NL8501112A

NL8501112A - INK CHECKER.

Info

Publication number: NL8501112A
Application number: NL8501112A
Authority: NL
Original assignee: Exxon Research Engineering Co
Priority date: 1984-04-16
Filing date: 1985-04-16
Publication date: 1985-11-18
Also published as: FR2562838B1; CA1244714A; CH667044A5; JPS6122959A; DE3513442A1; DE3513442C2; GB2157623B; IT8520331A0; FR2562838A1; IT1184441B; GB2157623A; JPH0655513B2; GB8509702D0

Description

£- i VO 7111£ - VO 7111

Inktcontrole-inrichting.Ink control device.

Deze uitvinding heeft in het algemeen betrekking op het gebied van inktstraalinrichtingen en betreft meer speciaal een werkwijze voor het bedienen van een inktstraalinrichting door toepassing van resonantie ter verschaffing van zeer duidelijke druk.This invention generally relates to the field of inkjet devices and more particularly relates to a method of operating an inkjet device using resonance to provide very clear printing.

5 Het ontwerp van praktische inktstraalinrichtingen en appa ratuur voor het produceren van een enkel druppeltje inkt op verlangen is betrekkelijk nieuw op dit gebied. Bij reeds bestaande druppel-op-verlangen inktstraalinrichtingen is het volume van elk afzonderlijk inktdruppeltje op kenmerkende wijze afhankelijk van de geometrie van de 10 inktstraalinrichting, de soort inkt die wordt gebruikt en de grootte van een positieve druk die wordt ontwikkeld in de inktkamer van de inktstraalinrichting ter uitstoting van een inktdruppeltje vanuit een bijbehorende opening. De effectieve diameter en het ontwerp van de opening, het volume en de configuratie van de inktkamer behorende bij 15 de opening, het ontwerp van de overdrager en de werkwijze voor het koppelen van de overdrager aan de inktkamer, zijn andere factoren die bepalend zijn voor het volume van afzonderlijke inktdruppeltjes die vanuit de opening worden uitgestoten. Bij elk van zulke inktstraalinrichtingen is voor zeer duidelijke druk noodzakelijk dat betrekkelijk 20 kleine of gering volume bezittende inktdruppeltjes vanuit de inrichting worden uitgestoten. Zulke inktdruppeltjes van kleinere afmeting worden op kenmerkende wijze verkregen door de diameter van de openingen van de inktstraalinrichting te verkleinen. Het is echter moeilijk om straalopeningen van kleine diameter te vervaardigen en de bediening van 25 een inktstraalinrichting welke is uitgevoerd met zulke openingen van kleine diameter is, en dit is kenmerkend, heel gevoelig voor problemen als gevolg van het verstopt raken van de opening (door opgedroogde inkt, verontreinigingen in de inkt, papierstof, enz.), ongunstige werkingen als gevolg van een grote verhouding tussen oppervlaktespanningskrach-30 ten ten opzichte van traagheidskrachten, slechte richtinggeving enz..5 The design of practical inkjet devices and equipment for producing a single drop of ink on demand is relatively new in this field. In pre-existing drop-on-demand inkjet devices, the volume of each individual ink droplet typically depends on the geometry of the inkjet device, the type of ink used and the size of a positive pressure developed in the inkjet ink chamber chamber. for ejecting an ink droplet from an associated opening. The effective diameter and design of the orifice, volume and configuration of the ink chamber associated with the orifice, the design of the transferor and the method of coupling the transferor to the ink chamber are other factors determining the volume of individual ink droplets ejected from the opening. In any such inkjet device, for very clear printing, it is necessary that relatively small or low volume ink droplets are ejected from the device. Such smaller sized ink droplets are typically obtained by reducing the diameter of the openings of the inkjet device. However, it is difficult to make small diameter jet apertures and the operation of an ink jet device provided with such small diameter apertures is, and typically is very prone to problems due to aperture clogging (due to dried ink, impurities in the ink, paper dust, etc.), adverse effects due to a large ratio of surface tension to inertia forces, poor direction, etc.

Er zijn vele pogingen gedaan ter regeling van de drukdichtheid en duidelijkheid van druk met een inktstraaldrukinrichting. In het Amerikaanse octrooischrift 3 977 007 wordt beschreven hoe tinten grijs kunnen worden gereproduceerd in een inktstraaldrukinrichting door S3 CU 12 • * -2- het naar keuze één voor één instellen van het aantal inktdruppels die worden gedeponeerd op een vooraf bepaalde puntlokatie in een punt-matrijs. In het Amerikaanse octrooischrift 4 018 383 wordt een werkwijze beschreven voor het elimineren van satellietdruppeltjes in een 5 continu werkend inktstraalsysteem, waarbij bij het drukken de werkwijze tevens voorziet in het selectief elimineren of mede benutten van de satellietdruppeltjes ter regeling van de dichtheid van de druppeltjes-stroom. Bij een continu werkende inktstraalinrichting die is beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4 047 183 wordt een laserstraal 10 toegepast ter aftasting van de frequentiecomponenten van een continue inktstraalstroom ter regeling van de karakteristieken van een versto-ringsaandrijfsignaal dat de inrichting bedient, ter verschaffing van de regeling wat betreft de formatie en vorm van de inktdruppeltjes die de inktdruppeltjesstroom opleveren.Many attempts have been made to control the printing density and clarity of printing with an inkjet printer. U.S. Patent 3,977,007 describes how shades of gray can be reproduced in an inkjet printer by S3 CU 12 • * -2- optionally setting the number of ink droplets deposited at a predetermined dot location in a dot one by one. mold. US 4 018 383 discloses a method for eliminating satellite droplets in a continuously operating ink-jet system, the printing also providing for the method of selectively eliminating or utilizing the satellite droplets to control the density of the droplets. flow. In a continuously operating inkjet device described in U.S. Patent 4,047,183, a laser beam 10 is used to sense the frequency components of a continuous inkjet stream to control the characteristics of a perturbation drive signal operating the device to provide the control which concerns the formation and shape of the ink droplets that provide the ink droplet flow.

