EP1902843B1 - Method and device for creating ink drops with variable drop volume - Google Patents

Abstract

The method involves combining freely selectable ink droplets (11, 12), following in succession, with each other during projecting the droplets by a discharge nozzle (6) up to a striking spot on a print substrate. The ink droplets are individually and/or selectively advanced or retarded into an electrode arrangement (50) by electrical fields caused in a direction of projection of the ink droplets. The ink droplets are combined to a common drop, and form a droplet group. An independent claim is also included for a method for creating ink-droplets with a continuously operating ink-jet printer.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Tintentropfen mit variablem Tropfenvolumen, insbesondere bei einem kontinuierlich arbeitenden Tintenstrahldrucker. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Druckvorrichtung mit einer solchen Vorrichtung.The invention relates to a method and a device for producing drops of ink with variable drop volume, in particular in a continuous ink jet printer. The invention further relates to a printing device with such a device.

Kontinuierlich arbeitende Tintenstrahldrucker werden seit vielen Jahren industriell zur Kennzeichnung von unterschiedlichsten Produkten eingesetzt. Das Arbeitsprinzip dieser Tintenstrahldrucker funktioniert so, dass eine zu verdruckende Tinte aus einem Vorratsbehälter über Pumpen mit Überdruck in eine im eigentlichen Druckkopf sich befindende Druckkammer gefördert wird, welche insbesondere an der dem zu bedruckenden Gut zugewandten Seite eine Düse aufweist.Continuous inkjet printers have been used industrially for many years to label a variety of products. The working principle of this inkjet printer works so that an ink to be printed from a reservoir via pumps with positive pressure is conveyed into a located in the actual print head pressure chamber, which has a nozzle, in particular on the side facing the material to be printed.

Die Düse kann hierbei einen Öffnungsdurchmesser im Bereich von 30µ bis 200µm haben. Aus der Düse tritt nun der Tintenstrahl zunächst als kontinuierlicher Tintenstrahl aus, was jedoch für eine Beschriftung unzweckmäßig ist, da die hierbei erzeugten Schriftzeichen bei dieser Art der Beschriftung aus einzelnen Punkten beziehungsweise einzelnen Tintentropfen aufgebaut sein sollen. Um den Tintenstrahl in einzelne gleichartige, insbesondere gleich große Tintentropfen zu zerlegen, ist an der Druckkammer ein Modulationselement angebracht, welches Druckschwankungen in dem aus dem Druckkopf austretenden Tintenstrahl erzeugt, so dass dieser Tintenstrahl nach dem Austritt aus der Düse, insbesondere nach kurzer Zeit und in einem definierten Abstand, in einzelne insbesondere gleichgroße Tintentropfen aufbricht.The nozzle can in this case have an opening diameter in the range of 30μ to 200μm. From the nozzle, the ink jet now emerges initially as a continuous ink jet, which is impractical for a label, since the characters generated in this way should be composed of individual dots or individual drops of ink in this type of labeling. In order to decompose the ink jet into individual similar, in particular equal sized ink drops, a modulation element is attached to the pressure chamber, which Pressure fluctuations generated in the ink jet emerging from the printhead, so that this ink jet breaks up after exiting the nozzle, in particular after a short time and at a defined distance, in individual, in particular equal-sized ink droplets.

Die Größe der Tintentropfen hängt dabei unter anderem von der angelegten Modulationsfrequenz, dem Düsendurchmesser und dem von der Pumpe erzeugten Druck ab, und lässt sich innerhalb der aus der Kombination der genannten Parameter vorgegebener Grenzen für das System einstellen. Eine Variation der Tropfengröße einander nachfolgender Tintentropfen ist dabei nicht möglich.The size of the ink droplets depends, inter alia, on the applied modulation frequency, the nozzle diameter and the pressure generated by the pump, and can be set within the limits set by the combination of said parameters for the system. A variation of the droplet size of successive ink droplets is not possible.

