DE3125194A1 - "tintenstrahldrucker" - Google Patents

Description

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BESCHREIBUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Tintenstrahldrucker gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs, 5

Ein derartiger Tinten- oder Farbstrahldrucker umfaßt einen in horizontaler Richtung hin- und herbeweglichen Wagen, auf dem ein Tintentröpfchengeber und ein elektrisches Ablenksystem zur vertikalen Ablenkung der Tintentröpfchen montiert ist. Die Ablenkung der Tintentröpfchen ist derart steuerbar, daß die Tintentröpfchen zur Erzeugung eines gewünschten Drucksymbols an vorbestimmten Punkten einer gedachten Punktmatrix auf ein Druckpapier auftreffen. Bei einem gattungsgemäßen Tintenstrahldrucker wird die vertikale Ablenkung der Tintentröpfchen dadurch gesteuert, daß die statische Aufladung der Farbtröpfchen entsprechend einem Drucksignal variiert wird. Ein nach diesem Prinzip arbeitender Farbstrahldrucker wird im folgenden als Farbstrahldrucker mit steuerbarer Tröpfchenladung bezeichnet. Es versteht sich, daß bei einem derartigen Farbstrahldrucker die Abgangsrichtung der Farbtröpfchen genau festgelegt sein muß, damit die Tröpfchen genau auf die vorbestimmten Punkte der Matrix gelenkt werden können.

Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, an einem gattungsgemäßen Tintenstrahldrucker eine Vorrichtung zur Kontrolle der Abgangsrichtung der Farbtröpfchen vorzusehen. Die Erfindung richtet sich insbesondere auf eine Vorrichtung zur Richtungskontrolle für diejenigen Farbtröpfchen, die nicht zur Erzeugung des gewünschten Drucksymbols benötigt werden und daher von einem Auffänger abgefangen werden.

Weitere Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung werden weiter unten anhand der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele erläutert. Es wird jedoch darauf hin-

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gewiesen, daß die unten beschriebenen Ausführungsbeispiele lediglich der Veranschaulichung des Erfindungsgedankens dienen und daß im Rahmen dieses Erfindungsgedankens zahlreiche Abwandlungen der beschriebenen Ausführungsbeispiele denkbar sind.

Erfindungsgemäß ist an einer an dem Auffänger für nicht benötigte Farbtröpfchen angebrachten Rückführungsleitung, durch die die von dem Auffänger abgefangene Druckfarbe erneut dem Farbtröpfchengeber zugeführt wird, eine Kontrollvorrichtung vorgesehen, die abtastet, ob Farbtröpfchen von dem Auffänger abgefangen werden. Wenn der Auffänger innerhalb eines Zeitintervalls von vorgegebener Länge keine Farbtröpfchen abfängt, wird durch eine an die Kontrollvorrichtung angeschlossene Schaltung ein Signal erzeugt, das eine Abweichung der Abgangsrichtung der von dem Farbtröpfchengeber erzeugten Farbtröpfchen von der vorgesehenen Abgangsrichtung anzeigt.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Querschnittsdarstellung eines herkömmlichen Tinten

strahldruckers mit steuerbarer Tintentröp fchen1adung;

Fig. 2 ist ein Wellenformdiagramm eines Ladungssignals, das an einem Kanal

zur statischen Aufladung des Tintenstrahls des in Fig. 1 dargetellten Tintenstrahldruckers anliegt;

Fig. 3 ist eine schematische Querschnittsdarstellung eines ersten Ausführungs-

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beispiels eines erfindungsgemäßen Tintenstrahldruckers mit steuerbarer Farbtröpfchenladung;

Fig. 4 ist ein vergrößerter Querschnitt einer an dem in Fig. 3 dargestellten Tintenstrahldrucker angebrachten Vorrichtung zur Richtungskontrolle des Farbstrahls;