15 In het Amerikaanse octrooischrift 4 281 333 wordt beschre ven hoe het volume of de grootte van de inktdruppeltjes die worden uitgestoten door een druppel-op-verlangen inktstraalinrichting worden geregeld door slechts de amplitude of krachtomhulling van de aandrijf-signaal-golfvorm die wordt gebruikt ter bediening van de inktstraal-20 inrichting te variëren. In het Amerikaanse octrooischrift 4 337 470 is beschreven hoe de puntgrootte die wordt geproduceerd door een inkt-straaldrukinrichting kan worden geregeld door het variëren van de oscillatiefrequentie van een vibrator voor het doen vibreren van inkt in de inktkop, ter aflevering van druppeltjes inkt die moeten worden 25 uitgestoten, welke druppeltjes elektrostatisch worden afgebogen op of weg van een opnemend medium ter regeling van de dichtheid van de druk. Het Amerikaanse octrooischrift 4 393 384 geeft een beschrijving van een werkwijze voor het bedienen van een druppel-op-verlangen inktstraalinrichting ter regeling van het volume en de snelheid van de inktdrup-30 peltjes die worden geproduceerd voor het uiteindelijk regelen van de kwaliteit van de druk, waarbij de regeling wordt verkregen door het regelbaar en achtereenvolgens eerst verkleinen van het volume van de bijbehorende inktkamer, dan het vergroten van het volume, daarna het onmiddellijk verkleinen van het volume in een mate die kleiner is dan 35 de eerste volumeverkleining, gevolgd door een vergroting van het volume van de inktkamer ter uitstoting van het inktdruppeltje. In het Ameri- ' 8501112 % « · -3- kaanse octrooischrift 4 493 388 wordt een werkwijze beschreven ter bediening van een inktstraalinrichting waarbij het patroon van het elektrische signaal dat wordt aangevoerd naar de overdrager is voorzien van een onderbrekingsperiode die langer is dan een vooraf bepaal-5 de tijdsperiode gevolgd door de tijdsperioden van drie opeenvolgende elektrische signalen, waarbij ten minste één van de amplitude en breedte van het tweede van de drie elektrische signalen is vergroot ten opzichte van de andere twee, ter voorkoming van een verkleining van de straal van het tweede inktdruppeltj e dat wordt uitgestoten na 10 de onderbrekingsperiode. In geen enkel van de voorafgaande kort aangegeven octrooischriften wordt iets beschreven wat betreft de bediening van een inktstraalinrichting ter opwekking van bepaalde resonanties daarvan, ter verschaffing van het regelen van de grootte en het volume van de uitgestoten inktdruppeltjes.US Patent 4,281,333 describes how the volume or size of the ink droplets ejected from a drop-on-demand inkjet device are controlled by only the amplitude or power envelope of the drive signal waveform used to operation of the ink-jet device. U.S. Patent 4,337,470 describes how the dot size produced by an ink-jet printer can be controlled by varying the oscillation frequency of a vibrator to vibrate ink in the ink head to deliver droplets of ink to be 25, which droplets are electrostatically deflected on or away from a recording medium to control the density of the pressure. U.S. Patent 4,393,384 describes a method of operating a drop-on-demand inkjet device to control the volume and speed of the ink droplets produced to ultimately control the quality of the print the control being obtained by controllably and successively first decreasing the volume of the associated ink chamber, then increasing the volume, then immediately decreasing the volume by an amount less than the first volume reduction, followed by a increasing the volume of the ink chamber to expel the ink droplet. United States Patent Specification 4,493,388 describes a method of operating an ink-jet device in which the pattern of the electrical signal supplied to the transducer has an interruption period longer than a predetermined determine the period of time followed by the periods of time of three consecutive electrical signals, at least one of the amplitude and width of the second of the three electrical signals being increased relative to the other two, to prevent the beam from the second ink droplet ejected after the interruption period. None of the foregoing briefly disclosed patents disclose anything regarding the operation of an ink jet device to generate certain resonances thereof to provide control of the size and volume of the ink droplets ejected.

15 De uitvinders dezes hebben een werkwijze ontdekt ter bedie ning van een inktstraalinrichting ter regeling van de puntgrootte van inkt die wordt gedrukt op een opnemend medium, omvattende de fasen van het bedienen van een overdragermiddel voor het synchroon opwekken van hetzij één of een combinatie van fluïdum- en mechanische resonantiefre-20 quenties van de inktstraalinrichting ter verschaffing van een dominerende frequentie in de inktkamer en daarin aanwezige inkt; ervoor zorgen dat hetzij één van een één-cyclus of één onder-harmonische cyclus, van de dominerende resonantiefrequentie wordt geproduceerd, voor het in wezen voorspelbaar regelen van het volume van een inktdruppeltje dat 25 wordt uitgestoten vanuit een opening in de inrichting via de resulterende drukverstoring die wordt verschaft in de bijbehorende inktkamer; en het achtereenvolgens herhalen van de voorafgaande twee fasen over een gewenst aantal keren in synchroon verloop met de dominerende resonantiefrequentie, ter verschaffing van een aantal inktdruppeltjes bin-30 nen een bepaalde tijdsperiode waardoor het mogelijk wordt gemaakt dat de druppeltjes ineenvloeien terwijl ze door de lucht bewegen of op het opnemend medium.The inventors have discovered a method of operating an ink-jet device for controlling the dot size of ink printed on a recording medium, comprising the stages of operating a transfer means for synchronously generating either one or a combination of fluid - and mechanical resonance frequencies of the inkjet device to provide a dominant frequency in the ink chamber and ink contained therein; causing either one of a one-cycle or one under-harmonic cycle, of the dominating resonant frequency, to be produced, for essentially predictably controlling the volume of an ink droplet ejected from an opening in the device via the resulting pressure disturbance which is provided in the associated ink chamber; and sequentially repeating the previous two phases over a desired number of times in sync with the dominating resonant frequency, to provide a number of ink droplets within a given period of time allowing the droplets to collapse as they move through the air or on the recording medium.

In de tekening zijn overeenkomstige onderdelen met gemeenschappelijke verwijzingsnummers aangegeven.In the drawing, corresponding parts with common reference numbers are indicated.

35 De uitvinding zal thans worden beschreven onder verwijzing naar de tekening, waarin: 8501112The invention will now be described with reference to the drawing, in which: 8501112

« V«V

-4- fig. 1 een verticale doorsnede is van een geïllustreerde inktstraalinrichting; fig. 2 een doorsnede is op grotere schaal van een gedeelte van de doorsnede volgens fig. 1; 5 fig. 3 een projectie- of beeldvoorstelling is met uiteen genomen delen van de inktstraalinrichting, volgens de uitvoeringsvorm die is weergegeven in fig. 1 en 2; fig. 4 de golfvorm toont voor elektrische impulsies volgens een bij voorkeur toegepaste uitvoeringsvorm; 10 fig. 5 een afbeelding is van een sinusvormige golfvorm voor elektrische aandrijfsignalen van een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding; fig. 6 een halve-golf sinusvormige golfvorm toont voor een derde uitvoeringsvorm van de uitvinding; 15 fig. 7 een afbeelding is van een kwart-golf sinusvormige golfvorm voor elektrische impulsies van een vierde uitvoeringsvorm van de uitvinding; fig. 8 een afbeelding is van een zaagtand-golfvorm .voor een vijfde uitvoeringsvorm van de uitvinding; 20 fig. 9 een driehoekige golfvorm toont voor elektrische impulsies van een zesde uitvoeringsvorm van de uitvinding; fig. 10 afdrukken (A) tot en met (F) te zien geeft welke zijn verkregen met de illustratieve inktstraalinrichting met toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding; en 25 fig. 11 een afbeelding is van schriftteken-afdrukken (A) tot en met (C) die respectievelijk te zien geven de kenmerkende afdruk-dichtheid-regeling die kan worden verkregen door bediening van de illustratieve inktstraalinrichting met toepassing van de werkwijze volgens deze uitvinding; 30 fig. 12 druppeltjes toont in de vlucht die zijn geproduceerd met gebruikmaking van de werkwijze volgens de uitvinding.Fig. 1 is a vertical sectional view of an illustrated inkjet device; FIG. 2 is an enlarged sectional view of a portion of the sectional view of FIG. 1; FIG. 3 is an exploded projection or image representation of the ink jet device, according to the embodiment shown in FIGS. 1 and 2; Fig. 4 shows the waveform for electrical impulses according to a preferred embodiment; Fig. 5 depicts a sinusoidal waveform for electrical drive signals of another embodiment of the invention; Fig. 6 shows a half-wave sinusoidal waveform for a third embodiment of the invention; Fig. 7 depicts a quarter-wave sinusoidal waveform for electrical impulses of a fourth embodiment of the invention; FIG. 8 depicts a sawtooth waveform for a fifth embodiment of the invention; Fig. 9 shows a triangular waveform for electrical impulses of a sixth embodiment of the invention; Fig. 10 shows prints (A) to (F) obtained with the illustrative inkjet device using the method according to the invention; and FIG. 11 is a depiction of character prints (A) through (C) respectively showing the typical print density control obtainable by operating the illustrative inkjet device using the method of this invention. invention; Fig. 12 shows droplets in flight produced using the method of the invention.

