankierzwecke zu schaffen, das eine geringe Anzahl von Tropfenausstoß-Vorrichtungen enthält und eine hohe Auflösung gewährleistet.The invention was based on the object of a method for liquid jet printing devices for franking purposes create that contains a small number of drop ejection devices and ensures high resolution.

Diese Aufgabe ist durch die Erfindung gelöst, wie sie im Kennzeichnungsteil des ersten Patentanspruches dargelegt ist.This object is achieved by the invention as set out in the characterizing part of the first claim.

Die Unteransprüche beschreiben weitere vorteilhafte Maßnahmen.The subclaims describe further advantageous measures.

Ein Vorteil der Erfindung besteht in der ortsfesten Anordnung der Tropfenausstoß-Vorrichtungen gegenüber dem bewegten Aufzeichnungsträger, die dadurch keine zusätzlichen mechanischen Führungsvorrichtungen benötigt.An advantage of the invention is the fixed arrangement of the drop ejection devices relative to the moving recording medium, which therefore does not require any additional mechanical guiding devices.

Anhand einer aus zwei Figuren bestehenden Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert. Darin zeigt die

Fig.1
die schematische Seitensicht der möglichen Stellungen einer Tropfenausstoß-Vorrichtung zu verschiedenen Zeitpunkten und die
Fig.2
die Aufsicht auf die schematische Darstellung der Führungsplatte mit der Anordnung der Düsen
The invention is explained in more detail with reference to a drawing consisting of two figures. In it shows the
Fig. 1
the schematic side view of the possible positions of a drop ejection device at different times and
Fig. 2
the supervision of the schematic representation of the guide plate with the arrangement of the nozzles

Die Flüssigkeitsstrahl-Druckvorrichtung nach der Erfindung wird beispielsweise aus mehreren nebeneinander in einer Linie angeordneten Düsen 10..15 zusammengesetzt. Diese Düsen 10..15 sind in einer Führungsplatte 30 gelagert. Der Aufzeichnungsträger 40, z.B. ein zu frankierender Briefumschlag wird in einer Ebene parallel zur Führungsplatte 30 und winklig zu den Düsen 10..15 bewegt, wie der Pfeil in der Fig.2 andeutet.The liquid jet printing device according to the invention is composed, for example, of a plurality of nozzles 10. 15 arranged side by side in a line. These nozzles 10..15 are mounted in a guide plate 30. The record carrier 40, e.g. an envelope to be franked is moved in a plane parallel to the guide plate 30 and at an angle to the nozzles 10..15, as the arrow in FIG. 2 indicates.

Um mit jeder einzelnen Düse einen größeren Bereich des Aufzeichnungsträgers 40 erfassen zu können, sind die Düsen 10..15 in verschiedene Positionen zu bringen, die sich durch die Richtung der Düsenachse und damit der Tintenausstoßrichtung gegenüber dem Aufzeichnungsträger unterscheiden. Dies geschieht erfindungsgemäß durch Anregen von Oberflächenwellen auf der Führungsplatte 30. Eine solche Oberflächenwelle bewirkt ein Schwingen der Führungsplatte 30, wodurch die fest in sie gehaltenen Düsen die verschiedenen Stellungen gegenüber dem Aufzeichnungsträger 40 einnehmen. Auch die Erzeugung von stehenden Wellen ist hierzu geeignet. In der Fig. 1 sind die während einer Periode T einer Oberflächenwelle entstehende Verformung der Führungsplatte 30 und die sich dadurch ergebenden Positionen der Düse 11 beispielsweise dargestellt. Damit ist praktisch eine zeitlich periodische Änderung der Ausstoßrichtung erreicht, und es wird ein größerer Teilbereich des Aufzeichnungsträgers 40 von jeder Düse überstrichen. Der Zeitpunkt des Tropfenausstoßes innerhalb der Periode T bestimmt die Richtung des Tropfenfluges und damit die Lage des Auftragspunktes auf dem Aufzeichnungsträger. Eine mehrfache Auslösung der Düsen während der verschiedenen Stellungen innerhalb einer Periode T ist möglich. Die Anzahl solcher Auslösungen ist abhängig von der Frequenz der Oberflächenwelle sowie von hier nicht näher ausgeführten Kriterien der Tropfengröße, der Viskosität der Flüssigkeit und dem Durchmesser sowie dem Auslenkungsbereich der Düsen.In order to be able to record a larger area of the recording medium 40 with each individual nozzle, the nozzles 10. According to the invention, this is done by exciting surface waves on the guide plate 30. Such a surface wave causes the guide plate 30 to oscillate, as a result of which the nozzles firmly held in them assume the various positions relative to the recording medium 40. The generation of standing waves is also suitable for this. 1 shows, for example, the deformation of the guide plate 30 that occurs during a period T of a surface wave and the positions of the nozzle 11 that result from this. This practically achieves a periodic change in the direction of ejection, and a larger portion of the recording medium 40 of painted over each nozzle. The time of the drop ejection within the period T determines the direction of the drop flight and thus the position of the application point on the recording medium. A multiple triggering of the nozzles during the different positions within a period T is possible. The number of such triggers depends on the frequency of the surface wave and on criteria of the drop size, the viscosity of the liquid and the diameter and the deflection range of the nozzles, which are not detailed here.