Kurz vor dem Abreißen der Tintentropfen vom ausgetretenen Tintenstrahl werden die Tintentropfen jeweils mit einer individuellen elektrischen Ladung versehen, wobei die Höhe der Ladung von der gewünschten Auftreffposition auf dem zu beschriftenden Produkt abhängt. Um das elektrische Aufladen zu gewährleisten, weist die Tinte eine geringe elektrische Leitfähigkeit auf. Während des Ladevorganges ist der Tintentropfen noch nicht von dem aus der Düse des Tintenstrahldruckers ausgetretenen Tintenstrahl abgerissen, so dass aufgrund von elektrischer Influenz freie Ladungsträger in der Tinte je nach Polarität und Stärke einer äußeren Ladespannung zur Ladeelektrode hinbewegt werden oder von ihr wegbewegt werden, wobei die Tintenkammer und damit das Tintenreservoir beispielsweise elektrisch auf Massepotential gehalten wird. Die Ladeelektrode hat dabei keinen mechanischen Kontakt zum Tintenstrahl.Shortly before the tearing off of the ink drops from the leaked ink jet, the ink droplets are each provided with an individual electrical charge, the height of the charge depending on the desired impact position on the product to be labeled. To ensure electrical charging, the ink has a low electrical conductivity. During the charging process, the ink droplet has not yet broken off from the ink jet emanating from the nozzle of the ink jet printer, so that due to electrical influence free charge carriers in the ink are moved towards or away from the charging electrode, depending on the polarity and magnitude of an external charging voltage Ink chamber and thus the ink reservoir, for example, electrically held at ground potential. The charging electrode has no mechanical contact with the ink jet.

Reißt der Tintentropfen nun von dem Tintenstrahl ab, während er sich im Feldbereich der Ladeelektrode befindet, so verbleiben die durch die Influenz in den Tropfen gewanderten elektrischen Ladungen in dem Tropfenvolumen und dieses erscheint auch nach dem Abriss nach außen hin elektrisch geladen. Wird beispielsweise die Ladeelektrode positiv aufgeladen, so wandern beim Eintritt des Tintenstrahls in das elektrische Feld der Ladeelektrode die negativen freien Ladungsträger in der Tinte in das Feld hinein, wohingegen die positiv geladenen freien Ladungsträger in der Tinte aus dem elektrischen Feld herausgedrängt werden. Dadurch findet eine Ladungstrennung unmittelbar vor dem Abriss des Tropfens an der Vorderkante des Tintenstrahls statt und das so erzeugte Ladungsungleichgewicht in dem abreißenden Tropfen bleibt erhalten und der Tropfen verlässt in diesem Beispiel negativ geladen den Feldbereich der Ladeelektrode. Da der Tintentropfen konstruktionsbedingt und prinzipbedingt während der Einflusszeit der Ladespannung auf den Tropfen abreißt, bleibt wie beschrieben auf dem abgelösten Tintentropfen eine Ladungsmenge zurück, deren Größe bei einer konstanten elektrischen Leitfähigkeit der Tinte entsprechend der Höhe der angelegten Ladespannung ist, so dass bei einer Veränderung der Ladespannung somit auch die Ladungsmenge auf jedem Tropfen verändert werden kann.If the ink droplet now tears off the ink jet while it is in the field region of the charging electrode, then the electrical charges migrated through the influence in the droplets remain in the drop volume and this appears to be electrically charged even after the demolition. For example, if the charging electrode is positively charged, as the ink jet enters the electric field of the charging electrode, the negative free carriers in the ink migrate into the field, whereas the positively charged ones free charge carriers in the ink are forced out of the electric field. As a result, a charge separation takes place immediately prior to the demolition of the droplet at the leading edge of the ink jet, and the charge imbalance thus created in the tearing droplet is retained and the droplet leaves the field region of the charging electrode negatively charged in this example. Since the ink droplet tears off due to the design and principle during the influence of the charging voltage on the droplet remains as described on the detached ink droplet, an amount of charge whose size is at a constant electrical conductivity of the ink according to the level of the applied charging voltage, so that in a change in the Charging voltage thus the amount of charge on each drop can be changed.

Auf ihrem zunächst geradlinigen Flug treten die elektrisch geladenen Tintentropfen nachfolgend in das elektrostatische Feld einer Ablenkvorrichtung, z.B. eines Plattenkondensators ein und werden je nach ihrer individuellen Ladung mehr oder weniger aus ihrer geradlinigen Flugbahn abgelenkt, und fliegen nach dem Verlassen des elektrostatischen Feldes unter einem von ihrer Ladung abhängigen bestimmten Winkel zu ihrer ursprünglichen Flugbahn weiter.On their first rectilinear flight, the electrically charged ink drops subsequently enter the electrostatic field of a deflection device, e.g. of a plate capacitor, and are more or less deflected from their rectilinear trajectory, depending on their individual charge, and fly on leaving the electrostatic field at a certain angle dependent on their charge to their original trajectory.

