NL8801086A - Werkwijze en inrichting voor het selectief deponeren van inkt op een substraat. - Google Patents

Description

88.5049/AA/MvC

Korte aanduiding: Werkwijze en inrichting voor het selectief deponeren van inkt op een substraat.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze volgens de aanhef van conclusie 1.

Een werkwijze van deze soort is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 4.620.196. Bij de bekende werkwijze 5 worden alle overgangen zoveel vertraagd dat de vertraagde over-gangen niet optreden in de zgn. "verboden zone" van de periode van een stimulatietrilling. Binnen deze zone, die kan variëren van enkele tientallen graden tot meer dan de helft van de stimulatietrillingsperiode, vindt het laden respectievelijk 10 het ontladen van de afbrekende druppeltjes in onvoldoende mate plaats, waardoor de foutief opgeladen druppeltjes niet in overeenstemming met het niveau van de betreffende drukpuls afgebogen worden, zodat onscherpe overgangen en foute dichtheden van pixels van een afbeelding op het substraat 15 verkregen worden.

De fase van het tijdstip van afbreken van een druppeltje ten opzichte van het begin van de stimulatietrilling en de plaats waarop een druppeltje afbreekt zijn echter niet constant. Omdat het laden respectievelijk ontladen van een 20 afbrekend druppeltje in hoge mate afhankelijk is van de electrisché weerstand van het filament in het gebied van de breekplaats, waarbij deze weerstand tot aan het breektijdstip steeds groter wordt, heeft de verboden zone, geen constante breedte en geen vaste fase ten opzichte van de stimulatie-25 trilling. De breedte en de fase van de verboden zone zijn bovendien afhankelijk van de druk waarmee de inktstraal geleverd wordt, en van de dichtheid, viscositeit en temperatuur van de inkt, terwijl de weerstand van het filament afhankelijk is van de gekozen soort inkt en van de 30 temperatuur. De bekende werkwijze heeft daarom als bezwaar dat - 2 - relatief dure stabiele pompmiddelen gebruikt moeten worden en dat ondanks toepassing van dergelijke pompmiddelen zeer snel door het menselijk oog herkenbare fouten, in het algemeen groepsgewijze fouten, kunnen optreden.

5 Een werkwijze van de in de aanhef genoemde soort is bovendien bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 4.616.234. Bij de uit dit octrooischrift bekende werkwijze wordt de verboden zone gemeten. Deze bekende werkwijze heeft echter als bezwaar dat voor de toepassing ervan een ingewikkelde 10 meetketen met een dure, gevoelige electrometer voor het meten van de lading van op een meetelectrode gevangen druppeltjes nodig is. Een ander bezwaar van deze bekende werkwijze is, dat de meting niet continu plaats kan vinden, zodat de actuele breedte en de fase van de verboden zone niet steeds nauwkeurig 15 bekend zijn.

De bezwaren van de in de aanhef genoemde werkwijze zijn des te opvallender en lastiger naarmate meer naar het substraat gerichte inktstralen toegepast worden.

De uitvinding beoogt de bezwaren van de in de aanhef 20 genoemde werkwijze op te heffen, waarbij deze doelstelling volgens de uitvinding bereikt wordt doordat een drukpuls-overgang vertraagd wordt met een in hoofdzaak willekeurige vertraging waarvan de spreiding gelijk is aan een geheel aantal malen de periode van de stimulatietrilling.

25 De vertraging is willekeurig, zodat er geen vaste relatie met de fase van de stimulatietrilling of met de fase van het breekpunt van de druppeltjes bestaat. Fout geladen druppeltjes worden zodanig over het substraat verdeeld dat een gelijkmatigere beeldkwaliteit verkregen wordt. Er kunnen relatief 30 eenvoudige, goedkope pompmiddelen gebruikt worden.

Bij voorkeur is de vertraging minimaal nul en maximaal gelijk aan één periode van de stimulatietrilling en worden alle overgangen in hoofdzaak onafhankelijk van elkaar willekeurig vertraagd met een uniforme kans van optreden van alle mogelijke 35 vertragingen.