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm der an dem

in Fig. 3 dargestellten Tintenstrahldrucker angebrachten Vorrichtung zur Richtungskontrolle des Farbstrahls;

Fig. 6 und 7 zeigen Signalverläufe, wie sie in

der in Fig, 5 dargestellten Vorrichtung auftreten;

Fig. 8 zeigt ein Flußdiagramm für eine

Vorrichtung zur automatischen Richtungskorrektur des Farbstrahls gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Ein Tintenstrahldrucker mit steuerbarer Farbtröpfehenladung umfaßt allgemein einen Tintenbehälter 10 zur Aufnahme flüssiger Druckfarbe, einen Tintentröpfchengeber 12, eine Tinten-Zuführungsleitung 14 und eine Förderpumpe 16, die dem Tintentröpfchengeber 12 durch die Zuführungsleitung 14 flüssigen Farbstoff zuführt.

Der Tintentröpfchengeber 12 umfaßt eine Düse zur Abgabe von Farbtröpfchen und einen elektromechanischen Geber, der an der Düse angebracht ist und entsprechend einer vorgegebenen Frequenz eines von einem Oszillator 18 erzeugten An-

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regungssignals mechanische Schwingungen in der Düse erzeugt und dadurch bewirkt, daß die Düse Farbtröpfchen mit der vorgegebenen Frequenz abgibt. Ein Kanal 20 zur elektrostatischen Aufladung des Farbstrahls ist derart vor der Mündung des Tintentröpfchengebers 12 angebracht, daß er die Farbtröpfchen in Abhängigkeit von einem Drucksignal elektrostatisch auflädt. Die elektrisch geladenen Farbtröpfchen durchqueren ein zeitlich konstantes elektrisches Feld großer Feldstärke, das durch ein Paar Ablenkelektroden 22,24 erzeugt wird, und werden dadurch in vertikaler Richtung abgelenkt. Die so abgelenkten Farbtröpfchen treffen auf ein Druckpapier 26, das auf eine Druckwalze 28 gespannt ist. Der Farbtröpfchengeber 12, der Kanal 20 zur statischen Aufladung des Farbstrahls und die Ablenkelektroden 22,24 sind auf einem Wagen montiert, der in horizontaler Richtung hin- und herbeweglich ist. Die horizontale Bewegung des Wagens bewirkt zusammen mit der vertikalen Ablenkung der Farbtröpfchen, daß die Farbtröpfchen an vorbestimmten Punkten einer gedachten Punktmatrix auf dem Druckpapier 26 auftreffen und dabei auf dem Druckpapier 26 in Form eines Punktrasters die gewünschten Symbole bilden.

Nicht benötigte Farbtröpfchen, die nicht zu dem eigentliehen Druckvorgang beitragen, werden nicht geladen und damit auch nicht abgelenkt und treffen daher nicht auf das Druckpapier 26, sondern auf einen Auffänger 30, Die von dem Auffänger 30 aufgenommene flüssige Druckfarbe wird durch eine Farb-Rückführungsleitung 32 und eine Rückführungspumpe 34 in den Farbbehälter 10 zurückgeleitet.

üblicherweise weist die Düse des Tintentröpfchengebers eine öffnung mit einem Durchmesser zwischen 30 und 50 μπι auf. Die Anfangsgeschwindigkeit der von dem Tintentröpfchengeber 12 abgegebenen Farbtröpfchen beträgt etwa