Mit diesem Prinzip können unterschiedliche Auftreffpositionen auf einer zu beschriftenden Oberfläche mit einzelnen Tintentropfen angewählt werden, wobei dies in dieser Ausführung nur in einer Ablenkrichtung erfolgt. Zum Ausblenden einzelner Tropfen aus dem Schriftbild oder wenn nicht gedruckt werden soll erhalten die Tintentropfen eine bestimmte feste Ladung oder bleiben ungeladen, so dass sie nach dem Austritt aus dem elektrostatischen Feld des Plattenkondensators in ein Auffangrohr treffen, von wo sie über ein Pumpensystem in den Tintentank zurückgepumpt werden. Dadurch zirkuliert die nicht verdruckte Tinte im Kreis, was zu der Bezeichnung kontinuierlich arbeitender Tintenstrahldrucker geführt hat.With this principle, different impact positions can be selected on a surface to be labeled with individual ink droplets, which in this embodiment takes place only in a deflection direction. To hide individual drops from the typeface or when not to print, the ink drops receive a certain fixed charge or remain uncharged, so that they meet after exiting the electrostatic field of the plate capacitor in a collection tube, from where they via a pump system in the ink tank be pumped back. This causes the unprinted ink to circulate, resulting in the designation of continuous ink jet printers.

Nachteilig an der geschilderten Ausführung ist, dass aufgrund der systembedingten Erzeugung der Tintentropfen diese stets innerhalb enger Toleranzen eine gleiche Größe aufweisen, so dass ein mit diesen Tropfen erzeugtes Schriftbild stets gleich große Druckpunktgrößen aufweist.A disadvantage of the described embodiment is that due to the system-related generation of the ink droplets they always have the same size within narrow tolerances, so that a generated with these drops typeface always has the same size pressure point sizes.

Im Gegensatz hierzu ist es aus der Drucktechnik bekannt, zur Herstellung von Graustufungen und Farbverläufen in gedruckten Bildern Druckpunkte unterschiedlicher Größe zu verwenden, um so dem Auge des Betrachters einen visuellen Eindruck von Graustufen oder Farbverläufen zu ermöglichen. So können beispielsweise bei allen Druckverfahren, welche eine Druckform benutzen, die einzelnen Druckpunkte bei der Herstellung der Druckform entsprechend der Vorlage unterschiedlich groß ausgeführt werden, was im Druck zu unterschiedlich großen Druckpunkten führt.In contrast, it is known in the art to use dots of varying sizes to produce gray gradations and color gradients in printed images so as to allow the viewer's eye a visual impression of grayscale or color gradients. Thus, for example, in all printing processes which use a printing form, the individual printing dots in the production of the printing form can be made to vary in size according to the original, which leads to pressure points of different sizes.

Ebenso ist bekannt, bei Tintenstrahldruckern des Drop-On-Demand Typs (DOD) unterschiedlich große Druckpunkte zu realisieren, indem beim Drucken eine unterschiedliche Anzahl von kleinen Tropfen gleicher Größe auf der Oberfläche des zu bedruckende Gutes zu einem gemeinsamen größeren Druckpunkt überlagert wird.It is also known to realize inkjet printers of the drop-on-demand type (DOD) differently sized pressure points by a different number of small drops of the same size on the surface of the material to be printed is superimposed during printing to a common larger pressure point.

Nachteilig bei den bekannten Verfahren ist, dass sie zum einen keine Variabilität der Druckdaten innerhalb des Druckprozesses ermöglichen, da sie Druckformgebunden arbeiten, oder im Falle der DOD Verfahren systembedingt nur einen, insbesondere im Kennzeichnungsbereich nachteiligen geringen Arbeitsabstand der Druckköpfe zu der zu bedruckenden Oberfläche aufweisen. Da DOD Drucker stets eine Vielzahl von Düsen in einem Druckkopf aufweisen, können darüber hinaus in diesen Druckköpfen nur Tinten verwendet werden, welche entweder keine oder sehr langsame Trocknungseigenschaften aufweisen oder strahlungshärtende Tinten sind, da andernfalls die Tinte in einzelnen Düsen, die während eines bestimmten Druckbildes nicht oder nur selten verwendet werden, eintrocknen, wodurch diese Düse ausfallen.A disadvantage of the known methods is that, on the one hand, they do not allow variability of the print data within the printing process, since they work in the form of printing forms or, in the case of the DOD method, have only a small working distance of the print heads to the surface to be printed, in particular in the marking area. Moreover, since DOD printers always have a plurality of nozzles in a printhead, only inks which either have no or very slow drying properties or are radiation-curable inks may be used in these printheads, otherwise the ink will be in individual nozzles during a particular print image not or rarely used, dry, causing this nozzle to fail.