De uitvinding heeft bovendien betrekking op een stuur-keten volgens een of meer van de conclusies 16 t/m 19.

© 880 1 0 li § - 3 -

De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van tekening. In de tekening tonen:

Fig. 1 schematisch een gedeelte van een drukkop van de continue-inktstraalsoort van een drukinrichting met een stuur-5 keten waarin de uitvinding is toegepast; en

Fig. 2 een schema van een uitvoeringsvorm van de generator van de stuurketen van fig. 1.

Het schematisch in fig. 1 getoonde gedeelte van een drukkop van de continue-inktstraalsoort omvat een mondstuk 1 die 10 van een leiding 2 inkt onder druk ontvangt en via een spuit-opening 3 een naar een substraat 4 gerichte inktstraal levert. Voor het verkrijgen van een bepaalde afbeelding op het in pixels verdeelde oppervlak 5 van het substraat 4 wordt het substraat 4 ten opzichte van het mondstuk 1 verplaatst.

15 Een met het mondstuk 1 en/of de leiding 2 verbonden stimulatie-orgaan 6, dat door een piëzo-electrisch kristal gevormd kan worden, ontvangt een wisselstroom met een stimulatiefrequentie van een oscillator 7, zodat de uit de opening 3 tredende inktstraal zodanig gestimuleerd wordt dat de 20 straal verdeeld wordt in een bovenloops filament 8 en beneden-loops van het filament 8 afbrekende druppeltjes 9.

In het gebied waar de druppeltjes 9 van het filament 8 breken is een laadelectrode 10 met een doorgang 11 voor het doorlaten van de inktstraal aangebracht. De inkt is door 25 middel van een aardingselectrode 15 geaard. Tussen de laadelectrode 10 en het substraat 4 is een afbuigstelsel 12 aangebracht met aan weerszijden van de inktstraal aangebrachte afbuigelectroden 13, 14, die met een negatieve aansluiting -V respectievelijk met een positieve aansluiting +V van een niet 30 getoonde hoogspanningsbron verbonden zijn.

De laadelectrode 10 is verbonden met de uitgang van een laadversterker 17, waarvan de uitgangsspanning twee waarden kan hebben, bijvoorbeeld de waarde 0 ten opzichte van aarde en een hoge waarde, bijvoorbeeld 100 V voor het ontladen respec-35 tievelijk laden van de zich aan het uiteinde van het filament 8 vormende druppeltjes. Druppeltjes met een voldoende lading zullen door het afbuigstelsel 12 zover afgebogen worden dat - 4 - zij door de electrode 14 opgevangen worden, terwijl de andere druppeltjes op het oppervlak 5 van het substraat 4 gedeponeerd worden.

Naarmate de insnoering van het filament 8 voor het vormen 5 van een druppeltje toeneemt zal de electrische weerstand ervan toenemen, waardoor een gewenste ontlading respectievelijk lading van het druppeltje steeds langzamer verloopt. Wanneer het ontladen/laden van een druppeltje begint in een gedeelte van de periode van de stimulatietrilling dat "verboden zone" genoemd 10 wordt, zal het druppeltje onvoldoende ontladen/geladen worden om naar de vangelectrode 14 afgebogen te worden. Wanneer in hoofdzaak alle overgangen van het uitgangssignaal van de versterker 17 in de verboden zone optreden en de op het substraat 4 te vormen afbeelding een bepaald patroon heeft kan 15 dit tot snel door het menselijk oog herkenbare fouten, in het algemeen groepsfouten, in de afbeelding leiden. Teineinde dit te voorkomen worden volgens de uitvinding overgangen van het aan de laadelectrode 10 geleverde signaal willekeurig vertraagd, bij voorkeur met een uniforme kans van optreden van 20 alle mogelijke vertragingen met een maximale vertraging die gelijk is aan de duur van de periode van de stimulatietrilling .