Der Wirkungsbereich der einzelnen Düsen muß aufeinander abgestimmt sein, damit einerseits keine Überschneidungen beim Tropfenausstoß auftreten können und andererseits jede Position auf dem Aufzeichnungsträger in den Grenzen der Druckbreite von einem Tintenstrahl erreichbar ist. Hierzu werden bei vorgegebenem Abstand der Düsen die Amplituden der Oberflächenwellen so gewählt, daß die Teilbereiche benachbarter Düsen aneinandergrenzen, ohne sich zu überschneiden.The range of action of the individual nozzles must be coordinated with one another so that on the one hand no overlaps can occur when droplets are ejected and on the other hand each position on the recording medium can be reached by an ink jet within the limits of the printing width. For this purpose, the amplitudes of the surface waves are selected at a predetermined distance between the nozzles so that the subregions of adjacent nozzles adjoin one another without overlapping.

Die erreichbare Auflösung des zu erzeugenden Schrift- oder Zeichenbildes ist abhängig vom Vorschub des Aufzeichnungsträgers 40 und von der Frequenz der Oberflächenwelle. Die Zeit t, in der eine bestimmte Düse wieder die gleiche Druckposition einnimmt, entspricht der halben Periodendauer 1/2 T der Oberflächenwelle. Während dieser Zeit t legt der Aufzeichnungsträger einen bestimmten Weg zurück. Dieser muß kleiner oder gleich der gewünschten Auflösung in Richtung der Bewegung des Aufzeichnungsträgers sein. Praktisch ist die Frequenz der Oberflächenwelle von Konstruktions- und Material-Parametern abhängig und nur in engen Grenzen variierbar. Die Auflösung ist somit vom Vorschub des Aufzeichnungsträgers und damit von der Druckgeschwindigkeit abhängig. Eine Rückmeldung der Phasenlage der Oberflächenwelle zu einem bestimmten Zeitpunkt an einen bestimmten Ort der Führungsplatte kann in geeigneter Form durch einen oder mehrere mit der Oberläche der Führungsplatte fest verbundene Sensoren, beispielsweise Beschleunigungssensoren, erfolgen.The achievable resolution of the typeface or character image to be generated depends on the advance of the recording medium 40 and on the frequency of the surface wave. The time t in which a particular nozzle takes up the same printing position again corresponds to half the period 1/2 T of the surface wave. During this time t, the record carrier travels a certain distance. This must be less than or equal to the desired resolution in the direction of the movement of the recording medium. In practice, the frequency of the surface wave is dependent on construction and material parameters and can only be varied within narrow limits. The resolution is therefore dependent on the advance of the recording medium and thus on the printing speed. A feedback of the phase position of the surface wave at a specific point in time to a specific location of the guide plate can take place in a suitable form by one or more sensors, for example acceleration sensors, which are firmly connected to the surface of the guide plate.

Claims (5)

Verfahren für eine Flüssigkeitsstrahl-Druckvorrichtung für Frankier- und Wertstempelmaschinen, die durch Ausstoßen von Tropfen aus Düsen Schriftzeichen und grafische Zeichen sowie Symbole auf Aufzeichnungsträger erzeugt, wobei die Düsen in einer Führungsplatte gehalten sind, die in einer Ebene parallel zum Aufzeichnungsträger angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung der Düsen (10.. 15) zum Aufzeichnungsträger (40) durch Anregen von Oberflächenwellen auf der Führungsplatte (30) der Düsen (10..15) periodisch verändert wird und der Zeitpunkt des Tropfenausstoßes so gesteuert wird, daß die Flugbahn des Tropfens eine vorbestimmte Richtung nimmt.A method for a liquid jet printing device for franking and stamping machines, which produces characters and graphic characters and symbols on recording media by ejecting drops from nozzles, the nozzles being held in a guide plate which is arranged in a plane parallel to the recording medium, characterized in that that the position of the nozzles (10 .. 15) to the record carrier (40) by exciting surface waves on the guide plate (30) of the nozzles (10..15) is changed periodically and the time of the drop ejection is controlled so that the trajectory of the drop takes a predetermined direction. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkungsbereiche von in der Führungsplatte benachbarten Düsen (10..15) auf dem Aufzeichnungsträger aneinander grenzen, wobei die Größe des Wirkungsberreiches von der Amplitude der Oberflächenwellen bestimmt wird.Method according to claim 1, characterized in that the effective areas of nozzles (10..15) adjacent in the guide plate adjoin one another on the recording medium, the size of the effective area being determined by the amplitude of the surface waves. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während einer Halbwellenperiode der Oberflächenwelle die jeweiligen Düsen auch mehrfach ausgelöst werden können.Method according to Claim 1, characterized in that the respective nozzles can also be triggered several times during a half-wave period of the surface wave. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zurückgelegte Weg des Aufzeichnungsträgers (40) während einer halben Schwingungsperiode der Oberflächenwelle kleiner oder gleich der geforderten Auflösungsgröße ist.Method according to Claim 1, characterized in that the path covered by the record carrier (40) during a half oscillation period of the surface wave is less than or equal to the required resolution size. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenwellen als stehende Wellen angeregt werden.A method according to claim 1, characterized in that the surface waves are excited as standing waves.
EP19910121007 1991-01-09 1991-12-07 Process for liquid jet printing device Withdrawn EP0494378A3 (en)

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