DE2554368A1 - Tintenstrahldrucker und verfahren zu dessen betrieb - Google Patents

Description

Aktenzeichen der Anmelderin: EN 974 016

Tintenstrahldrucker und Verfahren zu dessen Betrieb

Die Erfindung betrifft einen Tintenstrahldrucker, insbesondere der Art, bei dem einzelne Tintentröpfchen zur Aufzeichnung von Zeichen und anderer Informationen nach Art eines Punktmatrixdruckers auf einen Aufzeichnungsträger gerichtet werden.

! Tintenstrahldrucker zum Drucken von Zeichen nach Art einer Punktmatrix, wie z.B, alphanumerischer Zeichen oder dergleichen

j auf einem Aufzeichnungsträger sind bekannt. Grundsätzlich arbeiten derartige Drucker in der Weise, daß ein kontinierlicher

j Strahl von Tintentröpfchen von im wesentlichen gleicher Größe und gleichem Abstand längs einer ursprünglichen Bahn auf ein Druckmedium gerichtet werden.

Die Frequenz der Tröpfchenerzeugung ist im wesentlichen gleichförmig und hängt von der Anzahl der Koordinatenschnittpunkte des Matrixfeldes und der gewünschten Druckgeschwindigkeit ab, mit der die Zeichen auf dem Aufzeichnungsträger aufgezeichnet werden können. Aus einer Punktmatrix aufgebaute Zeichen werden dadurch erzeugt, daß man selektiv bestimmte, d.h. nicht ge-

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wünschte Tröpfchen aus dem Tintenstrahl auswählt und ablenkt und in steuerbarer Weise die übrigen zum Drucken benutzten Tröpfchen auf die entsprechenden Positionen nach Art des aufzuzeichnenden Zeichens über die Koordinatenmatrix verteilt. Diese Verteilung der zum Drucken dienenden Tröpfchen zur Bildung des gewünschten Zeichens hängt im wesentlichen von der Ablenkung der Tröpfchen in einer ersten Richtung ab, die senkrecht zur Flugbahn der Tröpfchen liegt und gleichzeitig mit einer Relativbewegung zwischen dem Tintenstrahl und dem Aufzeichnungsträger abläuft, wobei sich der Aufzeichnungsträger in einer zweiten Richtung bewegt, die ebenfalls auf der ersten Richtung und der Flugbahn des Strahls senkrecht steht. Gemäß dieser Verfahren hergestellte Punktmatrixzeichen haben grundsätzlich unkonventionelle Formen, was die Druckqualität beeinträchtigt. Dies ist weitgehend darauf zurückzuführen, daß die durch die Tröpfchen gebildeten Liniensegmente im wesentlichen geradlinig sind und die zur Verfügung stehenden Winkel zum Drucken der Zeichen beschränkt sind. Der Großbuchstabe B und die Zahl 8 lassen sich dabei beispielsweise schwierig unterscheiden, wenn man die Zeichen aus einzelnen geradlinigen Segmenten einer quadratischen Matrix bildet.

Man hat schon viele Verfahren zur Verbesserung der Druckqualität von in einer quadratischen Matrix aufgezeichneten Punktmatrixzeichen entwickelt. Eine bisher vorgeschlagene Möglichkeit besteht darin, an den Ecken Punkte wegzulassen, so daß der sichtbare Eindruck entsteht, als ob dieses ein gebogenes Zeichensegment wäre. Durch dieses Verfahren wird jedoch die Kontinuität der Linienführung zerstört und die Druckqualität verschlechtert. Ein anderer Versuch bestand darin, einem oder mehreren Zeichen unkonventionelle Formen zu geben, damit sie sich von ähnlich geformten Zeichen unterscheiden. Das ist jedoch für solche Leute schwierig, die mit diesen unkonventionellen Formen nicht vertraut sind. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Strahl entsprechend Koordinaten-Analogsignalen abzulenken, wodurch im wesentlichen Kursivlinienzüge

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von Zeichen erzeugt werden. Mit diesem Verfahren können zwar gekrümmte Liniensegmente erzeugt werden, doch sind die elektronischen Schaltungen zur Erzeugung analoger, zur Linienerzeugung dienender Signale sehr kompliziert aufgebaut und schwierig zu steuern« Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Punkte selbst kleiner zu machen und die Punktdichte in der Matrix zu erhöhen. Diese Lösung verringert jedoch die mögliche Druckgeschwindigkeit und erhöht außerdem die Schwierigkeiten bei der Steuerung der einzelnen Tröpfchen. Außerdem treten bei kleineren Tröpfchen leichter aerodynamische Störungen auf.

Ein weiteres Problem beim Drucken von Punktmatrixzeichen besteht darin, daß aus Punkten zusammengesetzte Linien eine unregelmäßige, wellige Kante bilden, wobei die die Wellen je nach Tröpfchengröße und der Größe der Überlappung mehr oder weniger sichtbar sind. Die Tiefe der Einschnürungen hängt ebenfalls von der Tröpfchengröße und dem Grad der Überlappung ab. Außerdem ist unabhängig von der Tröpfchengröße die Tiefe dieser Einschnürung für Liniensegmente in der Diagonalen größer als für Liniensegmente in waagrechter oder senkrechter Richtung.

Aufgabe der Erfindung ist es also, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die nicht nur diese oben geschilderten Schwierigkeiten überwindet, sondern auch die Druckqualität von Punktmatrixzeichen unter Verwendung von aus Tröpfchen zusammengesetzten Tintenstrahlen wesentlich verbessert«

Dabei soll nicht nur bei wesentlich verbesserter Druckqualität die Druckgeschwindigkeit nicht herabgesetzt werden, sondern die Buchstaben sollen auch selbst ihre allgemein übliche Form erhalten.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß man für ausgewählte, dem Abdruck dienende Tröpfchen in dem Tintenstrahl eine zusätzliche Hilfsablenkung vorsieht, die nur einem Bruchteil der normalerweise für ein Tröpfchen erforderlichen

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Ablenkung entspricht, damit dieses an einem vorbestimmten Koordinatenschnittpunkt einer rechteckigen Matrix ankommt.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß man selektiv vorbestimmte Tröpfchen aus einem Tintenstrahl aus einer Folge von Tröpfchen entfernt, die im wesentlichen gleiche Größe und gleichen Abstand aufweisen. Die Folge von Tröpfchen ist mindestens gleich der Anzahl der Koordinatenschnittpunkte einer vorgegebenen rechtwinkligen Matrix. Die nicht entfernten oder zum Drucken verwendeten Tröpfchen werden selektiv auf vorbestimmte Koordinatenschnittpunkte ausgelenkt sowie auf Orte zwischen diesen Koordinatenschnittpunkten der Punktmatrix, wodurch dann die Zeichen gebildet werden.