Der Einsatz von strahlungshärtenden Tinten behebt zwar dieses Problem, erfordert jedoch durch den zusätzlichen Einsatz von nachgeschalteten Härtungseinrichtungen einen erheblich höheren apparativen Aufwand und erheblich höhere Kosten. Durch den genannten geringen Arbeitsabstand ist es darüber hinaus nicht möglich, eine beispielsweise strukturierte Oberfläche mit hoher Schriftqualität zu kennzeichnen, da die Flugbahnen der ausgestoßenen Tintentropfen nach kurzer Distanz so instabil werden, dass eine gewünschte Auftreffposition nicht mehr zuverlässig getroffen wird und damit auch ein aus mehreren Tintentropfen zusammengesetzter Druckpunkt nicht mehr als geschlossener Druckpunkt mit definierter Form gedruckt werden kann.Although the use of radiation-curable inks solves this problem, but requires the additional use of downstream curing facilities a significantly higher equipment costs and significantly higher costs. Due to the small working distance mentioned above, it is also not possible to characterize a structured surface, for example, with high writing quality, since the trajectories of the ejected ink drops become so unstable after a short distance that a desired impact position is no longer reliably hit, and thus one of several Ink drops composite pressure point can no longer be printed as a closed pressure point with defined shape.

Die Verwendung der oben genannten Tinten sind bei diesen Systemen zwingend erforderlich, da solche DOD Systeme mit einer Vielzahl von Einzeldüsen arbeiten, die je nach Bedarf angesteuert werden. Dabei ist es normal, dass eine einzelne Düse entsprechend des zu druckenden Schriftbildes über einen längeren Zeitraum nicht oder nur selten angesteuert wird, was bei Verwendung einer schnell trocknenden Tinte beispielsweise einer lösungsmittelhaltigen Tinte dazu führen würde, dass die Tinte in dieser Düse eintrocknet und die Düsenöffnung verstopft.The use of the above-mentioned inks is mandatory in these systems because such DOD systems operate with a plurality of individual nozzles which are driven as needed. It is normal that a single nozzle according to the type of image to be printed for a long period of time is rarely or rarely driven, which would lead to the use of a fast-drying ink such as a solvent-containing ink that the ink dries in this nozzle and the nozzle opening clogged.

Wird diese Düse dann später benötigt, steht sie nicht mehr zur Verfügung und es ist eine Reinigung, häufig auch eine manuelle Reinigung des Druckkopfes erforderlich. Im Unterschied hierzu können die kontinuierlich arbeitenden Tintenstrahldrucker Tinten verdrucken, die eine extrem kurze Trocknungszeit aufweisen, da die in diesen Tinten verwendeten Lösungsmittel sehr schnell verdunsten.If this nozzle is needed later, it is no longer available and it is a cleaning, often also a manual cleaning of the printhead required. In contrast, the continuous ink jet printers can print inks that have an extremely short drying time because the solvents used in these inks evaporate very quickly.

Dadurch, dass in dieser Art der Tintenstrahldrucker die Tinte kontinuierlich aus der Düse austritt, kann die Düse nicht verstopfen und der Prozess nicht unterbrochen werden. Bisher war es jedoch nicht möglich mit kontinuierlich arbeitenden Tintenstrahldruckern dieser Art wahlweise Tintentropfen unterschiedlicher Größe auch innerhalb eines Schriftbildes zu erzeugen.By continuously ejecting ink from the nozzle in this type of inkjet printer, the nozzle can not clog and the process can not be interrupted. So far, however, it has not been possible with continuous ink jet printers of this type optionally to produce ink drops of different sizes even within a typeface.