Voor het bereiken van deze doelstellingen omvat een met de laadelectrode 10 verbonden stuurketen naast de laadver- 25 sterker 17 een oscillator 18, waarvan de frequentie een geheel

aantal malen de frequentie van de oscillator 7 is, een M

2 -deler 19, waarvan een klokingang een kloksignaal van de oscillator 18 ontvangt, een pulsbreedtemodulator 20, waarvan een klokingang een uitgangssignaal van de teller 19 ontvangt 30 en waarvan een meervoudige parallelle gegevensingang van een niet getoonde keten een gegevenswoord DAT ontvangt, en een vertragingsketen, die bestaat uit een bistabiele keten 21, waarvan een klokingang een uitgangssignaal van een vertragings-pulskiesketen 22 ontvangt en waarvan een gegevensingang een 35 gegevensuitgangssignaal van de modulator 20 ontvangt en een uitgang van de bistabiele keten 21 verbonden is met een ingang van de laadversterker 17, waarbij een klokingang van de *8801088 - 5 - vertragingspulskiesketen 22 het kloksignaal van de oscillator 18 ontvangt en een meervoudige parallelle gegevensingang van de vertragingspulskiesketen 22 van een vertragingswaarde-generator 23, een vertragingswaarde DEL ontvangt.

5 Het gegevenswoord DAT stelt de lengte van een aan de laadelectrode 10 te leveren puls voor gedurende welke inkt- druppeltjes geladen (of niet) moeten worden. De modulator 20 zet het parallelle gegevenswoord DAT om in een puls waarvan de duur overeenkomt met de waarde van het gegevenswoord DAT. De 10 puls, ook wel drukpuls genoemd, wordt ontvangen door de gegevensingang van de bistabiele keten 21. Het niveau aan de gegevensingang van de bistabiele keten 21 wordt naar de uitgang ervan overgebracht bij de ontvangst van een klokpuls op de klokingang van de bistabiele keten 21.

15 De generator 23 wekt een vertragingswaardewoord DEL met

M

een willekeurige waarde uit 2 mogelijke waarden op. De vertragingspulskiesketen 22 kiest in overeenstemming met de

M

waarde van het woord DEL een puls uit elke reeks van 2 van de oscillator 18 ontvangen klokpulsen, zodat het uitgangssignaal 20 van de bistabiele keten 21 overeenkomstig willekeurig vertraagde overgangen ten opzichte van de overgangen van het uitgangssignaal van de modulator 20 heeft.

Omdat het uitgangssignaal van de bistabiele keten 21 en dus het aan de laadelectrode 10 geleverde pulssignaal 25 willekeurig vertraagde overgangen heeft hebben deze overgangen ook een willekeurige fase ten opzichte van de door de oscillator 7 opgewekte stimulatietrilling. Bij toepassing van de genoemde uniforme kansverdeling is daarbij de kans dat een vertraagde overgang in de verboden zone optreedt gelijk aan de 30 verhouding van de duur van de verboden zone en de periodeduur van de stimulatietrilling, waardoor een verwaarloosbare verslechtering van de beeldkwaliteit waarneembaar is.

De oscillator 7 kan eventueel weggelaten worden en het stimulatie-orgaan 6 kan door de uitgang van de teller 19 35 gestuurd worden.

Fig. 2 toont een schema van een uitvoeringsvorm van de vertragingswaardegenerator 23 van fig. 1.

o §801080 - 6 -

De in fig. 2 getoonde generator omvat een oscillator 24,

die een kloksignaal levert aan een schuifregister 25 met N

bits. Een gegevensingang van het schuifregister 25 is verbonden met de uitgang van een modulo-2 opteller 26. Een aantal 5 gegevensuitgangen van het schuifregister 25 is met ingangen van de opteller 26 verbonden voor het opwekken van een maximum- lengetereeks. Bij een geschikte keuze van de verbindingen tussen het schuifregister 25 en de opteller 26 is een reeks op

te wekken met 2N-1 verschillende getallen met een lengte van N

10 bits (exclusief het binaire getal dat slechts uit nullen bestaat). Wanneer het vertragingswoord DEL met M bits (Μ £ N) afgenomen wordt van M uitgangen van het schuifregister 25 komt

M N—M

elk van de mogelijke 2 getallen 2 maal voor. Voor een praktische toepassing kunnen N en M klein gekozen worden, 15 bijvoorbeeld gelijk aan 16 respectievelijk 4, zodat een relatief eenvoudige, goedkope generator 23 verkregen wordt.