Insbesondere wird die Erfindung in der Weise durchgeführt, daß eine Folge von im wesentlichen gleichförmig großen und mit gleichförmigem Abstand fliegenden Tintentröpfchen erzeugt wird, deren Anzahl mindestens gleich der Anzahl der Koordinatenschnittpunkte einer rechtwinkligen Matrix ist_f daß anschließend unerwünschte Tröpfchen aus dieser Tröpfchenfolge entfernt werden, um damit an vorbestimmten Punkten der Punktmatrix unbedruckte Flächen zu erzeugen und daß man die übrigen zum Drucken dienenden Tröpfchen einem Ablenksignal aussetzt und dabei diese Tröpfchen zunächst in einer ersten orthogonalen Richtung ablenkt, während man eine Relativbewegung zwischen dem Tröpfchenstrahl und dem Aufzeichnungsmedium in einer zweiten orthogonalen Richtung bewirkt, wobei die Relativbewegung und die Ablenkbewegung in der Weise zusammenwirken, daß die dem Druck dienenden Tröpfchen auf vorbestimmte Koordinatenmatrixschnittpunkte abgelenkt werden, wobei dann ganz bestimmte, dieser dem Abdruck dienenden Tröpfchen um einen zusätzlichen weiteren kleinen Betrag entweder in der ersten oder in der zweiten orthogonalen Richtung abgelenkt werden, so daß diese vorbestimmten abgelenkten, dem Abdruck dienenden Tröpfchen an Punkten auf dem Aufzeichnungsträger auftreffen, die

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zwischen den Koordinatenschnittpunkten der rechteckigen Matrix liegen«

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Tintenstrahl aus Tröpfchen einer ferroflüssigen Tinte. Die nicht benötigten Tröpfchen werden durch einen magnetischen Wandler ausgewählt, der die nicht erwünschten Tröpfchen aus der ursprünglichen Bahn des Tintenstrahls nach einer zweiten Bahn ablenkt, die nach einem Ablauf führt, der in der Bahn der nicht benötigten Tröpfchen liegt, bevor diese den Aufzeichnungsträger erreichen können. Die zum Druck benötigten Tröpfchen werden während ihres Flugs einer kleinen zusätzlichen Ablenkung durch Wandler ausgesetzt, die bei selektiver Erregung gemäß einem vorbestimmten Zeichensignal die vorbestimmten, dem Druck dienenden Tröpfchen um einen Betrag auslenken, der eine nur kleine Auslenkung in entweder senkrechter oder waagrechter Richtung in bezug auf die anderen, zum Druck verwendeten Tröpfchen erzeugt, wobei diese Auslenkung nur einem Bruchteil j der normalen Auslenkung darstellt. Die zum Druck verwendeten !Tröpfchen (und die dem Ablauf zugeführten Tröpfchen) werden quer zur Bewegungsrichtung des Strahls durch einen magnetischen j Wandler abgelenkt, der zyklisch durch ein sägezahnförmiges Abtastrastersignal angesteuert wird. Durch die Kombination der Relativbewegung des Tintenstrahls, des die Feinablenkung bewirkenden Wandlers und die Ablenkung der eine Abtastbewegung bewirkenden Wandler werden die dem Druck dienenden Tröpfchen sowohl an KoordinatenSchnittpunkten als auch zwischen den Koordinatenschnittpunkten einer Punktmatrix auf dem Aufzeichnungs-¹ träger auftreffen und bilden Punktmatrixzeichen der gewünsch-

ten Form. Auf diese Weise lassen sich in einer Punktmatrix Zeichen erzeugen, bei denen sowohl gekrümmete als auch gradllinige Segmente verwendet werden. Die Anzahl der zum Drucken !gekrümmter oder winkliger Segmente der Zeichen zur Verfügung stehenden Winkel wird dadurch stark erhöht. Auf diese Weise lassen sich Zeichen erzeugen, deren Formen denen der üblichen Druckzeichen sehr nahe kommt. Ein weiterer Vorteil der Erfin-

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findung besteht darin, daß ein Druck erzielt werden kann, bei dem unter Verwendung von relativ wenigen Tröpfchen zur Bildung eines jeden Zeichens eine sehr gute Druckqualität und eine bessere Definition der Linien und der Qualität in der Diagonalen erzielbar sind. Außerdem können die Tröpfchen relativ groß sein, so daß dadurch aufgrund aerodynamischer Effekte sich einstellende Fehler der Tröpfchenbahn möglichst klein gehalten werden, wobei gleichzeitig die Qualität der Liniensegmente des Zeichens verbessert wird. Da größere Tröpfchen benutzt werden, müssen weniger Tröpfchen erzeugt werden, und man erhält eine bessere Steuerung mit einfacheren Steuerelementen. Außerdem wird dadurch die Anzahl der in einer Druckmatrix druckbaren Punkte erhöht, ohne daß dadurch die Anzahl der Tröpfchen selbst erhöht wird, wodurch auch der Tintenstrahldrucker einfacher aufzubauen ist,

Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Die unter Schutz zu stellenden Merkmale der Erfindung sind den ebenfalls beigefügten Patentansprüchen im einzelnen zu entnehmen ·

In den Zeichnungen zeigt:

Fig, 1 eine isometrische Ansicht der einzelnen Teile

eines Tintenstrahldruckers;

Fig. 2 schematisch eine isometrische Ansicht der

einzelnen Teile des Druckkopfes eines Tintenstrahldruckers gemäß Fig, 1;