In fig. 1-3 is een inktstraalinrichting volgens het Amerikaanse octrooischrift 4 459 601 voor "Verbeterde inktstraalinrichting en werkwijze" afgebeeld (de uitvinding daarvan is overgedragen aan de 35 cessionaris van de onderhavige uitvinding) en daarnaar wordt in deze beschrijving verwezen. De onderhavige uitvinding werd gedaan tijdens 8 5 0 1 1 1 2 * * -5- het ontwikkelen van verbeterde werkwijzen voor het bedienen van de reeds genoemde inktstraalinrichting ter verkrijging van zeer duidelijke druk. De uitvinders dezes zijn echter van mening dat de verschillende uitvoeringsvormen van hun uitvinding zoals die hierin zijn afgebeeld 5 en in conclusies vastgelegd, geschikt zijn voor toepassing op een breed bereik van inktstraalinrichtingen (speciaal druppel-op-verlangen inkt-straalinrichtingen). In verband daarmee wordt de hierin beschreven inktstraalinrichting gepresenteerd voor illustratiedoeleinden wat betreft de werkwijze volgens deze uitvinding en is deze niet in beperken-10 de zin bedoeld. Ook worden alleen de basis mechanische kenmerken en de werking van deze inrichting beschreven in de nu volgende alinea's.1-3 illustrates an ink jet device of U.S. Patent No. 4,459,601 for "Improved Inkjet Device and Method" (the invention of which has been assigned to the assignee of the present invention) and is referred to herein. The present invention was made during the development of improved methods of operating the aforementioned inkjet device to obtain very clear printing. However, the inventors believe that the various embodiments of their invention as depicted herein and defined in claims are suitable for application to a wide range of inkjet devices (especially drop-on-demand inkjet devices). In this connection, the ink jet device described herein is presented for illustrative purposes as to the method of this invention and is not intended to be limited. Also, only the basic mechanical characteristics and operation of this device are described in the following paragraphs.

Zoals is te zien in fig. 1-3 is de illustratieve inktstraalinrichting uitgevoerd met een kamer 200 die is voorzien van een opening 202 ter uitstoting van inktdruppeltjes in reactie op de staat van 15 bekrachtiging van een overdrager 204 voor elke inktstraal in een serie van zulke stralen (zie fig. 3). De overdrager 204 zet uit en trekt samen (in richtingen die in fig. 2 door de pijlen zijn aangegeven), volgens de langsas ervan, en deze beweging wordt gekoppeld aan de kamer 200 door koppelingsmiddel 206 dat omvat een voet 207, een visco-elas-20 tisch materiaal 208 dat naast de voet 207 is aangebracht en een membraan 210 dat opnieuw wordt geladen tot de in fig. 1 en 2 weergegeven positie.As can be seen in Figs. 1-3, the illustrative inkjet device is provided with a chamber 200 having an opening 202 for ejecting ink droplets in response to the state of energization of a transferor 204 for each inkjet in a series of such rays (see fig. 3). The transducer 204 expands and contracts (in directions indicated by the arrows in Fig. 2), along its longitudinal axis, and this movement is coupled to the chamber 200 by coupling means 206 comprising a foot 207, a viscoelastic 20 material 208 disposed adjacent to the base 207 and a membrane 210 which is reloaded to the position shown in Figures 1 and 2.

Inkt stroomt de kamer 200 in vanuit een niet onder druk staand reservoir 212 door nauwe inlaatmiddelen die worden verschaft 25 door een nauwe opening 214. De inlaat 214 omvat een opening in een vernauwingsplaat (zie fig. 3). Zoals is te zien in fig. 2 is het reservoir 212 dat is gevormd in een kamerplaat 220 uitgevoerd met een tapse rand 222 die de inlaat 214 in leidt. Zoals is aangegeven in fig. 3 is het reservoir 212 voorzien van een aanvoerbuis 223 en een afvoerbuis 30 225. Het reservoir 212 is meegevend dankzij het membraan 210, dat in verbinding staat met de inkt via een grote opening 227 welke is gevormd in de vernauwingsplaat 216 die is gelegen naast een uitsparings-gebied 229 in de plaat 226.Ink flows into the chamber 200 from a non-pressurized reservoir 212 through narrow inlet means provided through a narrow opening 214. The inlet 214 includes an opening in a constriction plate (see Figure 3). As can be seen in Figure 2, the reservoir 212 formed in a chamber plate 220 is formed with a tapered edge 222 leading into the inlet 214. As shown in Fig. 3, the reservoir 212 includes a supply tube 223 and a discharge tube 225. The reservoir 212 is compliant thanks to the membrane 210, which communicates with the ink through a large opening 227 formed in the constriction plate 216 located adjacent to a recess area 229 in the plate 226.

Het ene uiteinde van elk van de overdragers 204 wordt geleid 35 door de samenwerking van een voet 207 met een gat 224 in een plaat 226.One end of each of the transducers 204 is guided by the cooperation of a foot 207 with a hole 224 in a plate 226.

Zoals is afgebeeld zijn de voeten 207 schuifbaar opgenomen in de gaten 350 11 t i -6-As shown, feet 207 are slidably received in holes 350 11 t i -6-

• V• V

224. De andere uiteinden van elk van de overdragers 204 zijn meegevend gemonteerd in een blok 228 door middel van een meegevend of elastisch materiaal 230 dat is aangebracht in gleuven 232 (zie fig. 3) teneinde steun te verlenen aan de andere uiteinden van de overdragers 204.224. The other ends of each of the transducers 204 are flexibly mounted in a block 228 by means of a compliant or elastic material 230 provided in slots 232 (see FIG. 3) to provide support for the other ends of the transducers 204.

5 Elektrisch contact met de overdragers 204 wordt ook op een meegevende manier gemaakt door middel van een meegevende gedrukte schakeling 234, welke door doelmatige middelen zoals soldeer 236 elektrisch is aangesloten op een elektrode 260 van de overdragers 204. Geleidingspatronen 238 zijn aangebracht op de gedrukte schakeling 234.Electrical contact with the transducers 204 is also made in a compliant manner by a compliant printed circuit 234 which is electrically connected to an electrode 260 of the transducers 204 by effective means such as solder 236. Conductive patterns 238 are provided on the printed circuit 234.

10 De plaat 226 (zie fig. 1 en 3) is voorzien van gaten 224 aan de basis van een gleuf 237 waarin de voeten 207 van de overdragers 204 zijn opgenomen, zoals reeds is vermeld. De plaat 226 omvat tevens een uitsparing 239 voor een verhittertussendeel 240 dat is voorzien van een verhitterelement 242 met windingen 244, een neerdrukplaat 246, een 15 bij de plaat 246 behorende veer 248 en een steunplaat 250 die onmiddellijk onder de verhitter 240 is gelegen. De gleuf 253 dient ter opneming van een thermistor 252, waarbij deze wordt gebruikt voor het door een monitor registreren en aangeven van de temperatuur van het verhitterelement 242. De gehele verhitter 240 wordt in de uitsparing 20 in de plaat 226 vastgehouden door een dekplaat 254.The plate 226 (see Figures 1 and 3) is provided with holes 224 at the base of a slot 237 in which the feet 207 of the transducers 204 are received, as already mentioned. The plate 226 also includes a recess 239 for a heater intermediate portion 240 which includes a heater element 242 with windings 244, a compression plate 246, a spring 248 associated with plate 246, and a support plate 250 located immediately below heater 240. The slot 253 serves to receive a thermistor 252, which is used to monitor and indicate the temperature of the heater element 242 by a monitor. The entire heater 240 is held in the recess 20 in the plate 226 by a cover plate 254.