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18 m/sec.. Die Frequenz des Anregungssignals und damit die Frequenz, mit der die Farbtröpfchen erzeugt werden, liegt bevorzugt im Bereich zwischen 50 und 100 KHz.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines Ladungs- oder Drucksignals, das an dem Kanal 20 zur statischen Aufladung des Farbstrahls anliegt. Das in Fig. 2 dargestellte Signal bewirkt den Druck zweier Spalten von Punkten in einer 5 χ 7 - Punktmatrix, und damit eines aus zwei parallelen, senkrechten Linien bestehenden Drucksymbols. Das Ladungssignal oszilliert rechteckförmig zwischen unterschiedlichen Ladungsniveaus 1 bis 7 und dem Nullniveau. Damit aufeinander folgende Tröpfchen sich aufgrund ihrer Ladung in ihrer Flugbahn nicht gegenseitig beeinflussen, nimmt das Drucksignal' jeweils zwischen zwei Ladungsniveaus das Nullniveau an, so daß zwischen zwei geladenen Tröpfchen jeweils ein ungeladenes Tröpfchen erzeugt wird. Diese ungeladenen Tröpfchen, im folgenden kurz als Nulltröpfchen bezeichnet, treffen auf den Auffänger 30 und werden zu dem Farbbehälter 10 zurückgeführt. Die auf das erste Ladungsniveau (1) auf geladenen Tropf chen werden auf die siebte Position von oben einer Spalte einer 5x7 Matrix gelenkt. Die auf das siebte Ladungsniveau (7) aufgeladenen Tröpfchen werden in die oberste Position einer Spalte der 5x7 Matrix abgelenkt.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, muß der Auffänger 30 derart angebracht sein, daß seine obere Kante zwischen dem Auftreffpunkt der Nulltröpfchen und der siebten, dem ersten Ladungsniveau 1 entsprechenden Position einer Spalte der Punktmatrix liegt. Wenn die Abgaberichtung der Farbtröpfchen aufgrund einer Unregelmäßigkeit bei der Tröpfchenbildung oder -Abgabe nach oben von der normalen Abgaberichtung abweicht, besteht

3-5 die Möglichkeit, daß die Nulltröpfchen über die obere Kante des Auffängers 30 streichen und auf das Druckpapier

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26 auftreffen. Hierdurch werden die gedruckten Symbole weitgehend unkenntlich gemacht und der Druckvorgang erheblich gestört. Wenn andererseits die Abgaberichtung der Farbtröpfchen nach unten von der normalen Abgaberichtung abweicht, ist es möglich, daß die auf das erste Ladungsniveau 1 geladenen Farbtröpfchen durch den Auffänger 30 aufgefangen werden. Zwar wird auch hierdurch das Druckbild beeinträchtigt, doch ist bei einem Farbstrahldrucker mit steuerbarer Farbtröpfchenladung der zuerst genannte Störfall als der schwerwiegendere anzusehen, da das Drucksystem durch die nicht von dem Auffänger 30 aufgefangenen Farbtröpfchen unbrauchbar gemacht werden kann.

In Fig. 3 ist eine Ausführung eines Farbstrahldruckers mit steuerbarer Farbtröpfchenladung dargestellt, bei dem erfindungsgemäß eine Vorrichtung zur Richtungskontrolle vorgesehen ist, die feststellt, ob der zuerst genannte Störfall vorliegt, bei dem die Nulltröpfchen über den Auffänger 30 hinweg auf das Druckpapier auftreffen.

Gemäß Fig. 3 ist in der Rückführungsleitung 32 in der Nähe des Auffängers 30 ein aus durchsichtigem Material bestehender Farb-Zwischenbehälter 36 angebracht. Wie in Fig. 4 im einzelnen dargestellt ist, sind eine Lichtquelle 38 und ein lichtempfindliches Element 40 derart in bezug auf den Zwischenbehälter 36 angeordnet, daß das Licht der Lichtquelle durch den Zwischenbehälter 36 auf das lichtempfindliche Element 40 fällt.

Das lichtempfindliche Element 40 ist elektrisch mit einem in Fig. 5 gezeigten Kontrollsystem verbunden. Dieses Kontrollsystem umfaßt eine nachtriggerbare monostabile Kippsture 42, deren Kxayang mit dem Ausyang detj lichtempfindlichen Elements 40 verbunden ist und die an ihrem Ausgang ein Signal erzeugt, das das Vorliegen einer

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fehlerhaften Abgaberichtung des Farbstrahls anzeigt.