Fig. 3 eine rechteckige Matrix mit einem in Punktraa-

trixart aufgzeichneten Zeichen zur Darstellung des erfindungsgemäßen Druckverfahrens;

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Fig. 4 schematisch die einzelnen Abstände der BaueIe- : mente des Druckkopfes von Fig« 2

Fig. 5 ein Taktdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise des Ablenksystems in Fig. 2 für die räumliche Anordnung in Fig. 4;

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung

für die Steuerung des Ablenksystems in Fig. 2;

Fig. 7 ein Blockschaltbild eines Teils der Ablenkschaltungen von Fig. 6 und

Fig. 8 schematisch eine Draufsicht des in Fig, 2 dargestellten Tintenstrahldruckers,

Der in Fig. 1 gezeigte Tintenstrahldrucker besteht aus einem Druckkopf 10_f der auf einer waagrechten Führungsschiene 11 für eine hin und hergehende Bewegung in bezug auf einen Aufzeichnungsträger gleitend angeordnet ist. Der Antriebsmechanismus für eine hin und hergehende Bewegung des Druckkopfes 10 enthält einen umsteuerbaren Elektromotor 13_f der eine Schraubenspindel 14 antreibt, auf der der Druckkopf 10 sitzt. Eine Motor-Steuerschaltung 17 steuert dabei Richtung, Beschleunigung und Verzögerung sowie die Geschwindigkeit des Antriebsmotors 13 entsprechend den zum Betrieb erforderlichen Steuerbefehlen und j Steuersignalen, die ein Abdruck einer Zeile von Zeichen 18 auf idem Papier 12 bewirken. Der Abdruck kann dabei in beiden Richtungen oder nur in einer Richtung zur Aufzeichnung einer Datenzeile erfolgen. In jedem Fall wird am Ende jeder Zeile das Papier 1-2 durch nicht dargestellte Mittel weiter transportiert und der Motorantrieb wird wieder eingeschaltet und bewegt damit den Druckkopf längs der Führungsschiene 11 und der Druckzyklus wird durch äußere Steuerungen eingeleitet. Verschiedene Vorrichtungen und Steuerungen sind zur Durchführung der verschiedenen

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Druckzyklen bekannt. Einzelheiten wurden deshalb zur Vereinfachung der Beschreibung weggelassen.

Gemäß der Erfindung ist der Druckkopf 10 ein Tintenstrahldruckkopf, der einen kontinuierlichen Strahl, gleichförmige Abstände voneinander aufweisender Tröpfchen erzeugt, die selektiv zur Bildung eines Zeichens in einer Punktmatrix auf dem Papier auftreffen. Der Druckkopf 10 kann außerdem noch die Tintenzufuhr enthalten, die beispielsweise aus einer Pumpe und einem Vorratsbehälter besteht. Andererseits können Tintenvorrat und Pumpe auch davon getrennt auf dem Maschinenrahmen mit der Führungsschiene 11 angebracht sein, wodurch jedoch biegsame Rohrleitungen für die Zufuhr der Tinte an den Druckkopf 10 erforderlich wären. In gleicher Weise enthält der Druckkopf einen elektrischen Anschlußstecker zum Anschluß der verschiedenen elektrischen Leitungen, die für einen Betrieb des Tintenstrahl-Druckkopfes und eine Verbindung mit den äußeren Schaltelementen erforderlich sind. Diese Einzelheiten einer elektrischen Verbindung von den Steuerschaltungen nach dem Druckkopf sind, da sie allgemein bekannt sind, weggelassen worden.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die zum Drucken verwendete flüssige Tinte eine Ferroflüssigkeit, wie sie beispielsweise in der bereits genannten US-Patentanmeldung der Anmelderin Nummer 429 414 vom 28. Dezember 1973 beschrieben ist. Wie man aus Fig, 2 im einzelnen erkennt, sind die einzelnen, für die Erfindung notwendigen Elemente eines Tintenstrahl-Druckkopfes zunächst eine Düse 20, die an einem Vorratsbehälter 21 für Tinte angeschlossen ist und eine ferroflüssige Tinte unter konstantem Druck liefert, so daß ein kontinuierlicher Strahl 22 aus flüssiger Tinte in einer Richtung quer zum Papier 12 ausgestoßen wird. Eine magnetische Steuervorrichtung 23 ist in der Nachbarschaft des Strahls 22 in der Nähe der Düse 20 angeordnet. Die Steuervorrichtung 23 besteht aus einem Magnetkern 24 und einer Erregerwicklung 25, Der

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Tintenstrahl 22 ist dabei so gerichtet, daß er den Spalt 26 im Magnetkern 24 durchsetzt. Ein der Erregerwicklung 25 zugeführtes periodisches Signal bewirkt entsprechende Schwankungen des Magnetfeldes im Spalt 26 und verursacht in dem Tintenstrahl 22 Störungen, so daß sich, entsprechend der Frequenz des Steuersignals, eine Folge von gleichförmige Abstände aufweisenden Tröpfchen 27 bildet. Auf diese Weise wird eine ununterbrochene Folge von im wesentlichen gleichförmigen Tröpfchen erzeugt, die einer geradlinigen Bahn senkrecht zum zu bedruckenden Papier 12 folgen. Obgleich eine Steuervorrichtung mit nur einem Polpaar dargestellt ist, können auch mehrstufige Steuervorrichtungen mit mehreren Polpaaren benutzt werden. Elektromechanisehe Wandler unter Verwendung piezoelektrischer Kristalle oder magnetostriktiver Elemente zum Vibrieren der Düse 21 könnten ebenfalls zur Erzeugung einer Folge von Tröpfchen j für die Zwecke der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.