De oscillatieperiode van de oscillator 24 is ten hoogste gelijk aan het kleinste interval tussen twee te vertragen over-gangen van de drukpuls. De kloksignalen voor het stimulatie-20 orgaan 6 en voor de ketens 19 en 22 kunnen van het kloksignaal van de oscillator 24 afgeleid worden, zodat de oscillators 7 en 18 kunnen vervallen. De vertragingswaardegenerator 23 kan, eventueel samen met een of meer van de andere componenten 17 t/m 22 van de stuurketen, gevormd worden door een micropro-25 cessorstelsel dat geschikt is voor het opwekken van een vertragingswaardewoord DEL met opeenvolgende willekeurige waarden. Het stelsel kan daartoe een algoritme omvatten om de vertragingen in overeenstemming met een of meer van de conclusies 2 t/m 15 op te wekken.

30 Wanneer een drukkop een aantal inktstralen op de hiervoor toegelichte wijze moet leveren verdient het de voorkeur dat de vertragingen voor overgangen van de ene inktstraal onafhankelijk van de opwekking van de vertragingen voor overgangen van een andere inktstraal opgewekt worden. Bij 35 toepassing van een vertragingswaardegenerator 23 van de soort als getoond in fig. 2 verdient het dan bovendien de voorkeur dat de vertragingswaarde voor de verschillende inktstralen met .8801086 - 7 - verschillende snelheden opgewekt worden, zodat in het op het substraat 4 gevormde beeld geen patroon als gevolg van een faserelatie tussen de vertragingen voor de verschillende inktstralen waarneembaar zal zijn.

5 Er wordt opgemerkt, dat de vertragingsketen voor de overgangen van het uitgangssignaal van de modulator 20 ook geheel of gedeeltelijk door analoge ketens gevormd kan worden.

Er wordt ook opgemerkt dat de uitvinding voor zowel drukpulsen met een met de periode van het uitgangssignaal van 10 de deler 19 overeenkomende duur voor het laden van individuele druppeltjes als voor langere drukpulsen voor het laden van reeksen druppeltjes toegepast kan worden.

Verder kan de electrode 10 geaard zijn en kan de electrode 15 daarbij met de uitgang van de laadversterker 17 15 verbonden zijn.

Bovendien wordt opgemerkt dat de electrode 10 met een bron met constante spanning verbonden kan zijn en dat de afbuigelectrode 14 daarbij met de uitgang van de laadver-sterker verbonden kan zijn. De electroden 10 en 14 kunnen ook 20 beide met de uitgang van de laadversterker verbonden zijn.

- conclusies -

t 8SS 1SiI

Claims (21)

1. Werkwijze voor het selectief deponeren van inkt op een substraat, omvattende: het vormen van een naar het substraat gerichte inktstraal; het zodanig met een trilling stimuleren van de inktstraal dat 5 de inktstraal wordt verdeeld in een bovenloops continue filament en benedenloops van het filament afbrekende druppeltjes; het laden van afbrekende druppeltjes; het in afhankelijkheid van de lading van de druppeltjes ten opzichte van het substraat afbuigen van de druppeltjes; 10 waarbij het het laden en afbuigen selectief in overeenstemming met vertraagde overgangen van drukpulsen van een drukpuls-signaal plaatsvindt, met het kenmerk, dat een drukpulsover-gang vertraagd wordt met een in hoofdzaak willekeurige vertraging waarvan de spreiding gelijk is aan een geheel aantal 15 malen de periode van de stimulatietrilling.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de vertraging minimaal nul is.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de spreiding gelijk is aan één periode van de stimulatie- 20 trilling.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat elke overgang van een drukpuls vertraagd wordt.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de overgangen van een drukpuls in hoofdzaak onafhankelijk van 25 elkaar vertraagd worden.

6. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de vertraging voor een als eerste optredende overgang van een ^8861080 - 9 - drukpuls met een in hoofdzaak van andere overgangen onafhankelijke vertraging vertraagd wordt en de volgende overgang met dezelfde vertraging vertraagd wordt.

7. Werkwijze volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, 5 dat de vertraging gekozen wordt in overeenstemming met een uniforme kans van optreden voor alle vertragingen die gekozen kunnen worden.

8. Werkwijze volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat voor een te vertragen overgang een in hoofdzaak willekeurig 10 getal opgewekt wordt en dat de vertraging in overeenstemming met het getal gekozen wordt.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat een maximumlengtereeks opgewekt wordt en dat het getal uit de reeks gekozen wordt.

10. Werkwijze volgens conclusie 1, 2 of 4, met het kenmerk, dat een vertraging gelijk gekozen wordt aan de som van de voorafgaande vertraging en een toeneming modulo de periode van de stimulatietrilling.

11. Werkwijze volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de 20 ene vertraging gekozen wordt nadat een bepaald aantal druppels afgebroken zijn.

12. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat het bepaalde aantal een priemgetal is.

13. Werkwijze volgens conclusie 11, waarbij het oppervlak van 25 het substraat verdeeld is in een aantal pixels, die elk selectief een aantal druppeltjes kunnen ontvangen, met het kenmerk, dat het bepaalde aantal zodanig gekozen wordt dat het bepaalde aantal en een bepaald aantal druppeltjes per pixel niet deelbaar door elkaar zijn. .8001086 - 10 -

14. Werkwijze volgens conclusie 13, waarbij de pixels afgetast worden, met het kenmerk, dat het bepaalde aantal druppeltjes gelijk is aan het aantal druppeltjes van de laatst afgetaste pixel.

15. Werkwijze volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat het bepaalde aantal druppeltjes gelijk is aan het maximumaantal druppeltjes per pixel.

16. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, omvattende de toepassing van een aantal inktstralen waarbij de 10 druppeltjes van elke inktstraal door middel van een respectievelijk drukpulssignaal onafhankelijk van de druppeltjes van een andere inktstraal geladen en afgebogen kunnen worden, met het kenmerk, dat te vertragen overgangen van een drukpulssignaal onafhankelijk van overgangen van een 15 ander drukpulssignaal vertraagd worden.

17. Werkwijze volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat de snelheid waarmee vertragingen voor een drukpulssignaal opgewekt worden verschilt van de snelheid waarmee vertragingen van een ander drukpulssignaal opgewekt worden.

18. Stuurketen voor een drukkop van de continue-inktstraal- soort, geschikt voor toepassing van de werkwijze volgens een of meer van de voorgaande conclusies, omvattende een vertragingsketen voor het vertragen van overgangen van het stuurpulssignaal, dat via de vertragingsketen aan een voor 25 het laden en afbuigen van de druppeltjes bestemd electroden-stelsel van de drukkop geleverd wordt, met het kenmerk dat de vertragingsketen een generator omvat, die geschikt is voor het opwekken van een stuursignaal, dat een met een vertraging voor een overgang overeenkomende grootheid omvat, waarbij de 30 waarde van de grootheid in hoofdzaak willekeurig verandert met een snelheid die niet kleiner is dan de grootste herhalingssnelheid van te vertragen overgangen. « - η -

19. Stuurketen volgens conclusie 18, met het kenmerk, dat het stuursignaal een digitaal signaal is en dat de grootheid door de waarde ervan voorgesteld wordt.

20. Stuurketen volgens conclusie 19, met het kenmerk, dat de 5 generator een digitale maximumlengtereeksgenerator is.

21. Stuurketen volgens conclusie 18, 19 of 20, met het kenmerk, dat de generator door een microprocessorstelsel gevormd wordt. o 8801088