Zoals in fig. 3 is afgebeeld worden de verschillende beschreven componenten van de inktstraalinrichting bij elkaar gehouden door middel van schroeven 256 die zich opwaarts uitstrekken door ope-ningen 257 en schroeven 258 die zich neerwaarts uitstrekken door ope-25 ningen 259, waarbij de laatste dienen ter vasthouding van een gedrukte-schakelingbord 234 op de juiste plaats op de plaat 228. De punt-streep-lijnen in fig. 1 geven aansluitingen 263 aan naar de gedrukte schakelingen 238 op het gedrukte-schakelingbord 234. De aansluitingen 263 verbinden een regelinrichting 261 met de inkstraalinrichting, ter rege-30 ling van de werking hiervan.As shown in Fig. 3, the various described components of the inkjet device are held together by screws 256 extending upwardly through openings 257 and screws 258 extending downwardly through openings 259, the latter serving for holding a printed circuit board 234 in the correct location on the plate 228. The dot-dashed lines in Figure 1 indicate terminals 263 to the printed circuits 238 on the printed circuit board 234. The terminals 263 connect a controller 261 with the ink jet device to control its operation.

Bij conventionele werking van de inktstraalinrichting wordt de regelinrichting 261 geprogrammeerd voor het op een juist tijdstip via de aansluiting ervan naar de gedrukte schakelingen 238 aanvoeren van een voltage naar één of meerdere van de daartoe gekozen hete elek-35 troden 260 van de overdragers 204. Het aangevoerde voltage zorgt ervoor dat een elektrisch veld wordt verschaft dwars op de langsas van de ge- 850 1 1 1 2 * ê -7- kozen overdragers 204 met als gevolg dat de overdragers 204 worden samengetrokken langs hun langsas. Wanneer een bepaalde overdrager 204 zo samentrekt bij bekrachtiging, beweegt het gedeelte van het membraan 210 dat is gelegen onder de voet 207 van de overdrager 204 in de rich-5 ting van de samentrekkende overdrager 204, waardoor op doelmatige wijze het volume van de bijbehorende kamer 200 wordt vergroot. Doordat het volume van de bepaalde kamer 200 zo wordt vergroot, wordt aanvankelijk een negatieve druk in de kamer opgewekt, waardoor daarin aanwezige inkt de neiging heeft van de bijbehorende opening 202 vandaan 10 te bewegen, terwijl tegelijkertijd inkt vanuit het reservoir 212 door de bijbehorende nauwe opening of inlaat 214 de kamer 200 in kan stromen.In conventional operation of the ink jet device, the controller 261 is programmed to supply a voltage to one or more of the selected hot electrodes 260 of the transducers 204 at a proper time through its connection to the printed circuits 238. supplied voltage causes an electric field to be provided transverse to the longitudinal axis of the selected transducers 204 with the result that the transducers 204 are contracted along their longitudinal axis. When a particular transducer 204 so contracts upon actuation, the portion of the membrane 210 located under the foot 207 of the transducer 204 moves toward the contracting transducer 204, effectively increasing the volume of the associated chamber 200 is enlarged. Because the volume of the particular chamber 200 is increased in this way, negative pressure is initially generated in the chamber, whereby ink contained therein tends to move away from the associated opening 202, while at the same time, ink from the reservoir 212 passes through the associated narrow opening or inlet 214 can flow into chamber 200.

De hoeveelheid inkt die de kamer 200 in stroomt tijdens het opnieuw vullen is groter dan de hoeveelheid die door de nauwe doorgang 214 terugstroomt naar buiten tijdens het uitstoten van inkt. De tijd tussen op-15 nieuw vullen en uitstoten wordt niet gevarieerd tijdens het werken van de inktstraalinrichting waardoor dus een "vullen vóór uitstoten" cyclus wordt verschaft. Kort daarna wordt de regelinrichting 261 geprogrammeerd ter opheffing van het voltage of aandrijfsignaal vanaf die ene of meerdere gekozen overdragers 204, waardoor de overdrager 204 of 20 overdragers 204 zeer snel kan of kunnen uitzetten volgens de langsas ervan, zodat via het visco-elastisch materiaal 208 en de voeten 207 de overdragers 204 tegen de rest van het membraan 210 daaronder drukken, met gebruikmaking van een snelle samentrekking of verkleining van het volume van de bijbehorende kamer of kamers 200. Op zijn beurt veroor-25 zaakt deze snelle verkleining van het volume van de bijbehorende kamers 200 een drukimpulsie of positieve drukverstoring in de kamers 200, waardoor een inktdruppeltje wordt uitgestoten via de bijbehorende openin-gen 202. Merk op dat wanneer een gekozen overdrager 204 zo wordt bekrachtigd, deze zowel samentrekt of kleiner in lengte wordt als groter 30 in dikte wordt. De toename in dikte heeft echter geen gevolgen voor de afgebeelde inktstraalinrichting doordat de veranderingen in de lengte van de overdrager de werking van de afzonderlijke inktstralen van de serie regelen. Merk ook op, dat bij de onderhavige technologie door bekrachtiging van de overdragers ter samentrekking volgens de langsas 35 daarvan, versneld verouderen van de overdragers 204 wordt vermeden en in uitzonderlijke gevallen tevens depolarisatie wordt vermeden.The amount of ink flowing into chamber 200 during refilling is greater than the amount flowing back through narrow passage 214 outward during ink ejection. The time between refill and ejection is not varied during the operation of the inkjet device, thus providing a "pre-eject" cycle. Shortly thereafter, the controller 261 is programmed to override the voltage or drive signal from that one or more selected transducers 204, allowing transducer 204 or 20 to expand transducers 204 very rapidly along its longitudinal axis, so that through the viscoelastic material 208 and the feet 207 press the transducers 204 against the rest of the membrane 210 below, using a rapid contraction or reduction in the volume of the associated chamber or chambers 200. In turn, this causes a rapid decrease in the volume of the the associated chambers 200 a pressure impulse or positive pressure disturbance in the chambers 200, causing an ink droplet to be ejected through the associated orifices 202. Note that when a selected transducer 204 is energized, it both contracts or decreases in length as well as larger. in thickness. However, the increase in thickness does not affect the imaged inkjet device in that the changes in the length of the transferor control the operation of the individual ink jets of the series. Note also that in the present technology, by energizing the transmitters to contract along their longitudinal axis 35, accelerated aging of the transmitters 204 is avoided and, in exceptional cases, depolarization is also avoided.

85011128501112

• V• V

-8--8-

Zoals hierboven reeds is vermeld wordt volgens uitvinders dezes erkend dat het bekend is dat de grootte van de druppeltjes die worden geproduceerd door een met impulsies werkende inktstraalinrich-ting nauw in verband staat met de opening-grootte van de betreffende 5 inktstraalinrichting en dat in het algemeen slechts kleine variaties in de druppeltjes-grootte kunnen worden verschaft door het variëren van, bijvoorbeeld, de aandrijfvoltage-amplitude of golfvorm. Ze stelden verder vast dat voor halftoon-druk van hoge kwaliteit, de druppelt jes-grootte moet kunnen worden geregeld over een groot bereik.As mentioned above, it has been recognized by inventors of this invention that it is known that the size of the droplets produced by an impulsive ink-jet device is closely related to the aperture size of the inkjet device in question and that in general only small variations in droplet size can be provided by varying, for example, the driving voltage amplitude or waveform. They further determined that for high quality halftone printing, the droplet size should be controllable over a wide range.

10 Ze stelden ook vast dat voor bepaalde inktsoorten, die zich op papier niet breed uitspreiden, zoals inktsoorten op wasbasis, bijvoorbeeld, het noodzakelijk is grotere inktdruppeltjes te produceren ter verkrijging van de gewenste drukpuntdiameters dan gemakkelijk kunnen worden bereikt door de tegenwoordige werkwijzen ter bediening van inkt-15 straalinrichtingen.They also found that for certain inks that do not spread widely on paper, such as wax-based inks, for example, it is necessary to produce larger ink droplets to obtain the desired pressure point diameters than can be easily achieved by the current methods of operating ink-15 jets.

