DE3105781C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für einen Farbstrahldrucker nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der DE-OS 24 02 541 ist ein Farbstrahldrucker bekannt, der neben einer Quelle für einen in einzelne Tröpfchen zerfallenden Farbstrahl eine Einrichtung zur Aufladung der einzelnen Tröpfchen auf einen von mehreren zur Verfügung stehenden Ladungswerten aufweist, der ferner eine Einrichtung zur Ablenkung der aufgeladenen Tröpfchen enthält, wobei jedem möglichen Bildpunkt einer zu druckenden Zeile ein eigener Ladungswert zugeordnet wird und wobei durch entsprechende Steuerung der Aufladung der Tröpfchen die Auftreffpunkte in der Zeile des Aufzeichnungsträgers gleichen Abstand untereinander haben und die Auftreffpunkte von zwei aufeinanderfolgenden Tröpfchen durch wenigstens drei Durchmesser eines Tröpfchens voneinander getrennt sind.

Aus der DE-AS 23 46 059 ist eine Kompensationsschaltung für Flüssigkeitsstrahldrucker bekannt, wobei die Kompensationsschaltung für die Kompensation des Einflusses mehrerer vorausgegangener Tintentröpfchen einen Spannungsteiler enthält, der mehrere Abgriffe aufweist, um dadurch den Ladungszustand der einzelnen Tröpfchen korrigieren zu können.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, die Steuereinrichtung für einen Farbstrahldrucker der angegebenen Gattung derart zu verbessern, daß eine nahezu vollständige Unterdrückung der elektrostatischen und/oder aerodynamischen Wechselwirkungen zwischen den Tröpfchen erreicht werden kann, um dadurch unerwünschte Beeinflussungen der Flugbahn der Tröpfchen vollständig auszuschalten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Durch das erfindungsgemäße Prinzip wird die Möglichkeit geschaffen, daß die Tröpfchen einer Ladungswertgruppe jeweils im Bereich zwischen jeweils zwei benachbarten Tröpfchen der vorangehenden Ladungswertgruppe mit einem Mindestabstand von wenigstens einem Tröpfchendurchmesser zu jedem der zwei benachbarten Tröpfchen der vorangehenden Ladungswertgruppe angeordnet werden. Aufgrund dieses Prinzips wird ein relativ großes Zeitintervall zwischen dem Drucken zweier unmittelbar benachbarter Tröpfchen realisiert, so daß jegliche aerodynamische Wechselwirkung zwischen den Tröpfchen vollständig unterdrückt werden kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines elektrostatischen Farbstrahldruckers;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Druckreihenfolge zur Erläuterung einer ersten Ausführungsform des Farbstrahl-Druckverfahrens gemäß der Erfindung;

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Druck- oder Ladesignalgenerators, um das Farbstrahl- Druckverfahren gemäß der Erfindung auszuführen;

Fig. 4 ein Diagramm der Druckreihenfolge zur Erläuterung des Farbstrahl-Druckverfahrens der Fig. 2, das in Form von Zahlen dargestellt ist;

Fig. 5 ein Diagramm der Druckreihenfolge zur Erläuterung einer zweiten Ausführungsform des Farbstrahl-Druckverfahrens gemäß der Erfindung, wobei es wieder in Zahlenform dargestellt ist;

Fig. 6 eine schematische Darstellung der Druckreihenfolge zur Erläuterung einer dritten Ausführungsform des Farbstrahl-Druckverfahrens gemäß der Erfindung;

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Beispiels für die Form der Ladespannungen;

Fig. 8 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Beispiels für die Flugbahn von geladenen Farbtröpfchen, und

Fig. 9 ein Blockschaltbild eines Druck- oder Ladesignalgenerators, um vorzugsweise die dritte Ausführungsform des Farbstrahl-Druckverfahrens gemäß der Erfindung auszuführen.