Gemäß der Erfindung werden die verschiedenen Tröpfchen 27 in dem Tintenstrahl 22 entweder aus dem Strahl entfernt oder in solcher Weise abgelenkt, daß die zum Druck dienenden Tröpfchen ;auf dem Papier 12 an vorbestimmten Punkten einer rechteckigen J Punktmatrix abgelagert werden. Zum selektiven Entfernen nicht :benötigter Tröpfchen 27 wird ein Selektor 28 benutzt, der im Betrieb die nichtgewünschten einzelnen Tröpfchen in waagrech- ;ter Richtung aus ihrer ursprünglichen Bahn ablenkt, so daß j sie nach einem Ablauf 29 fliegen, der in Richtung des TinteniStrahls hinter dem Selektor unmittelbar vor dem Papier 12 angeordnet ist. Der Selektor 28 besteht aus einem C-förmigen Magnetkern 30 und einer Erregerwicklung 31, die an einer Datensignalquelle, die noch beschrieben wird, angeschlossen ist. Die Tröpfchen 27 sind so gerichtet, daß sie in der Nachbarschaft eines Spaltes 32 im Magnetkern 30 vorbeilaufen. Wenn der Selektor 28 erregt ist, wird in der Nachbarschaft des Spaltes 32 ein ungleichförmiges Magnetfeld erzeugt. Ein in der Nachbarschaft des Spaltes 32 während der Erregung des Selektors 28 befindliches Tröpfchen erfährt eine horizontale

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Ablenkkraft in Richtung auf den Spalt, die auf den Gradienten des Magnetfeldes zurückgeht. Ein Tröpfchen 27 in der Nachbarschaft des Spaltes, wenn kein Magnetfeld anwesend ist, bewegt sich weiterhin unabgelenkt in einer geradlinigen Bahn in Richtung auf das Papier. Der Ablauf 29 hat eine senkrechte Messerkante 34, die so ausgerichtet ist, daß die der ursprünglichen Bahn des Strahls folgenden Tröpfchen an dem Ablauf 29 vorbeilaufen und auf dem Papier 12 auf treffen. Die durch den Selektor 28 abgelenkten, zum Druck nicht benötigten Tröpfchen folgen einer zweiten, rechts von der Messerkante 34 liegenden Bahn und lagern sich innerhalb des Ablaufes 29 ab, wo sie gesammelt und nach dem Vorratsbehälter 21 zurückgeführt werden.

In Strömungsrichtung hinter dem Selektor 28 und vor dem Ablauf 29 ist eine Vertikal-Ablenkeinheit 35 angeordnet, die hier aus einem Oförmigen Magnetkern 36 und einer Ablenkspule 37 besteht, die an einer ein rasterartiges Abtastsignal liefernden Signalquelle angeschlossen ist. Der Magnetkern 36 hat einen sich nach oben erweiternden Luftspalt 38, durch den sowohl die erwünschten als auch die unerwünschten Tröpfchen auf ihrer Flugbahn zum Ablauf bzw. Papier hindurchfliegen. Der sich verengende Luftspalt 38 erzeugt einen magnetischen Feldgradienten, der in Richtung des Feldgradienten, d.h. in Richtung auf den Scheitelpunkt des sich verjüngenden Luftspaltes eine Ablenkkraft ausübt. Das Rasterabtast-Ablenksignal, das an die Ablenkspule 37 angelegt wird, verursacht eine Ablenkung der Tröpfchen in vertikaler Richtung, wodurch diese an vorbestimmten Punkten auf dem Papier 12 niedergeschlagen werden. Der Grad der Vertikalablenkung der Tröpfchen hängt von der Verweilzeit der Tröpfchen und der durchschnittlichen Intensität des magnetischen Feldgradienten während dieser Verweilzeit ab. Da die Intensität des Gradienten durch die Sättigungsmagnetisierung des Kernmaterials begrenzt ist, läßt sich diese Intensität nicht beliebig steigern. Es wurde dabei festgestellt, daß für die erforderliche Ablenkung zum Druck

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üblicher Zeichen mit der entsprechenden Größe, der Magnetkern 36 so lang sein sollte, daß in dem Spalt gleichzeitig mehrere Tröpfchen 27 anwesend sind. In dem hier dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist diese Länge so gewählt, daß In dem Spalt sechs Tröpfchen enthalten sind. Die sechs Tröpfchen, die in dem Spalt des Magnetkerns 36 während des Rücklaufs des sägezahnförmigen Signals vorhanden sind, sind damit für den Druck ungeeignet und werden durch den Selektor ausgesondert. Damit müssen aber für jeweils 15 zum Druck geeigneter Tröpfchen 21 Tröpfchen erzeugt werden. Davon sind die Tröpfchen 1 bis 15 für den Druck bestimmt, während die Tröpfchen 16 bis 21 mit Hilfe des Selektors ausgesondert werden. Der Rücklauf des Rasterablenksignals beginnt, wenn das Tröpfchen 21 in die Ablenkeinheit 36 einläuft, wobei zu diesem Zeitpunkt nur die Tröpfchen 16 bis 21 innerhalb des Ablenkspaltes 38 sind. Die nicht erwünschten Tröpfchen 27 werden ebenfalls in vertikaler Richtung abgelenkt, da sie aber bereits durch den Selektor 2% aus ihrer ursprünglichen Bahn ausgelenkt sind, laufen sie nicht an der messerartigen Kante 34 des Ablaufs vorbei und werden dem Druckvorgang entzogen. Als Auswirkung der Rasterabtastung der Ablenkeinheit 35 auf die Tröpfchen 27 und der Relativbewegung des einen Tintenstrahl abgebenden Druckkopfes In waagrechter Richtung in bezug auf das Papier 12 werden die zum Druck bestimmten Tröpfchen an bestimmten Koordinatenschnittpunkten einer rechteckigen Matrix für Bildung von Zeichen und anderen Datensymbolen in einer Punktmatrix niedergeschlagen. Mit anderen Worten, würden die zum Druck bestimmten Tröpfchen 27, wie man aus FIg, 3 erkennt, alleine durch die Vertikalablenkung in der Ablenkeinheit 35 und die waagrechte Relativbewegung des Druckkopfes in Fig. an den Koordinatenschnittpunkten (d.h. den Schnittpunkten) "der Linien 1 bis 15 und I bis XII auftreffen, Wie bereits erläutert, wird durch die vorliegende Erfindung eine Einrichtung und ein Verfahren geschaffen, mit deren Hilfe die zum Druck bestimmten Tröpfchen an Punkten niedergeschlagen werden können, die zwischen den Koordinatenschnittpunkten einer recht-