Bij het bedienen van de illustratieve inktstraalinrichting zoals die hierboven is beschreven, ontdekten de uitvinders dezes dat door het synchroon opwekken van elke, of een combinatie van de fluïdum-en mechanische resonantiefrequenties van de inktstraalinrichting ter 20 verschaffing van een dominerende resonantiefrequentieverstoring in de bijbehorende inktkamer en inkt, waarbij het mogelijk wordt gemaakt dat hetzij één van een één-cyclus, of één onder-harmonische cyclus van de dominerende resonantiefrequentie wordt geproduceerd, het volume van de uitgestoten inktdruppeltjes kan worden geregeld. Ze ontdekten verder 25 dat door herhaling van deze bediening in een herhalende of opeenvolgende manier, waarbij elke herhalingscyclus synchroon verloopt met de dominerende resonantiefrequentie van de inktstraalinrichting, een aantal inktdruppeltjes in een bepaalde tijdsperiode kan worden uitgestoten, waardoor het mogelijk wordt gemaakt dat de druppeltjes ineen-30 vloeien terwijl ze door de lucht bewegen of op het opnemend medium, zodat aanzienlijke mogelijkheid tot regeling wordt geboden wat betreft de resulterende puntgrootte op het opnemend medium ten opzichte van de puntgrootte die wordt verkregen uit een enkel druppeltje inkt. De resulterende puntgrootte is afhankelijk van het aantal keren in een gegeven 35 tijdsperiode dat de werkwijze volgens de uitvinding wordt herhaald.In operating the illustrative inkjet device as described above, the inventors discovered that by synchronously generating each, or a combination of, the fluid and mechanical resonant frequencies of the inkjet device to provide a dominant resonant frequency disturbance in the associated ink chamber and ink, allowing either one of a one-cycle or one sub-harmonic cycle of the dominant resonant frequency to be produced, the volume of the ejected ink droplets can be controlled. They further discovered that by repeating this operation in a repetitive or sequential manner, with each repetition cycle synchronous with the dominating resonance frequency of the inkjet device, a number of ink droplets can be ejected in a given period of time, allowing the droplets to collapse -30 flow as they pass through the air or on the recording medium, providing significant control over the resulting dot size on the recording medium relative to the dot size obtained from a single drop of ink. The resulting dot size depends on the number of times in a given time period that the method of the invention is repeated.

8501112 *· · -9-8501112 * · -9-

Fig. 12 toont negen druppeltjes 301-309 in de vlucht ter verschaffing van een punt op een opnemend medium bij toepassing van de werkwijze volgens deze uitvinding.Fig. 12 shows nine droplets 301-309 in flight to provide a point on a recording medium using the method of this invention.

De uitvinders dezes ontdekten verder dat bij de illustratie-5 ve inktstraalinrichting volgens dit voorbeeld de Helmholtz resonantiefrequentie de dominerende resonantiefrequentie is van de onderhavige inktstraalinrichting. Andere inktstraalinrichtingen, die ook kunnen worden bediend met gebruik van de werkwijze volgens deze uitvinding, kunnen een andere resonantiefrequentie bezitten welke verschilt van de 10 Helmholtz als de dominerende resonantiefrequentie. Voor de doeleinden van het verder beschrijven en illustreren van de werkwijze ter bediening van de inrichting van de onderhavige uitvinding, wordt ervan uitgegaan dat de Helmholtz resonantiefrequentie de dominerende resonantiefrequentie is, maar een dergelijke veronderstelling is niet bedoeld 15 in beperkende of restrictieve zin ten aanzien van kader en toepassing van de uitvinding.The inventors further discovered that in the illustrative ink-jet device of this example, the Helmholtz resonant frequency is the dominant resonant frequency of the present ink-jet device. Other inkjet devices, which can also be operated using the method of this invention, may have a different resonant frequency different from the Helmholtz as the dominant resonant frequency. For the purposes of further describing and illustrating the method of operating the device of the present invention, it is believed that the Helmholtz resonant frequency is the dominant resonant frequency, but such an assumption is not intended to be limiting or restrictive in respect of scope and application of the invention.

De onderhavige werkwijze is een multi-impulsie werkwijze ter bediening van een inktstraalinrichting, met gebruik van de dominerende resonantiefrequentie van de inktstraalinrichting ter verschaf-20 fing van inktdruppeltjes van regelbaar volume door pulsatie van de overdrager 204 (in dit voorbeeld) met een herhalingssnelheid van de dominerende resonantiefrequentie met toepassing van hetzij een enkele of een aantal impulsies bij de dominerende resonantiefrequentie, afhankelijk van de vereiste puntgrootte. Ingeval de Helmholtz frequentie de 25 dominerende frequentie is, vloeit deze frequentie voort uit een wisselwerking tussen de inktkamer 200 (in dit voorbeeld) meegevendheid en de inkt- of fluldumtraagheid die wordt weergegeven door de formule:The present method is a multi-pulse method of operating an ink jet device, using the dominant resonant frequency of the ink jet device to provide adjustable volume droplets of ink by pulsation of the transducer 204 (in this example) at a repetition rate of the dominant resonant frequency using either a single or a number of pulses at the dominant resonant frequency, depending on the point size required. In case the Helmholtz frequency is the dominant frequency, this frequency results from an interaction between the ink chamber 200 (in this example) compliance and the ink or fluid inertia represented by the formula:

H 2ir v 7lCH 2ir v 7lC

waarin C gelijk is aan de inktkamer meegevendheid, L is gelijk aan de 30 traag en I/L is gelijk aan [ I/L opening + I/L nauwe doorgang 214 (bijvoorbeeld) ].where C is equal to the ink chamber compliance, L is equal to 30 slow and I / L is equal to [I / L opening + I / L narrow passage 214 (for example)].

Door laboratoriumproeven en analyse werd vastgesteld dat de illustratieve inktstraalinrichting een Helmholtz frequentie heeft van ongeveer 30 kHz. Onder verwijzing naar fig. 4 werden de daarin getoonde 35 in wezen rechthoekige of vierkante golfimpulsies gebruikt ter bediening van de illustratieve inktstraalinrichting in overeenstemming met S5011 12 -10- de werkwijze volgens de uitvinding. Bij de impulsie-karakteristieken voor deze bepaalde golfvorm, waarbij bleek dat deze een aanzienlijk goede regeling opleverde wat betreft de grootte van de uitgestoten inktdruppeltjes gedurende de verschillende tijdsperioden zoals afge-5 beeld, werd ontdekt dat deze waren: = 1,0 microsec impulsietijd, = 13,0 microsec impulsietijd, = 1,0 microsec valtijd en de dode tijd = 15,0 microsec, waardoor een impulsieherhalingsfrequentie wordt geproduceerd welke ligt dichtbij de 30 kHz Helmholtz dominerende reso-nantiefrequentie van de illustratieve inrichting. Hierbij kan worden 10 opgemerkt dat de dode tijd , in dit voorbeeld, noodzakelijk is ter blokkering van het aandrijf signaal dat wordt aangevoerd naar een overdrager 204 in fase met de natuurlijke oscillatie van het uit inkt bestaande fluïdum dat zich bevindt in de inktkamer 200. De uitvinders dezes stelden vast dat door aanvoering van twee impulsies zoals afge-15 beeld in fig. 4 naar een overdrager 204, het volume van het uiteindelijke inktdruppeltje dat werd uitgestoten ongeveer tweemaal het volume · had dat werd verkregen met toepassing van een enkele van de impulsies gedurende tijdsperiode waarin de twee impulsies werden aangevoerd.Laboratory tests and analysis determined that the illustrative inkjet device has a Helmholtz frequency of about 30 kHz. Referring to Fig. 4, the substantially rectangular or square wave pulses shown therein were used to operate the illustrative ink jet device in accordance with the method of the invention according to S5011 12-10. The impulse characteristics for this particular waveform, where it was found to provide considerably good control over the size of the ink droplets ejected over the different time periods as shown, were found to be: = 1.0 microsec pulse time, = 13.0 microsec pulse time, = 1.0 microsec drop time and dead time = 15.0 microsec, producing a pulse repetition frequency close to the 30 kHz Helmholtz dominant resonant frequency of the illustrative device. It should be noted here that the dead time, in this example, is necessary to block the drive signal supplied to a transducer 204 in phase with the natural oscillation of the ink fluid contained in the ink chamber 200. The the inventors found that by feeding two impulses as shown in FIG. 4 to a transducer 204, the volume of the final ink droplet ejected had about twice the volume obtained using some of the impulses during time period in which the two impulses were applied.