In Fig. 1 sind dargestellt ein Farbausstoßkopf 1 mit einer Düsen-Öffnung 2 und einem piezoelektrischen Schwingungserzeuger 3, ein Druck- oder Ladesignalgenerator 4, eine Ladeelektrode 5, ein Paar Ablenkelektroden 6, ein Auffänger 7 sowie ein Blatt Aufzeichnungspapier 8. Bekanntlich wird die Farbe in dem Farbausstoßkopf 1 unter Druck gesetzt, in Schwingung versetzt und dann durch die Düsen-Öffnung 2 ausgestoßen. Der auf diese Weise ausgestoßene Farbstrahl 9 wird in Farbtröpfchen aufgeteilt, und durch die Ladeelektrode 5 wird auf die jeweiligen abgetrennten Farbtröpfchen eine elektrische Ladung entsprechend dem Druckinformationssignal aufgebracht, das von dem Ladesignalgenerator 4 angelegt wird. Die geladenen Farbtröpfchen 10 werden dann entsprechend der Ladung auf den Farbtröpfchen abgelenkt, während sie zwischen dem Paar Ablenkelektroden 6 hindurchfliegen. Die nicht geladenen Farbtröpfchen 11 werden nicht zum Drucken verwendet und mittels des Auffängers 7 eingefangen, sie werden dann zu einem in Fig. 1 nicht dargestellten Farbbehälter zurückgeleitet, damit die Farbe wieder verwendet werden kann.

Nach der schematischen Darstellung der Druckreihenfolge in Fig. 2 ist die maximale Anzahl M von Ladestufen und damit möglichen Auftreffpunkten sechzig. Die schraffierten Abschnitte zeigen die bestimmten Ladestufen entsprechenden Auftreffpunkte an, welche durch die Farbtröpfchen gedruckt werden können. Auf die nicht schraffierten Abschnitte treffen keine Farbtröpfchen auf. Die durch die Ladeelektrode 5 geladenen Farbtröpfchen erreichen die entsprechenden schraffierten Abschnitte, und die anderen Farbtröpfchen, welche nicht geladen werden, erreichen keine entsprechenden, schraffierten Abschnitte, sondern der Auffänger 7. Statt die Ladestufen 1 bis 60 durch die Farbtröpfchen in der normalen Reihenfolge zu bedrucken, ist, wie in Fig. 2 dargestellt ist, gemäß der Erfindung die Reihenfolge des Ladens der Farbtröpfchen, d. h. die Anordnung der schraffierten Abschnitte so gewählt, daß der Einfluß bzw. die Wirkung einer Veränderung des aerodynamischen Widerstands durch die vorhergehenden Farbtröpfchen und der Coulomb-Kraft durch die vorhergehenden und benachbarten geladenen Farbtröpfchen auf ein Minimum herabgesetzt ist. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist die maximale Anzahl M der Ladestufen, welche gleich sechzig ist und welche einer Abtastzeile entspricht, durch eine natürliche Zahl N geteilt, wobei die Zahl N drei oder größer, beispielsweise N = 12 ist. Die maximale Anzahl M von Ladestufen ist in eine Anzahl Gruppen aufgeteilt, die einem Quotienten K = M/N entspricht, und beispielsweise fünf, wie in Fig. 2 dargestellt, ist. Das Laden wird dann in der Reihenfolge der jeweiligen Gruppen durchgeführt, und die Ladereihenfolge der jeweiligen Gruppen wird folgendermaßen ausgewählt:

• 1) Bei der ersten Gruppe, die bei der Ladestufe beginnt, welche dem Quotienten K entspricht, der beispielsweise fünf, wie in Fig. 2 dargestellt, ist, werden die Farbtröpfchen zum Drucken der ersten Gruppe so geladen, daß sie auf einer Abtastzeile eines Aufzeichnungsträgers an Punkten auftreffen, die jeder K-ten Aufzeichnungsstufe entsprechen (bei dem Beispiel nach Fig. 2 jeder 5.). Eine Abtastzeile weist dabei den Ladestufen 1 bis 60 entsprechende Auftreffpunkte auf.
• 2) Bei der zweiten Gruppe, die von der mittleren Aufzeichnungs-Stufe L der zweiten Gruppe zwischen der Aufzeichnungsstufe Null und der Ausgangsaufzeichnungsstufe K (der fünften Ladungsstufe) in der ersten Gruppe ausgeht, werden die Farbtröpfchen zum Drucken der zweiten Gruppe so geladen, daß sie auf derselben Abtastzeile in entsprechenden Abständen von K-Aufzeichnungsstufen auftreffen.
• 3) Bei der dritten Gruppe, die von der mittleren Aufzeichnungsstufe P zwischen der Ausgangsaufzeichnungsstufe K in der ersten Gruppe und der Ausgangsaufzeichnungsstufe L in der zweiten Gruppe ausgeht, sind die Farbtröpfchen zum Drucken der dritten Gruppe so geladen, daß sie in derselben Abtastzeile in entsprechenden Abständen von K-Aufzeichnungsstufen auftreffen.
• 4) In ähnlicher Weise sind bei der vierten Gruppe, die von der Aufzeichnungsstufe Q in einem größeren Abstand von der Ausgangsaufzeichnungsstufe P in der dritten Gruppe ausgeht, die Farbtröpfchen zum Drucken der vierten Gruppe so geladen, daß sie in derselben Abtastzeile in entsprechenden Abständen von K-Aufzeichnungsstufen auftreffen, wobei die Aufzeichnungsstufe Q der ersten Ladestufe der Abtastzeile der in der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform entspricht. In der letzten Gruppe (der fünften Gruppe) beginnt das Laden der Farbtröpfchen zum Drucken der letzten Gruppe in der verbleibenden Aufzeichnungsstufe R.

Die vorerwähnten fünf Gruppen entsprechen einer kompletten Abtastzeile. Wenn die Ladereihenfolge in der vorbeschriebenen Weise gewählt ist, werden die jeweiligen geladenen Farbtröpfchen durch die vorhergehenden geladenen Farbtröpfchen kaum mehr beeinflußt. Folglich fliegen die jeweiligen geladenen Farbtröpfchen wie bei einem unbeeinflußten Zustand genau, und folglich ist ein Verzerren beim Drucken aufgrund des aerodynamischen Widerstands und/oder der Coulomb-Kraft beseitigt.

In Fig. 4 ist die in Fig. 2 wiedergegebene Druckreihenfolge in Zahlenform dargestellt. In Fig. 4 entsprechen die Ziffern 5, 2, 4, 1 und 3 jeweils den Buchstaben K, L, P, Q bzw. R in Fig. 2. In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, in welcher die maximale Zahl M gleich sechzig und die natürliche Zahl N gleich sechs ist. In dieser Ausführungsform ist die Ausgangsaufzeichnungsstufe L (L = 5) in der zweiten Gruppe genau in der Mitte zwischen der Aufzeichnungsstufe O und der Ausgangsaufzeichnungsstufe K (K = 10) der ersten Gruppe gelegen, und die mittlere Ladestufe 2 der Ausgangsladestufe 5 in der zweiten Gruppe ist als die Ausgangsaufzeichnungsstufe P 1 der dritten Gruppe gewählt, statt der mittleren Ladestufe 8 zwischen der Ausgangsladestufe 10 in der ersten Gruppe und der Ausgangsladestufe 5 in der zweiten Gruppe als die Ausgangsladestufe in der dritten Gruppe zu wählen, wobei zwei mittlere Ladestufen 2 und 3 zwischen der Ladestufe null und der Ausgangsladestufe 5 vorhanden sind, und die Ladestufe 2 in einem größeren Abstand von der Ausgangsladestufe 5 der vorhergehenden Gruppe als die Ausgangsladestufe der dritten Gruppe gewählt ist. In ähnlicher Weise sind die Ausgangsladestufen in den jeweiligen Gruppen gewählt, wie in der ersten Spalte der Fig. 5 dargestellt ist, und die Farbtröpfchen zum Drucken der jeweiligen Gruppen werden so geladen, daß sie auf das Blattaufzeichnungspapier in entsprechenden Abständen von K Aufzeichnungsstufen (K = 10) auftreffen.