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winkligen Matrix liegen, d.h. zwischen den Schnittpunkten der Koordinatenlinien 1 bis 15 und I bis XII, Um dies zu erreichen, werden bestimmte, zum Druck bestimmte Tröpfchen zusätzlich um einen kleinen Betrag entweder in senkrechter, in waagrechter oder in beiden Richtungen ausgelenkt, wobei diese Auslenkung nur einen Bruchteil der Vertikalauslenkung durch die Ablenkeinheit 35 und der waagrechten Verschiebung des Druckkopfes entspricht.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine weitere Vertikalablenkeinheit 40 in der Nachbarschaft des Tröpfchenstrahls zwischen dem Selektor 28 und der Ablenkeinheit 35 für die Vertikal-Abtast-Ablenkung angeordnet. Wie man aus Fig. 2 erkennt_f besteht die Vertikal-Ablenkeinheit 40 aus einem C-förmigen Magnetkern 41 und einer an einer Impulssignalquelle angeschlossenen Ablenkspule 42_f Der Tröpfchenstrahl läuft an einem Spalt 43 vorbei, der einen magnetischen Feldgradienten erzeugt, wenn die Wicklung 42 mit einem entsprechenden Ablenkimpuls erregt wird. Die Breite des Magnetkerns 41 ist kleiner als der Abstand zwischen den Tröpfchen und die Impulsdauer ist so gewählt_f daß jeweils nur ein einzelnes Tröpfchen nach oben in Richtung auf den Spalt 43 um einen Bruchteil der Hauptablenkung abgelenkt wird. Man könnte außerdem einen zweiten Selektor oder eine zweite Horizontalablenkeinheit benutzen, die in gleicher Weise aufgebaut sein kann, wie die Vertikalablenkeinheit 40, In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird jedoch der Selektor 28 für eine waagrechte Ablenkung um einen Bruchteil eines waagrechten Schrittes zusätzlich zur Ablenkung für das Aussondern unerwünschter Tröpfchen verwendet. Das wird dadurch erreicht, daß man Horizontalablenksignalimpulse zu den entsprechenden Zeitpunkten bei der Anwesenheit der einzelnen Tröpfchen 22 in der Nachbarschaft des Spaltes 33 an die Wicklung 32 anlegt. Für einen Bruchteil einer waagrechten oder Horizontalablenkung werden Impulse mit realtiv kleiner Amplitude der Wicklung 32 zugeführt, während für ein Aussondern von Tröpfchen und Ab-

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lenkung dieser Tröpfchen nach dem Ablauf 29 der Wicklung 32 ein Impuls einer größeren oder möglichst großen Amplitude zugeführt wird. Wie man aus Fig. 8 erkennt, bewirkt der für einen Bruchteil einer waagrechten Ablenkung dem Selektor 28 zugeführter Impuls, daß das ausgewählte, zum Druck bestimmte Tröpfchen einer dritten Bahn 82 folgt, die zwischen der ursprünglichen Bahn 80 und der Bahn 81 für die unerwünschten Tröpfchen liegt.

Eine Steuerschaltung zum Drucken von Zeichen auf dem Papier 12 gemäß Fig. 6 enthält einen Oszillator 50, der die Taktgabe der verschiedenen Ablenkimpulse der in Fign, 1 und 2 gezeigten Vorrichtungen sowie die Antriebssteuerung 17 für die Motoren liefert, die das Papier schrittweise fortschalten und den Druck- [ kopf 10 relativ zum Papier bewegen sowie eine Drucksteuerlogik 51, die den Druckzyklus einleitet und die Zeichenauswahl für den Druck steuert. Der Oszillator 50 ist ein freischwingender ! Oszillator bekannter Bauart und liefert Taktimpulse mit einer konstanten Frequenz. Der Oszillator 50 ist ausgangsseitig an j einer Steuerschaltung 52 für die Tröpfchenerzeugung, an einer Selektorsteuerung 53 für die BruchteiIsablenkung, die insbesondere für Zwecke der Beschreibung als 1/2 Horizontalsteuerung und 1/2 Vertikalsteuerung 55 bezeichnet sind. Der Ausgang des Osziallators 50 ist außerdem an der Motorantriebs- j steuerung 56 und an einem Binärzähler 57 angeschlossen. Der . Ausgang des Binärzählers 57 ist an einem Digital/Analogwandler j 58 angeschlossen, der mit der Vertikalablenksteuerung 59 verbunden ist, deren Ausgang mit der Ablenkspule 37 der Vertikal- \ Raster-Ablenkeinheit 35 verbunden ist. Ein Detektor 61 zur Feststellung der Binärzahl 10101 ist am Ausgang und dem Rück- ! Stelleingang des Binärzählers 57 angeschlossen und stellt diesen Zähler beim Zählerstand 21 zurück (die Anzahl der Tropf- ;

chenzyklen je Raster für die in Fig. 4 gezeigte Anordnung). Das Ausgangssignal des Detektors 61 liefert einen Impuls zum Durchschalten der Daten an die Selektorsteuerung 53, an die Horizontalsteuerung 54 und die Vertikalsteuerung 55 zur über- j

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tragen und Speichern von Druckdaten zur Steuerung einer vollständigen Rasterabtastung. Ein Zeichengenerator 62, der durch die Drucksteuerlogik 51 betätigt wird, weist drei Ausgangsleitungen 63, 64 und 65 auf, die an der Selektorsteuerung 53, der Horizontalsteuerung 54 und der Vertikalsteuerung 55 angeschlossen sind. Die Auswahl eines Zeichens wird durch ein über die Leitung 56 von einer angeschlossenen Datenverarbeitungsanlage ankommendes, codiertes Signal bewirkt, das der Drucksteuerlogik 51 zugeleitet wird, die wiederum ein codiertes Signal an den Zeichengenerator 62 abgibt. Der Zeichengenerator 62 ist im wesentlichen ein Festwertspeicher oder dergleichen, der für jede Abtastung aller Zeichen die entsprechenden Impulsmuster in binärer Form speichert und damit die verschiedenen Ablenkeinheiten und Selektoren zum Entfernen und Ablenken von Tröpfchen vor deren Ablenkung durch die Vertikal-Ablenkeinheit 35 steuert.