Wie bereits weiter oben erwähnt, sind die Nulltröpfchen zwischen den am eigentlichen Druckprozeß beteiligten geladenen Tröpfchen eingefügt und werden durch den Auffänger 30 aufgefangen und durch die Rückführungsleitung 32 abgeleitet. Die Rückführungspumpe 34 ist so gewählt, daß ihre Saugrate größer ist als die Förderrate der Farb-Zuführungspumpe 16. Daher saugt die Rückführungspumpe 34 unter normalen Betriebsbedingungen durch die Rückführungsleitung 32 abwechselnd Farbe und Luft an, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Der Zwischenbehälter 36 ist daher abwechselnd mit Farbe und mit Luft gefüllt, wobei die Länge der Zeitintervalle, in denen der Zwischenbehälter 36 mit Farbe gefüllt ist, von der Anregungsfrequenz für die Tröpfchenbildung, dem Volumen der Zwischenkammer 36 und der Saugrate der Rückführpumpe 34 abhängt. Während der Zwischenbehälter 36, solange er mit Luft gefüllt ist, nicht durchlässig ist, wird das lichtempfindliehe Element 40 durch den mit Farbe gefüllten Zwischenbehälter 36 gegen die Lichtquelle 38 abgeschirmt. In diesem Falle ist die Ausgangsspannung des lichtempfindlichen Elements 40 verringert.

Fig. 6 zeigt ein Beispiels eines typischen Verlaufs des Ausgangssignals des lichtempfindlichen Elements 40. Jedesmal, wenn sich Farbe in dem Zwischenbehälter 36 befindet, ist die Ausgangsspannung des lichtempfindlichen Elements 40 herabgesetzt. Durch die verringerte Ausgangsspannung dieses Elements wird die monostabile Kippstufe 42 wieder und wieder getriggert. Dies führt dazu, daß am Ausgang der monostabilen Kippstufe 42 ständig ein logisch Null entsprechendes Signal anliegt.

Wenn die Nulltröpfchen nicht von dem Auffänger 30 aufgefangen werden, gelangt keine Farbe in den Zwischenbe-

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- 10 -

hälter 36 und die Ausgangsspannung des lichtempfindlichen Elements 40 bleibt auf einem hohen Niveau, wie im rechten Abschnitt der Fig. 6 dargestellt ist. Die monostabile Kippstufe 42 wird daher für längere Zeit nicht getriggert. Wenn innerhalb eines Zeitraums, der einer vorgegebenen Zeitkonstante der monostabilen Kippstufe entspricht, kein neues Triggersignal auftritt, erzeugt die Kippstufe 42 an ihrem Ausgang ein logisch high oder 1 entsprechendes Signal, wie im rechten Abschnitt der Fig. 7 dargestellt ist. Dieses Signal zeigt das Vorliegen einer fehlerhaften Abgaberichtung des Farbstrahls an und bewirkt, daß das Kontrollsystem die Förderpumpe 16 abschaltet und dadurch die Bildung weiterer Farbtröpfchen unterbricht.

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Wirkungsweise einer anderen Ausführung einer erfindungsgemäßen Kontrolleinrichtung, durch die die Abgaberichtung des Farbstrahls automatisch korrigiert wird.

zur automatischen Korrektur der Abgaberichtung der Farbtröpfchen werden von dem Farbtröpfchengeber 12 ungeladene Tröpfchen, also Nulltröpfchen erzeugt. Die Schaltung zur Steuerung der statischen Aufladung der Farbtröpfchen wird zunächst mit einer maximalen Vorspannung vorgespannt, die bewirkt, daß auch die Nulltröpfchen zu einem gewissen Grad aufgeladen und dadurch so weit abgelenkt werden, daß sie über den Auffänger 30 hinwegfliegen. Nunmehr wird die an dem Kanal 20 anliegende Vorspannung der Schaltung zur Steuerung der Tröpfchenladung allmählich verringert, bis die in Fig. 5 dargestellte Vorrichtung ein den normalen Betriebsbedingungen entsprechendes Signal liefert.