In Fig. 3 ist eine elektrische Schaltung des Ladesignalgenerators 10 dargestellt, um das Laden in der vorerwähnten Reihenfolge auszuführen. In Fig. 3 sind dargestellt eine Drucksignalquelle 14 a, eine Ladekode erzeugende Schaltung 14 b, eine die Ladereihenfolge auswählende Schaltung 14 c, eine eine Ladeverzerrung ausgleichende Schaltung 14 d und ein Verstärker 14 e. Die Ausgangsdaten der Drucksignalquelle 14 a werden mittels der die Ladereihenfolge wählenden Schaltung 14 a wieder in der in Fig. 4 oder Fig. 5 dargestellten Reihenfolge angeordnet, und dann werden die jeweiligen Kodesignale von der den Ladekode erzeugenden Schaltung 14 b in die in Fig. 4 oder Fig. 5 wiedergegebene Reihenfolge gebracht.

Wie aus den vorstehenden Beschreibungen zu ersehen ist, können die jeweiligen geladenen Farbtröpfchen in einer solchen Reihenfolge geladen werden, daß sie kaum durch den aerodynamischen Widerstand und/oder die Coulomb-Kraft beeinflußt werden, die den vorhergehenden oder benachbarten, geladenen Farbtröpfchen zuzuschreiben sind, und folglich kann ein hochwertiges gedrucktes Bild mit einer minimalen Druckverzerrung wiedergegeben werden.

Fig. 6 ist eine weitere schematische Darstellung der Ausführungsreihenfolge zur Erläuterung des Farbstrahl-Druckverfahrens gemäß der Erfindung, wobei die Anzahl M der maximalen Ladestufen 40 ist, die frei wählbare natürliche Zahl N acht ist, und folglich der Quotient H = M/N gleich 5 ist. Wenn die Reihenfolge des Ladens der Farbtröpfchen so, wie vorstehend ausgeführt, gewählt ist, kann eine Verzerrung infolge einer Änderung des aerodynamischen Widerstandes und der Coulomb- Kraft durch die vorhergehenden und benachbarte, geladene Farbtröpfchen weitgehend unterdrückt werden.

In Fig. 8 ist eine schematische Darstellung der Flugbahnen von Farbtröpfchen dargestellt, die in der vorstehend beschriebenen Weise geladen worden sind. In Fig. 7 ist ein Verfahren zum Anlegen der Ladespannung an die Ladeelektrode dargestellt. Wie in Fig. 7 dargestellt, wird die (i-1)-te Gruppe in der Ladestufenfolge 5, 10, 15, . . . 40 gedruckt, die i-te Gruppe wird in der Ladestufenfolge 2, 7, 12, . . . 37, die (i + 1)-te Gruppe wird in der Ladestufenfolge 4, 9, 14, . . . 39 gedruckt, usw., wobei jedes der geladenen Farbtröpfchen in der i-ten Gruppe in der mittleren Lage der geladenen Farbtröpfchen in der (i-1)-ten Gruppe gelegen ist, und jedes der geladenen Farbtröpfchen in der (1 + 1)-ten Gruppe in der mittleren Lage der geladenen Tröpfchen in der i-ten Gruppe gelegen ist, so daß die geladenen Farbtröpfchen immer Punkte in der mittleren Lage der vorhergehenden, geladenen Farbtröpfchen markieren oder kennzeichnen und folglich der Einfluß durch den aerodynamischen Widerstand und die Coulomb-Kraft auf die vorhergehenden oder benachbarten, geladenen Farbtröpfchen als auf ein Minimum herabgesetzt betrachtet werden kann.

Um die Ausführung der Einrichtung zu vereinfachen, können beispielsweise in der Praxis die Farbtröpfchen die mit einer Ladung der Ladungsstufen 20, 15, 22, 12 beaufschlagt sind bezüglich des Farbtröpfchens der Ladungsstufe 17 besonders berücksichtigt werden. Der Luftstrom ist so kompliziert, daß es schwierig ist, einen genauen Ausgleich bezüglich einer Verzerrung aufgrund des aerodynamischen Widerstandes zu erhalten. Ausgleichswerte α 1, α 2 und α 3 für eine Verknüpfung beim Vorhandensein oder Fehlen der Farbtröpfchen der Ladungsstufen 20 und 15 werden bezüglich der Verzerrung aufgrund des aerodynamischen Widerstands gespeichert, und bezüglich einer Verzerrung aufgrund der Coulomb-Kraft werden Ausgleichswerte β 1 und β 2 bei dem Vorhandensein oder Fehlen der Farbtröpfchen der Ladungsstufen 22 und 12 unabhängig von den Ausgleichswerten α 1, α 2 und α 3 gespeichert, wie in der Tabelle 1 dargestellt ist.