Wie aus Fig. 7 zu erkennen, besteht für eine 12 χ 15 Punktmatrix in Fig, 3 die Selektorsteuerung 53 aus einem 15 Bit-Schieberegister 66 und einer Treiberstufe 68, die an der Wicklung 31 des Selektors 28 angeschlossen ist. Die Horizontalsteuerung 54 besteht in gleicher Weise aus einem 15-Bit-Register 69 und einer Treiberstufe 71, die ebenfalls an der Wicklung 31 des Selektors 28 angeschlossen ist. In der hier beschriebenen Ausführung, bei der der Selektor 28 sowohl zur Ablenkung der

! nichtbenötigten Tröpfchen 27 als auch zur Erzeugung einer Halb-

j schritthorizontalablenkung der zum Druck verwendeten Tröpfchen j dient, liefern die Treiberstufen 68 und 71 Impulse unterschiedlieh großer Amplituden, da für ein Aussondern eines Tröpfchen eine größere Ablenkung erforderlich ist als für die horizontale Teilablenkung eines zum Druck dienenden Tröpfchens. In gleicher Weise besteht die Vertikalsteuerung 55 aus einem ! 15 Bit-Schieberegister 72, das mit einem 10 Bit-Schieberegi- \ ster 73 und einer Treiberstufe 75 verbunden ist, deren Ausgang

an der Ablenkspule 42 der Vertikal-Ablenkeinheit 40 angeschlos- ! sen ist.

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Auf ein Signal von der Drucksteuerlogik 51 wird ein Bitimpulsmuster für eine Vertiakalabtastung des auf dem Papier 12 aufzuzeichnenden, ausgewählten Zeichens zusammen mit einem von der Detektorstufe 61 kommenden Signal an die Leitungen 63, und 65 für eine Durchschaltung der Daten an die Schieberegister 66, 69 und 72 angelegt. Die vom Oszialltor 50 kommenden Impulse schalten die Impulsfolgen durch die Schieberegister 66, 69, 72 und 73 hindurch, die dann als Ausgangsimpulsfolgen die Treiberstufen 68, 71 und 75 ansteuern. Die auf den Ausgangsleitungen 67, 70 und 74 der Schieberegister 66, 69 bzw. 72 liegenden Bits bewirken, daß die Treiberstufen 68_f 61 und 75 für die entsprechende Zeitspanne eingeschaltet werden und daß entsprechende Tröpfchen damit entweder in waagrechter oder in· senkrechter Richtung um den gewünschten Teilbetrag oder zum Ausblenden eines ungewünschten Tröpfchens abgelenkt werden, S Dieses Verfahren wird für jede Vertikalabtastung wiederholt, bis ! ein vollständiges Zeichen aufgezeichnet ist.

! Dies wird aus den Fign, 3, 4 und 5 besser verständlich, Betrach-

j tet man beispeilsweise die Impulsfolge der Abtastung VII in j Fig, 3_f so sieht man, daß die Matrixpositionen VII-1_f VII-2, VII-3 und VII-4 keine für das Zeichen aufzuzeichnende Punkte I aufweisen. Daher wird die Treiberstufe 68 für die ersten vier Taktzeiten T..-T- einer Zeichenabtastung eingeschaltet, wie I dies durch die Kurve 76 in Fig. 5 angezeichnet ist. Zur Takt-

zeit T₅ wird die Treiberstufe 68 gesperrt. Ein auf der Aus-I gangsleitung 70 des Schieberegisters 69 auftretendes Bit schalj tet jedoch die Treiberstufe 71 ein, wie sich dies aus den j Kurven 76 und 77 in Fig, 5 ergibt. Der von der Treiberstufe 71 abgegebene Impuls hat eine kleinere Amplitude als der von

■ der Treiberstufe 68 abgegebene Impuls, so daß das Tröpfchen,

■ das sich gerade am Selektor (Fig. 4) befindet, in waagrechter Richtung so weit ausgelenkt wird, daß es längs der Bahn 82 (Fig. 8) fliegt und schließlich in der Mitte zwischen den

j Matrixkoordinaten VII-5 und VIII-5 auftritt, wie dies bei I Punkt 80a in Fig, 3 gezeigt ist. Für die Abtast-Taktzeiten

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T-T₀ wird die Treiberstufe 68 wiederum eingeschaltet und ο ο

erregt den Selektor 28, der die nachfolgenden drei Tröpfchen nach dem Ablauf ablenkt. Zur Taktzeit T_ wird die Treiberstufe 68 gesperrt. Das zur Bildung des Punktes 81a in Fig. 3 dienende Tröpfchen ist dann am Selektor 28, der, wie aus Fig. 4 zu sehen, sich in einem Abstand von zehn Punkten oder zehn Zeitintervallen von der Vertikal-Ablenkeinheit 40 entfernt befindet. Zu diesem Zeitpunkt wird der halbe Vertikalablenkimpuls für das Tröpfchen in das 10 Bit-Schieberegister 73 eingegeben, hat aber noch kein Ausgangssignal auf der Leitung 74 erzeugt, das die Treiberstufe 75 einschalten könnte. Zu den Taktzeiten T₁₀ und T₁₁ wird die Selektor-Treiberstufe eingeschaltet und zur Taktzeit T₁₂ gesperrt. Da der Punkt 82a in Fig. 3 sowohl in waagrechter als auch in senkrechter Richtung aus der Koordinatenposition VII-^12 abgelenkt werden muß, wird die Treiberstufe 71 zur Taktzeit T12 eingeschaltet und erzeugt eine halbe Horizontalablenkung des Tröpfchens, das dann gerade am Selektor 28 (Fig. 4) vorhanden ist.