Verder werd vastgesteld dat het druppeltje-volume lineair bleek toe te 20 nemen in rechtstreekse overeenstemming met het aantal van zulke impulsies dat werd aangevoerd naar de overdrager 204. Door aanvoering van twee of meer impulsies van de juiste amplitude welke de golfvorm hebben zoals is afgeheeld in fig. 4 en de karakteristieken zoals hierboven zijn beschreven, werd verder vastgesteld dat deze multi-impulsie 25 werkwijze resulteerde in een ineenvloeiing van de inktdruppeltjes in de vlucht, of nadat ze op het opnemend medium terecht waren gekomen, met als gevolg een vergrote puntgrootte op het opnemend medium in vergelijking met wat wordt bereikt bij toepassing van een enkele impulsie voor het produceren van een dergelijke punt op het medium.It was further determined that the droplet volume was found to increase linearly in direct correspondence with the number of such pulses supplied to the transducer 204. By supplying two or more pulses of the correct amplitude which have the waveform as offset in FIG. 4 and the characteristics as described above, it was further determined that this multi-impulse method resulted in a flooding of the ink droplets in flight, or after they landed on the recording medium, resulting in an increased dot size at the recording medium compared to what is achieved using a single impulse to produce such a point on the medium.

30 Merk op dat de golfvorm volgens fig. 4 en de golfvormen vol gens fig. 5-9, welke verderop zullen worden beschreven, kunnen worden verkregen onder omstandigheden zoals die heersen bij het doen van laboratoriumproeven, met gebruikmaking van een commerciële golfvormgenera-tor. In een praktische inrichting moet echter de regelinrichting 261, 35 bijvoorbeeld, speciaal worden ontworpen of geprogrammeerd ter verschaffing van de gewenste golfvormen en het aantal impulsies dat is vereist 85011 12 ^ -11- voor het produceren van een punt van gegeven grootte op het medium.Note that the waveform of Fig. 4 and the waveforms of Fig. 5-9, which will be described below, can be obtained under conditions prevailing in laboratory testing, using a commercial waveform generator. However, in a practical device, the controller 261, 35, for example, must be specially designed or programmed to provide the desired waveforms and the number of pulses required to produce a point of given size on the medium.

Proefnemingen die door de uitvinders dezes werden uitgevoerd toonden aan dat de illustratieve inrichting, met een Helmholtz frequentie van 30 kHz, zoals hierboven is vermeld, kan worden bediend 5 met toepassing van elke combinatie van impulsies waarbij en de dode tijd variëren in het bereik van 8,0 microsec tot 16,0 microsec, terwijl de stijg- en valtijden, respectievelijk en , zijn ingesteld op, bijvoorbeeld, 1,0 microsec. De onderste grens van dit bereik wordt bepaald door de reactietijd van de overdrager(s) 204, terwijl de boven-10 ste grens van dit bereik wordt bepaald door de configuratie van de inktstraalinrichting welke beperkingen oplevert ten aanzien van de doelmatigheid van de aandrijving of bediening van de inrichting op of nabij de Helmholtz frequentie ervan. De complexiteit van het elektronische ontwerp van de regelinrichting 261 wordt verminderd wanneer de 15 golfvorm van de aandrijfimpulsies zoals in fig. 4 in wezen zijn zoals is afgebeeld waarbij de totale impulsiebreedte (T, + T„ + T_) en de dode tijd in wezen van gelijke duur zijn. Tevens werd optimale bediening van de illustratieve inktstraalinrichting verkregen wanneer de totale periodiciteit van de impulsiereeks (T^ + + T^) ongeveer 20 gelijk wordt gemaakt aan het omgekeerde van de dominerende resonantie- frequentie, in dit voorbeeld 1/F . Verder werd vastgesteld dat ondanks £1 de beperkingen ten aanzien van de reactietijd van de overdrager 204, in combinatie met de relatief hoge frequentie van de met de dominerende resonantiefrequentie werkende manier van aandrijving of bediening van 25 de inktstraalinrichting met gebruikmaking van de multi-impulsie werkwijze volgens deze uitvinding, vele andere verschillende golfvormen, verschillend van die volgens fig. 4, maar die dezelfde periodiciteit bezitten, kunnen worden gebruikt. Het is bijvoorbeeld gebleken dat andere golfvormen een bevredigende regeling mogelijk maken wat betreft 30 de puntgrootte met toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding, omvattende een sinusgolf, een halve-sinusgolf, een kwart-sinusgolf, een zaagtand-golfvorm en een driehoekige golfvorm, zoals respectievelijk zijn afgebeeld in fig. 5-9. Bij gebruik van zulke alternatieve golfvormen ter bediening van de illustratieve inrichting, zoals hier-35 boven is beschreven, werd vastgesteld dat de 30 kHz Helmholtz frequentie van de inrichting de dominerende frequentie was. In overeenstemming 5: ξ 1 1 ·; ' ** **? ‘Jr ï 2 Λ -12- daarmee kan voor de sinusvormige golfvorm volgens fig. 5, 1/2 T_ in 5 wezen gelijk worden gemaakt aan 30 kHz. In overeenstemming daarmee dienen voor de halve-golf sinusvormige golfvorm volgens fig. 6, de impulsietijd Tg en de dode tijd T^ gelijk te zijn aan ongeveer 15 micro-5 sec. Overeenkomstige opmerkingen kunnen worden gemaakt ten aanzien van de impulsietijden Tg, T^, T^» volgens respectievelijk de fig. 7-9 en wat betreft de dode tijden Tg, T^ en T^ volgens respectievelijk fig. 7-9.Experiments conducted by the inventors of this showed that the illustrative device, with a Helmholtz frequency of 30 kHz, as mentioned above, can be operated using any combination of impulses with and dead time varying in the range of 8 , 0 microsec to 16.0 microsec while the rise and fall times, and, respectively, are set to, for example, 1.0 microsec. The lower limit of this range is determined by the reaction time of the transferor (s) 204, while the upper-10th limit of this range is determined by the configuration of the inkjet device which limits the efficiency of the drive or operation of the facility on or near the Helmholtz frequency. The complexity of the electronic design of the control device 261 is reduced when the waveform of the driving pulses as shown in Fig. 4 are essentially as shown with the total pulse width (T, + T + T +) and the dead time essentially being be the same duration. Also, optimal operation of the illustrative inkjet device was obtained when the total periodicity of the pulse sequence (T ^ + + T ^) is made approximately 20 equal to the inverse of the dominant resonant frequency, in this example 1 / F. Furthermore, it was found that despite £ 1, the restrictions on the response time of the transducer 204, in combination with the relatively high frequency of the mode of driving or operating the inkjet device operating at the dominant resonant frequency using the multi-pulse method According to this invention, many other different waveforms different from those of Fig. 4 but having the same periodicity can be used. For example, it has been found that other waveforms allow for satisfactory control of the spot size using the method of the invention, comprising a sine wave, a half sine wave, a quarter sine wave, a sawtooth waveform, and a triangular waveform, such as are respectively shown in Figures 5-9. Using such alternative waveforms to operate the illustrative device, as described above, it was determined that the 30 kHz Helmholtz frequency of the device was the dominant frequency. In accordance with 5: ξ 1 1 ·; '** **? Thus, for the sinusoidal waveform of FIG. 5, 1/2 T_ can be made essentially equal to 30 kHz. Accordingly, for the half-wave sinusoidal waveform of Figure 6, the pulse time Tg and the dead time T ^ should be about 15 micro-5s. Corresponding remarks can be made with regard to the pulse times Tg, T ^, T ^ according to FIGS. 7-9 and the dead times Tg, T ^ and T ^ according to FIGS. 7-9 respectively.