Tabelle 1

In Fig. 9 ist eine Schaltung des Druck- oder Ladesignalgenerators 24 zur Durchführung der vorerwähnten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. In Fig. 9 sind dargestellt eine Drucksignalquelle 24 a, eine Ladekode erzeugende Schaltung 24 b, eine die Ladereihenfolge auswählende Schaltung 24 c, ein Speicher 24 d zum Speichern des Verzerrungs-Ausgleichswerts, ein Addierer 24 e, um den Ausgleichswert von dem Speicher 24 d aufzunehmen und um ihn zu dem Ladesignal von der die Ladereihenfolge wählenden Schaltung 24 c zu addieren, eine eine Ladeverzerrung ausgleichende Schaltung 24 f und ein Verstärker 24 g.

Die die Ladereihenfolge wählende Schaltung 24 c ordnet Daten von der Drucksignalquelle 24 a wieder in der in Fig. 6 dargestellten Reihenfolge an. Dann wird der Ausgleichswert, der in dem Speicher 24 d gespeichert ist, zu dem Ladesignal addiert, das wieder in der vorerwähnten Reihenfolge angeordnet ist, und das addierte Signal wird dann über die eine Ladeverzerrung ausgleichende Schaltung 24 f und den Verstärker 24 g an die Ladeelektrode 5 angelegt. Wie vorstehend anhand der Ausführungsbeispiele beschrieben, können die jeweiligen geladenen Farbtröpfchen praktisch fliegen, ohne durch den aerodynamischen Widerstand, der den vorhergehenden Farbtröpfchen zuzuschreiben ist, oder durch die Coulomb-Kraft, die den vorhergehenden benachbarten, geladenen Farbtröpfchen zuzuschreiben ist, beeinflußt zu werden. Selbst wenn die jeweiligen, geladenen Farbtröpfchen durch den aerodynamischen Widerstand oder die Coulomb-Kraft beeinflußt werden, kann die dadurch hervorgerufene Verzerrung gemäß der Erfindung sehr gering gehalten werden, so daß die Druckqualität erheblich verbessert ist.

Claims (2)

1. Steuereinrichtung für einen Farbstrahldrucker,

   • a) mit einer Quelle für einen in einzelne Tröpfchen zerfallenden Farbstrahl,
   • b) mit einer Einrichtung zur Aufladung der einzelnen Tröpfchen auf einen von mehreren, zur Verfügung stehenden Ladungswerten, und
   • c) mit einer Einrichtung zur Ablenkung der aufgeladenen Tröpfchen,
   • d) wobei jedem möglichen Bildpunkt einer in Ablenkrichtung zu druckenden Zeile ein eigener Ladungswert zugeordnet ist und wobei durch entsprechende Steuerung der Aufladung der Tröpfchen die Auftreffpunkte in der Zeile des Aufzeichnungsträgers gleichen Abstand untereinander haben und die Auftreffpunkte von zwei aufeinanderfolgenden Tröpfchen durch mehrere Durchmesser eines Tröpfchens voneinander getrennt sind, und
   • e) wobei die den möglichen Bildpunkten zugeordneten Ladungswerte in mehrere gleich große Gruppen mit jeweils mehr als drei ansteigenden Ladungswerten aufgeteilt sind,
2. dadurch gekennzeichnet, daß

   • f) die Auftreffpunkte von zwei aufeinanderfolgenden Tröpfchen jeder Gruppe in einer Zeile durch wenigstens vier Durchmesser eines Tröpfchens voneinander getrennt sind, und
   • g) die Ladungswerte einer Gruppe, der wenigstens eine Ladungswertgruppe vorangeht, so bemessen sind, daß die diesen Ladungswerten zugeordneten Tröpfchen jeweils im Bereich zwischen jeweils zwei benachbarten Tröpfchen der vorangehenden Ladungswertgruppe mit einem Mindestabstand von wenigstens einem Tröpfchendurchmesser zu jedem der zwei benachbarten Tröpfchen der vorangehenden Ladungswertgruppe angeordnet werden.