Da die Vertikalablenkeinheit 40 im Abstand von zehn Tröpfchen hinter dem Selektor 28 liegt, werden die vom Zeichengenerator 62 kommenden Bits für eine halbe Vertikalablenkung zunächst vom 15 Bit-Schieberegister 72 nach dem 10 Bit-Schieberegister 73 weitergeschoben. Daraus ergibt sich eine zeitliche Verzögerung, um den Abstand 10 zwischen der Vertikaleinheit 40 und dem Selektor 28, Somit wird die Vertikal-Ablenktreiberstufe 75 gesperrt und nach zehn Taktintervallen später als der Selektor 28 und die Horizontalsteuerung 54, was dieser räumlichen Trennung entspricht, eingeschaltet. Wie daher aus Kurve 78 in Fig. 5 zu erkennen, wird der erste Halbvertikalablenkimpuls von der Treiberstufe 75 für ein Auftreffen des Tröpfchens als Punkt 81a zwischen den Koordinatenschnittpunkten VII-9 und VII-10 in Fig. 3 zur Taktzeit T_1g eingeschaltet. Daher wird zur Taktzeit T₁₉ das sich zu dieser Zeit bei der Vertikalablenkstufe 40 befindliche Tröpfchen um einen halben

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Ablenkschritt nach oben abgelenkt, so daß nach Vertikalablenkung durch das Vertikalabtastsignal der Kurve 79 in Fig, 5 der Punkt 81a gegen den Koordinatenschnittpunkt VII-9 verschoben ist. Außerdem wird die Treiberstufe 75 zur Taktzeit T₁ des zweiten Rasterabtastzyklus erneut für eine einzige Taktzeit eingeschaltet und liefert eine vertikale Halbschrittablenkung für das Tröpfchen, das zuvor durch den Selektor 28 nach Ansteuerung durch die Treiberstufe 71 um einen halben Schritt in waagrechter Richtung abgelenkt worden war. Somit wird das Tröpfchen, das durch den sägezahnförmigen Abtastimpuls der Kurve 79 durch die Vertikalablenkeinheit 35 zum Punkt 82 abgelenkt wird, in zwei verschiedenen Richtungen vom Koordinatenschnittpunkt VII-12 aus nach einer horizontal und vertikal um einen Teilbetrag verschobenen Position abgelenkt.

Der gleiche Arbeitsablauf läuft für jede der Abtastungen des Zeichens ab, bis alle Punkte auf ihre entsprechenden Koordinatenschnittpunkte oder auf Positionen zwischen Matrixschnittpunkten abgelenkt sind. In der besonderen Arbeitsweise der Schaltungen in Fig. 6 und 7 für eine Anordnung gemäß Fig. 4 werden die den verschiedenen Ablenkeinheiten zugeführten Taktsignale vom Binärzähler 57 abgeleitet, wobei die räumlichen Abstände zwischen den verschiedenen Bauelementen Berücksichtigung finden müssen. Das Ausgangssignal des Zählers 57 liefert unmittelbar ein Eingangssignal an den Digital/Analogwandler 58 in der üblichen bewerteten Form, so daß das analoge Ausgangssignal dem Zählerstand proportional ist. Der Zählerstand wird jedesmal dann, wenn er die Zählerposition 21 erreicht hat, zurückgestellt, wobei 21 gleich der Anzahl der Tröpfchen ist, die je Abtastung der in Fig. 3 dargestellten Matrix benötigt werden. Daher ist das Ausgangssignal des Digital/ Analogwandlers ein linear ansteigendes Signal, das mit 1 anfängt und bei 21 zurückgestellt wird, wie dies die Kurve 79 in Fig. 5 zeigt. Das dann, wenn der Zähler beim Zählerstand 1 ist, in die Ablenkeinheit 35 einlaufende Tröpfchen sowie die nachfolgenden 14 Tröpfchen sind für einen Abdruck be-

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: stimmt, während das beim Zählerstand 16 in die Ablenkeinheit j 35 einlaufende Tröpfchen und die nachfolgenden fünf Tröpfchen ! den Rücklauf darstellen und für den Druck nicht zur Verfügung stehen, da sie sich während des Rücklaufs der die Ablenkein-

hext ansteuernden Sägezahnspannung, die über die Detektorstufe j 61 erfolgt, im Ablenkfeld befinden. Die der Selektorwicklung 31 zugeführten Datenimpulse müssen in zeitlich genau gesteuerter Beziehung an dieser Wicklung eintreffen, so daß die für einen Druck ausgewählten Tröpfchen aus diesen ersten fünfzehn Tröpfchen genommen werden, während die Tröpfchen 16 bis 21 nicht benutzt werden. Da sich der Selektor 28 in einem Abstand von 21 Tröpfchen vor dem Eingang der Ablenkeinheit 35 befindet, liegt das erste zum Drucken dienende Tröpfchen in der Nachbarschaft des Selektors 28, wenn das Ausgangssignal des Zählers den Zählerstand 1 anzeigt, CEs sei in diesem Zusammenhang darauf verwiesen, daß die in die Ablenkeinheit 35 einlaufenden Tröpfchen bereits 21 Punkte oder eine Rasterabtastung frührer durch den Selektor 28 beeinflußt worden sind,) Die für die Steuerung der Auswahl der Tröpfchen und für die Steuerung der Teilhorizontalauslenkung und der Teil-Vertikalauslenkung werden um einen Takt vor dem Zählerstand 1, d,h, beim Zählerstand 21 in die Selektor steuerung 53, die Horizontalsteuerung 54 und die Vertikalsteuerung 55, die alle als Schieberegister aufgebaut sind, für jeden Rasterabtastzyklus geladen. Dann liefern die nächsten fünfzehn Oszillatorzyklen, die während der Zählerstände 1 bis 15 auftreten, die Selektion, die Horizontal- und Vertikalsteuersignale entsprechend der fünfzehn zum Druck verwendbaren Tröpfchen auf den Ausgangs leitungen 67, 70 und 74 der Schieberegister. Während der nächsten sechs Oszillatorzyklen liegt das Potential der Selektorausgangsleitung fest und an dem Selektor 28 liegt ein maximales Steuersignal, so daß diese Tröpfchen ausgesondert werden. Das Ausgangssignal des für die Vertikal-Halbablenkung dienenden Schieberegisters 72 wird dadurch um 10 Taktzeiten verzögert, daß die Daten durch ein 10 Bit-Schieberegister 73 hindurchgeleitet werden, wodurch dem räumlichen Abstand der Vertikal-

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Halb-Ablenkeinheit 40 und dem um 10 Tröpfchenabstände weiter entfernten Selektor 28 Rechnung getragen ist.