Die hier beschriebene Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, die bevorzugt mit dieser vorbeschriebenen Art von kontinuierlich arbeitenden Tintenstrahldruckern eingesetzt werden kann. Die Erfindung kann jedoch auch mit jeder anderen Art von Vorrichtung eingesetzt werden, die geeignet ist, in einer Flugbahn aufeinander folgende Tintentropfen von im Wesentlichen gleicher Größe und/oder elektrischer Ladung und insbesondere gleichen Abstand zueinander zu erzeugen.The invention described herein relates to a method and apparatus which may preferably be used with this type of continuous ink jet printer described above. However, the invention may also be used with any other type of device that is capable of producing successive ink droplets of substantially the same size and / or electrical charge and in particular the same distance from one another in a trajectory.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, durch die es möglich wird, insbesondere mittels eines kontinuierlich arbeitenden Tintenstrahldruckers, eine frei programmierbare Kennzeichnung auf beliebige Oberflächen aufzubringen, wobei die Kennzeichnung Druckpunkte von wahlweise unterschiedlicher Größe beinhalten kann, die bevorzugt jeweils von nur einem Tintentropfen mit wahlweise unterschiedlichem Tropfenvolumen erzeugt werden.The object of the invention is to provide a method and a device by which it is possible, in particular by means of a continuous ink jet printer, to apply a freely programmable marking on any surfaces, wherein the label may include pressure points of either different size, preferably each be generated by only one drop of ink with either different drop volume.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren, bei dem eine frei wählbare Anzahl von im Flug aufeinander folgenden Tintentropfen, die alle die gleiche Geschwindigkeit in einer Richtung haben, während des Fluges von einer Austrittsdüse eines Tropfen erzeugenden Tintendruckkopfes bis zum Auftreff-Ort auf einem Bedruckstoff miteinander vereinigt werden, wobei die Anzahl der Tropfen, welche zu einem gemeinsamen Tropfen vereinigt werden, eine Tropfengruppe bilden und die Tropfen der Tropfengruppe beim Durchfliegen einer Elektrodenanordnung mittels einer einstellbaren Spannung zwischen den Elektroden der Elektrodenanordnung jeweils unterschiedlich stark beschleunigt oder verzögert werden, so dass die in der Tropfengruppe voranfliegenden Tropfen verzögert und die nacheilenden Tropfen beschleunigt werden.This object is achieved by a method in which a selectable number of successive in-flight ink drops, all of which have the same speed in one direction, during flight from an exit nozzle of a droplet-generating ink jet print head to the impact location on a substrate together be united, wherein the number of drops, which are combined to form a common drop, form a group of drops and the droplets of the drop group are respectively accelerated or retarded differently when passing through an electrode assembly by means of an adjustable voltage between the electrodes of the electrode assembly, so that in the drop group advancing drops retarded and the trailing drops are accelerated.

Gelöst wird die Aufgabe weiterhin durch eine Vorrichtung, die in einem kontinuierlich arbeitendem Tintenstrahldrucker zum Einsatz kommen kann, bei der eine frei wählbare Anzahl von im Flug aufeinander folgenden Tintentropfen, die alle die gleiche Geschwindigkeit in einer Richtung haben, während des Fluges von einer Austrittsdüse eines die Tropfen erzeugenden Tintendruckkopfes bis zum Auftreff-Ort auf einem Bedruckstoff miteinander vereinigbar sind, wobei eine Elektrodenanordnung vorgesehen ist, mittels der ein im Wesentlichen in Flugrichtung der Tropfen wirkendes in seiner Stärke änderbares elektrisches Feld erzeugbar ist, mittels dem die Tintentropfen individuell und/oder wahlweise beschleunigbar und/oder verzögerbar sind, derart, dass die vorausfliegenden Tropfen einer Tropfengruppe verzögert werden und die nacheilenden Tropfen einer Tropfengruppe beschleunigt werden.The object is further achieved by a device that can be used in a continuous ink jet printer, in which an arbitrary number of successive in-flight ink drops, all of which have the same speed in one direction, during flight from an outlet nozzle of a the drop producing ink jet print head by Impact location on a substrate are unified with an electrode assembly is provided by means of a substantially acting in the direction of travel of the drops in its strength changeable electric field can be generated by means of which the ink droplets are individually and / or optionally accelerated and / or delayed such that the leading drops of a drop group are retarded and the trailing drops of a drop group are accelerated.