Bij de proefnemingen met de verschillende impuls ie vormen of 10 golfvormen werd ontdekt dat de rechthoekige of vierkante golfvorm, blijkbaar dankzij het feit dat deze een snelle stijg- en valtijd bezit, kan worden toegepast bij een veel lagere impulsievoltage-amplitude dan elke andere golfvorm die werd beproefd zoals die volgens fig. 5-9 bijvoorbeeld. In feite werd vastgesteld dat de kwart-golf sinusvormige 15 golfvorm volgens fig. 7 impulsies vereiste van 20% grotere amplitude dan de in wezen vierkante of rechthoekige 'impulsies volgens fig. 4 ter verkrijging van gelijkwaardige werking bij het drukken met de geïllustreerde inktstraalinrichting. Tevens kan, zoals reeds is vermeld, de golfvorm volgens fig. 4 in het algemeen veel gemakkelijker elektro-20 nisch worden verschaft ten opzichte van de andere golfvormen volgens fig. 5-9 en nog andere verschillende golfvormen.In the experiments with the different impulse shapes or 10 waveforms, it was discovered that the rectangular or square waveform, apparently due to the fact that it has a fast rise and fall time, can be used at a much lower impulse voltage amplitude than any other waveform that was tested as shown in FIGS. 5-9, for example. In fact, it was found that the quarter-wave sinusoidal waveform of FIG. 7 required pulses of 20% greater amplitude than the substantially square or rectangular pulses of FIG. 4 to provide equivalent operation when printing with the illustrated inkjet device. Also, as already mentioned, the waveform of FIG. 4 can generally be provided electronically much more easily relative to the other waveforms of FIGS. 5-9 and still other different waveforms.

Verder werd bij het beproeven van de werkwijze volgens deze uitvinding en de bediening van de illustratieve inktstraalinrichting ontdekt, dat dankzij het domineren van de Helmholtz frequentie bij de 25 onderzochte inrichting, de multi-impulsie werkwijze volgens de onderhavige uitvinding ook kan worden verschaft door de periodiciteit van de aandrijfimpulsies te baseren op onder-harmonische cycli van de Helmholtz frequentie. Er wordt aangenomen dat hetzelfde resultaat zou worden verkregen voor de dominerende resonantiefrequentie van de één 30 of andere verschillende inktstraalinrichting, indien deze was beproefd met toepassing van de werkwijze volgens deze uitvinding. Wanneer echter gebruik wordt gemaakt van het voorbeeld van een 30 kHz Helmholtz dominerende frequentie bij een bepaalde inktstraalinrichting, dan zou een onder-harmonische frequentie resulteren in aandrijfimpulsiebreedten 35 die heel groot zouden zijn, met als gevolg een ongewenste vermindering van de gebruikelijke drukfrequentie van de bepaalde inrichting of inkt- 85 0 1 1 1 2 -13- straalinrichting. In overeenstemming daarmee beproefden de uitvinders dezes een inktstraalinrichting welke overeenkomt met de illustratieve inrichting maar die een kleinere inktkamer 200 heeft (relatief lagere meegevendheid) ter verschaffing van een Helmholtz resonantiefrequentie 5 van ongeveer 100 kHz. De werkwijze volgens deze uitvinding maakte bediening van deze inrichting mogelijk met bevredigende druk, bij gebruik van multi-impulsies met een periodiciteit van 30 microsec, overeenkomende met de derde onder-harmonische waarde van de 100 kHz Helmholtz dominerende resonantiefrequentie. Multi-impulsies die een periodici-10 teit hebben welke onder-harmonisch is gemaakt aan 100 kHz, bijvoorbeeld van 20 kHz werden beproefd, maar het resultaat bij dit onder-harmonisch niveau bleek betrekkelijk slecht te zijn.Furthermore, when testing the method of this invention and operating the illustrative inkjet device, it was discovered that due to the dominance of the Helmholtz frequency in the device under investigation, the multi-impulse method of the present invention can also be provided by the periodicity of the driving pulses based on under-harmonic cycles of the Helmholtz frequency. It is believed that the same result would be obtained for the dominant resonant frequency of some different ink jet device if tested using the method of this invention. However, using the example of a 30 kHz Helmholtz dominating frequency with a particular inkjet device, an under-harmonic frequency would result in drive impulse widths 35 which would be very large, resulting in an undesirable decrease in the usual printing frequency of the particular device or ink jet 0 0 1 1 1 2 -13. Accordingly, the inventors tested an ink jet device similar to the illustrative device but which has a smaller ink chamber 200 (relatively lower compliance) to provide a Helmholtz resonant frequency of about 100 kHz. The method of this invention enabled operation of this device with satisfactory pressure, using multi-pulses with a periodicity of 30 microsec, corresponding to the third under-harmonic value of the 100 kHz Helmholtz dominating resonant frequency. Multi-impulsions having a period which is under-harmonized to 100 kHz, for example from 20 kHz, were tested, but the result at this under-harmonic level turned out to be relatively poor.

De in fig. 10 afgebeelde banden van opeenvolgende punten werden gedrukt met toepassing van een achtereenvolgens groter aantal 15 multi-impulsies voor het drukken van elke punt in de banden zoals die respectievelijk zijn afgebeeld in de weergave (A) tot en met druk (F). De multi-impulsies die werden toegepast voor het produceren van de banden van punten volgens fig. 10 waren kwart-golf sinusvormige golf-vormen zoals afgebeeld in fig. 7, met impulsietijden Tg en dode tijden 20 TQ elk van 15 microsec. De voltage-amplitude van de impulsies werd constant gehouden op ongeveer 33 V. Bij de band van punten volgens afbeelding (A) werd slechts één dergelijke impulsie gebruikt ter verkrijging van de afgebeelde punten. De punten van de band die is weergegeven in afbeelding (B) werden geproduceerd gedurende dezelfde cyclustijd als 25 die volgens afbeelding (A), maar hierbij werden twee multi-impulsies toegepast voor het produceren van elke punt van de eerstgenoemde in plaats van één. Op overeenkomstige wijze werden de punten van de banden die zijn getoond in de afbeeldingen (C) tot en met (F) geproduceerd met gebruik van respectievelijk 3, 4, 5 en 6 multi-impulsies, gedurende 30 een gelijkwaardige tijdcyclus, voor het drukken van elke punt. In overeenstemming daarmee zijn, zoals kon worden verwacht, de banden volgens afbeelding (A) tot en met (F) achtereenvolgens duidelijker zichtbaar als gevolg van de achtereenvolgens grotere puntgrootte die wordt verkregen door middel van de multi-impulsie-werkwijze volgens deze uit-35 vinding.The bands of consecutive points shown in Fig. 10 were printed using a successively greater number of 15 multi-impulses for printing each point in the bands as shown in views (A) through pressure (F), respectively. . The multi-impulses used to produce the bands of points of Figure 10 were quarter-wave sinusoidal waveforms as depicted in Figure 7, with pulse times Tg and dead times 20 TQ each of 15 microseconds. The voltage amplitude of the pulses was kept constant at about 33 V. In the band of points of Figure (A), only one such pulse was used to obtain the points depicted. The points of the band shown in Figure (B) were produced during the same cycle time as those in Figure (A), but using two multi-impulses to produce each point of the former instead of one. Similarly, the points of the tapes shown in Figures (C) through (F) were produced using 3, 4, 5 and 6 multi-impulses, respectively, over an equivalent time cycle, for printing every point. Accordingly, as could be expected, the bands of Figures (A) through (F) are successively more visible due to the successively larger dot size obtained by the multi-impulse method of this specification. invention.