Nach Beendigung des Druckvorganges eines Zeichens wird der Selektor 28 eingeschaltet gehalten, so daß während der Zeit, in der der. .Druckkopf für den Druck eines nächsten Zeichens weiterläuft,. alle während dieser Zeit erzeugten Tröpfchen abgeleitet werden, worauf die Drucksteuerlogik 51 auf einen von einer äußeren Datenquelle kommenden Befehl den Zeichengenerator 62 adressiert, der dann Bitimpulsfolgen für die erste Abtastung der Zeichenmatrix, gefolgt von allen nachfolgenden Abtastungen der Zeichenmatrix gemäß Fig. 3 abgibt. Nach Beendigung einer gesamten Druckzeile zeigt die Drucksteuerlogik 51. auf einen von einer äußeren Datenquelle kommenden Befehl hin an, daß die Motorantriebssteuerung den Druckkopf abbremst und .am j Ende einer Zeilenposition anhält, worauf ein weiteres Signal an den Papierantrieb abgegeben wird, wodurch das Papier in die nächste Druckposition gebracht wird. Nach Abschluß eines Druckzyklus leitet die Drucksteuerlogik, auf ein von außen zugeführtes Signal hin, wiederum die Motor-Antriebssteuerung 56 ein, die dann Impulse vom Oszillator 50 aufnimmt und den Motor 13 betätigt, so daß das Drucken von Zeichen, wie bereits geschrieben, durchgeführt werden kann.

Obgleich eine bestimmte Ausführungsform der Erfindung hier dargestellt und beschrieben wurde, kann die Erfindung doch in anderer Form verwirklicht werden. Beispielsweise können andere Matrix- oder. Punktraster benutzt werden, entsprechend der Größe und der Art des darzustellenden und zu druckenden Zeichens. Ferner wurde in der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform die Ablenksteuerung in der Weise angegeben, daß jeweils eine Ablenkung um den halben Betrag zwischen den Matrix-Koodinatenschnittpunkten erfolgt, obwohl andere Bruchteile auch benutzt werden können. Ferner wurde die Erfindung anhand eines Serienmatrixdruckers beschrieben, selbstverständ-

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lieh läßt sich die Erfindung auch auf einen Parallelmatrixdrucker oder einen Serien-Paralleldrucker anwenden.

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Claims (1)

1. 255A368

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   PATENTANSPRÜCHE

   Verfahren zum Drucken von Zeichen mit einem Tintenstrahldrucker durch Ausrichten eines Strahls einen gleichmäßigen Abstand voneinander aufweisender Tintentröpfchen auf ein in bezug auf den Tintenstrahl eine Relativbewegung senkrecht zur Richtung des Tintenstrahls ausführendes Aufzeichnungsmedium, wobei die Anzahl der Tintentröpfchen mindestens gleich der Anzahl der Koordinatenschnittpunkte einer rechtwinkligen Punktmatrix ist, durch selektives Ablenken und Entfernen der nicht zum Abdruck eines bestimmten Zeichens verwendeten Tintentröpfchen aus dem Tintenstrahl und Ablenken der verbleibenden Tröpfchen in zwei zueinander senkrechten Koordinatenrichtungen für ein Auftreffen dieser Tröpfchen an für jedes abzudruckende Zeichen vorbestimmten Koordinatenschnittpunkten der Punktmatrix,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkung einiger dieser verbleibenden Tintentröpfchen entweder in der einen oder der anderen Koordinatenrichtung verändert wird und daß damit die Tintentröpfchen auf zwischen den Koordinatenschnittpunkten liegende Punkte gerichtet werden.

   2, Tintenstrahldrucker zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Druckkopf für die Erzeugung und Ausrichtung eines Strahls aus einen gleichmäßigen Abstand voneinander aufweisenden Tintentröpfchen auf ein in bezug auf den Tintenstrahl eine dazu senkrecht verlaufende Relativbewegung ausführendes Aufzeichnungsmedium, mit Mitteln zum Ausblenden von zum Druck eines bestimmten Zeichens nicht verwendeter Tintentröpfchen und Ablenkvorrichtungen zum Ablenken der verbleibenden Tröpfchen in zwei zueinander senkrechten Koordinaten-

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   richtungen zur Darstellung eines Zeichens an den Koordinatenschnittpunkten einer rechteckigen Punktmatrix, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Ablenkvorvorrichtung (28, 40, 42) vorgesehen ist, die eine zusätzliche Ablenkung einzelner der verbleibenden Tintentröpfchen auf zwischen Koordinatenschnittpunkten liegende Punkte bewirkt,

   3. Tintenstrahldrucker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die zusätzliche gesteuerte Horizontalablenkung einzelner zum Abdruck bestimmter Tröpfchen die der Ausblendung nicht benötigter Tintentröpfchen

   dienende Ablenkeinheit C28, 30, 31) dient und daß für die zusätzliche Vertikalablenkung eine weitere Ablenkvorrichtung 14Qf 42) vorgesehen ist,

   4, Tintenstrahldrucker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Ablenkvorrichtungen 128, 30, 31; 40, 42) für die zusätzliche horizontale oder vertikale Ablenkung ein Ablenkfeld erzeugen, dessen Feldstärke einem vorbestimmten Bruchteil des jeweils für die Vollauslenkung in horizontaler oder vertikaler Richtung angelegten Ablenkfeldes entspricht,

   5· Tintenstrahldrucker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet! daß die Tintenstrahltröpfchen aus magnetischer Tinte bestehen und daß als Ablenkvorrichtung zur Ausblendung, partiellen Horizontalablenkung, partiellen Vertiaklablenkung und Vertikalablenkung Ablenkmagnete (28, 40_f 35) mit darauf angebrachten, selektiv aussteuerbaren Ablenkspulen (31, 42, 37) vorgesehen sind und daß die Luftspalte (32, 43, 38) dieser Ablenkmagnet längs der Flugbahn des aus Tintentröpfchen bestehenden Tintenstrahls angeordnet sind.

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