Damit die in Fig. 5 dargestellte Vorrichtung möglichst rasch auf Veränderungen der Betriebsbedingungen reagiert, ist es vorteilhaft, daß der Farb-Zwischenbehälter 36 nahe dem Auffänger 30 angebracht ist.

BAD ORIGINAL

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- 11 -

Das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel, an dem die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe illustriert wurde, kann in vielfacher Weise abgewandelt werden, ohne von dem sich aus den Patentansprüchen ergebenden Lösungsgedanken abzuweichen.

Leerseite

Claims (6)

1. PAT E N TA N WA LTE

   TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER

   Beim EuropllKhen Patentami zugelauene Vertreter Prof. Representatives before the European Patent Office - Mandatalree agree* pres !'Office europeen des brevets

   Dipl.-Chem. Dr. N. tar Meer Dipl.-lng. H. Steinmeister Dipl.-lng. F. E. Müller siekerwall 7

   Triftstrasse 4, SiekerwallZ,

   D-8000 MÖNCHEN 22 O-4800 BIELEFELD 1

   1683-GER-T

   st/wi/ri 26. Juni 1981

   SHARP KABUSHIKI KAISHA 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka 54 5, Japan

   TINTENSTRAHLDRUCKER

   PRIORITÄT: 30. Juni 1980, Japan, No. 55-89773

   PATENTANSPRÜCHE

   1 .] Tintenstrahldrucker mit einem Tintentröpfchengeber , dem lurch eine Fördereinrichtung flüssige Tinte aus einem Tintenbehälter zugeführt wird, Einrichtungen zur statischen Aufladung der Tintentröpfchen entsprechend einem

   j Dfüdk&igfläl und /uf eJ£ktri§e}i§fi Abl§jikufl§ 3er Tintenteöpi chen und mit einem Auffänger und einer Rückführeinrichtung zum Abfangen nicht benötigter Tintentröpfchen ,gekennzeichnet durch eine Kontrollvorrichtung (36,38,40) zur Erzeugung eines Signals, das das Vorhandensein von Tinte in der Rückführungseinrichtung (32) anzeigt, und durch eine Kontrollschaltung (42) zur Erzeugung eines eine Störung anzeigenden Signals, wenn die

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   Tinte in der Rückführungseinrichtung (32) langer als ein vorbestimmtes Zeitintervall ausbleibt.
2. 2. Tintenstrahldrucker · nach Anspruch 1 , dadurch g e -

   kennzeichnet, daß die Rückführeinrichtung (34, 32) eine Saugpumpe (34) umfaßt, die in einer den Auffänger (30) mit dem Tintenbehälter (10) verbindenden Rückführungsleitung (32) angebracht ist , und daß die Kontrollvorrichtung (36,38,40) in der Rückführungsleitung (32) angebracht ist.
3. 3. Tintenstrahldrucker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrollvorrichtung (36, 38,40) einen in der Rückführungsleitung (32) angebrachten durchsichtigen Leitungsabschnitt oder Zwischenbehälter (36) mit einer Lichtschranke (38,40) umfaßt.
4. 4. Tintenstrahldrucker nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennz eichnet, daß die Kontrollschaltung

   (42) eine jederzeit durch das Signal der Lichtschranke triggerbare monostabile Kippstufe umfaßt.
5. 5. Tintenstrahldrucker nach Anspruch 2, dadurch g e kennze ichnet, daß die Fördereinrichtung (14,

   16) eine Förderpumpe (16) umfaßt, deren Förderleistung kleiner ist als die Förderleistung der Saugpumpe (34) .
6. 6. Tintenstrahldrucker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrollvorrichtung (36,38,40) in unmittelbarer Nähe des Auffängers (30) angebracht ist.