S» fl 1 1 1 9 ' J «j- *? i i I i, -14-S »fl 1 1 1 9 'J« j- *? i i I i, -14-

Overeenkomstige multi-impulsies werden toegepast bij het produceren van de series schrifttekens van achtereenvolgende grotere duidelijkheid zoals die zijn weergegeven in de afbeeldingen (A) tot en met (C) in fig. 11. De in afbeelding (A) afgedrukte schrifttekens ver-5 eisten één aandrijf impuls ie voor het produceren van elke punt die een gegeven schriftteken vormt, terwijl twee impulsies werden gebruikt voor het produceren van elke van de afzonderlijke punten van de schrifttekens volgens afbeelding (B) en drie impulsies werden toegepast voor het produceren van elke afzonderlijke punt welke de schrifttekens vol-10 gens afbeelding (C) vormen.Corresponding multi-impulses were used to produce the series of characters of successively greater clarity as shown in Figures (A) through (C) in Figure 11. The characters printed in Figure (A) required one driving impulse ie to produce each dot forming a given character while two impulses were used to produce each of the individual dots of the characters according to figure (B) and three impulses were used to produce each individual dot which form the characters according to picture (C).

Wanneer de bediening van de inrichting volgens de uitvinding wordt samengevat kan worden gezegd dat bij het bedienen van een inktstraalinrichting voor het produceren.van een gedrukte punt op een opnemend medium, een gegeven tijdsperiode afhankelijk van het inkt-15 straaldruksysteem wordt gerealiseerd ter verschaffing van het inkt-druppeltje of de druppeltjes voor het drukken van de punt op het opnemend medium. De duidelijkheid van een gegeven punt kan worden geregeld door het regelen van het volume aan inkt of het aantal inktdrup-peltjes dat wordt uigestoten vanuit de inktstraalinrichting in de be-20 paalde tijd die voor het produceren van die punt is bestemd. De onderhavige uitvinding verschaft een werkwijze voor het bedienen van een inktstraalinrichting met toepassing van één of een meervoudig aantal aandrijfimpulsies ter bediening van de inrichting in een gegeven punt-productietijd voor het produceren van inktdruppeltjes, elk van een 25 bekend volume aan inkt, door het nauwkeurig regelen van de vorm en de periodiciteit van de toegepaste aandrijfimpulsies, waarbij de periodiciteit van de toegepaste aandrijfimpulsies in wezen gelijkwaardig wordt gemaakt aan de dominerende resonantiefrequentie van de inktstraalinrichting.When the operation of the device according to the invention is summarized, it can be said that when operating an ink-jet device for producing a printed dot on a recording medium, a given period of time is realized depending on the ink-jet printing system to provide the ink droplet or the droplets for printing the dot on the recording medium. The clarity of a given point can be controlled by controlling the volume of ink or the number of ink droplets ejected from the ink jet device in the given time intended to produce that point. The present invention provides a method of operating an ink-jet device using one or a plurality of driving pulses to operate the device at a given point production time to produce ink droplets, each of a known volume of ink, by accurately controlling the shape and periodicity of the driving pulses applied, whereby the periodicity of the driving pulses applied is made substantially equivalent to the dominating resonance frequency of the inkjet device.

30 De regelinrichting 261 kan worden verschaft door apparatuur volgens logica-schema, of door een microprocessor die is geprogrammeerd ter verschaffing van de noodzakelijke regelfuncties, of bijvoorbeeld door de een of andere combinatie van die twee. Merk op dat een Wavetek Model 175 golfvorm-generator, vervaardigd door Wavetek, San Diego, 35 Californië, door de uitvinders dezes werd gebruikt ter verkrijging van de golfvormen die in fig. 1-9 zijn afgebeeld. In een praktisch bruik 850 1 1 1 2 -15- baar systeem zou een regelinrichting 261 op kenmerkende wijze worden ontworpen ter verschaffing van de noodzakelijke golfvormen en functies, zoals hierboven is beschreven, voor elke bepaalde toepassing.The controller 261 may be provided by logic scheme equipment, or by a microprocessor programmed to provide the necessary control functions, or, for example, by some combination of the two. Note that a Wavetek Model 175 waveform generator, manufactured by Wavetek, San Diego, California, California was used by the inventors to obtain the waveforms shown in Figures 1-9. In a practical 850 1 1 1 2-15 system, a controller 261 would typically be designed to provide the necessary waveforms and functions, as described above, for each particular application.

Hoewel bepaalde uitvoeringsvormen vein de werkwijze volgens 5 de onderhavige uitvinding ter bediening van een inktstraalinrichting zijn beschreven, kunnen ook andere uitvoeringsvormen welke vallen binnen de feitelijke strekking en het kader van de toegevoegde conclusies worden ontworpen door degenen die normale deskundigheid op dit gebied bezitten.While certain embodiments have been described in accordance with the method of the present invention for operating an ink-jet device, other embodiments that fall within the actual scope and scope of the appended claims can be designed by those of ordinary skill in the art.

85011 1285011 12

Claims

A method of operating an ink jet device for controlling the point size of ink printed on a recording medium, the ink jet device comprising transfer means operable to provide a positive pressure disturbance in an associated ink chamber which is filled with ink to eject an ink droplet from an associated opening, the method being characterized in that it comprises the following stages: (1) operating the transfer means for synchronously generating either one or a combination of fluid or mechanical resonance frequencies from the inkjet device for producing a dominant resonant frequency in the ink chamber and the associated ink; and (2) allowing either one of a one cycle, or one under-harmonic cycle of the dominant resonant frequency to be produced, for essentially predictably controlling the volume of an ink droplet ejected from the aperture by means of of the resulting pressure disturbance generated in the ink chamber.

A method according to claim 1, characterized in that it further comprises the phases of successively repeating phases (1) and (2) for a desired number of times, in synchronization with the dominant resonant frequency, to produce a number of ink droplets in a certain period of time, allowing the droplets to collapse as they move through the air or after they have landed on the recording medium, for controllably increasing the resulting dot size on the recording medium relative to the dot size which is obtained using a single ink droplet.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the transfer means reacts to an electrical signal to provide the pressure perturbation, phase (1) further comprising the phases of: substantially equalizing the period of the electrical signal to either the period of the Helmholtz resonance frequency 8501112-17, or the period of a sub-hannonic value of the Helmholtz frequency; and supplying the electric signal to the transmitter.

Method according to claim 3, characterized in that it further comprises the phase of shaping the electrical signal such that it is essentially an impulse comprising an exponential leading edge and a stepped trailing edge.

A method according to claim 2, wherein the transfer means can respond to an electrical signal to generate the pressure perturbation, characterized in that phase (1) further comprises the phases of: shaping the electrical signal so that it essentially has a shape of either a rectangular wave, a square wave, a triangular wave shape, a half-wave sinusoidal wave-15 shape, a full-wave sinusoidal wave shape, a quarter-wave sinusoidal wave shape, less than a quarter-wave sinusoidal wave shape or an impulse comprising an exponential leading edge and a stepped trailing edge; and supplying the electrical signal to the transducer.

A method according to claim 5, characterized in that it further comprises the phase of substantially equalizing the period of the electrical signal to either one or a combination of the period (s) of selected fluid and mechanical resonance frequencies of the ink. 25 blasting device.

A method according to claim 6, characterized in that it further comprises the phase of selectively supplying the electrical signal using "on" and "off" to control the dot size of each individual ink droplet.

The method of claim 7, characterized in that the period of the electrical signal is made substantially equal to either the period of the Helmholtz resonant frequency of the inkjet device, or the period of an under-harmonic value of the Helmholtz frequency.

3. Q11 12