Wesentlich für die Erfindung ist es somit, dass unterschiedlich große Tintentropfen nicht originär erzeugt werden, was komplizierte Vorrichtungen voraussetzt, sondern dass zunächst mit einer Vorrichtung, wie z.B. dem vorbeschriebenen kontinuierlich arbeitenden Tintenstrahldruckkopf oder jeder anderen Tintentropfenerzeugungsvorrichtung Tintentropfen von im Wesentlichen und bevorzugt innerhalb enger Toleranzen gleicher Größe erzeugt werden. Es kann somit für die Erzeugung dieser Tintentropfen, die in einer ursprünglichen Flugbahn aufeinander folgend und insbesondere mit äquidistanten Abstand fliegen, sofern nicht einzelne Tropfen unterdrückt bzw. ausgeblendet werden, auf bestehende und etablierte Techniken zurückgegriffen werden.Thus, it is essential to the invention that differently sized ink droplets are not originally produced, which implies complicated devices, but that initially with a device, such as e.g. the above-described continuous ink jet printhead or any other ink drop generating device, ink drops of substantially and preferably within narrow tolerances of the same size are generated. Thus, it is possible to resort to existing and established techniques for the generation of these drops of ink, which fly in an original trajectory successively and in particular with equidistant spacing, unless individual drops are suppressed or hidden.

Kerngedanke der Erfindung ist es, wahlweise unterschiedlich große Tropfen bzw. Tropfen mit wahlweise unterschiedlichen Tropfenvolumen zu erhalten, indem eine wahlweise Anzahl von aufeinander folgenden Tintentropfen miteinander zu einem Tropfen vereinigt werden. Hat somit ein jeder der ursprünglichen einzelnen Tropfen ein Volumen von V, so hat der aus n Tropfen vereinigte gemeinsame Tropfen ein Volumen von n x V.The core idea of the invention is to optionally obtain drops of different sizes or drops with optionally different drop volumes by combining an optional number of successive drops of ink into one drop. Thus, if each of the original individual drops has a volume of V, then the common drop of n drops has a volume of n x V.

Die Vereinigung einzelner Tropfen zwischen dem Ort der Erzeugung, wie z.B. nach einer Druckkammer eines Tintendruckkopfes und dem Ort des Auftreffens auf einen Bedruckstoff kann irgendwo während der gesamten Flugzeit erfolgen, also z.B. bevor die einzelnen ursprünglichen Tropfen abgelenkt werden oder nachdem die ursprünglichen Tropfen abgelenkt wurden.The union of individual drops between the place of production, such as after a pressure chamber of an ink jet print head and the location of impact on a substrate can be anywhere during the entire flight time, eg before the individual original drops are deflected or after the original drops have been deflected.

Gemäß der Erfindung wird die Größe eines Druckpunktes auf einer zu kennzeichnenden Oberfläche durch die Anzahl der zu einem gemeinsamen Tropfen vereinigten Tintentropfen bestimmt. Es ist auf diese Weise möglich, beispielsweise bei einer mehrzeiligen Kennzeichnung eines Produktes die jeweiligen Zeilen mit unterschiedlich großen Druckpunkten zu schreiben oder auch innerhalb einer Druckzeile einzelne Zeichen oder nur einzelne Druckpunkte mit einer anderen Druckpunktgröße zu schreiben, um so beispielsweise besondere Effekte, Hervorhebungen oder Verläufe insbesondere an gerundeten Kanten von Logos oder Sonderzeichen besser darzustellen.According to the invention, the size of a pressure point on a surface to be marked is determined by the number of ink droplets combined to form a common droplet. It is possible in this way, for example, in a multi-line marking a product to write the respective lines with different sized pressure points or to write within a single print line characters or only individual pressure points with a different pressure point size, such as special effects, highlights or gradients especially at rounded edges of logos or special characters better represent.

Erfindungsgemäß werden somit durch einen beliebigen Tropfenerzeuger in einem ersten Schritt z.B. in bekannter Weise Tintentropfen gleicher Größe mit einer bestimmten Folge-Frequenz erzeugt, insbesondere indem wie eingangs beschrieben eine Tinte mittels einer Pumpe aus einem Tintentank in eine Druckkammer gepumpt wird, an deren einem Ende sich eine Düse befindet. Ein an der Druckkammer angebrachtes Modulationselement moduliert den Druck in der Druckkammer dergestalt, das der aus der Düse austretende Tintenstrahl, insbesondere nach einer definierten kurzen Entfernung, in einzelne Tintentropfen von im Wesentlichen gleicher Größe aufbricht.Thus, in accordance with the invention, any drop generators in a first step, e.g. In a known manner, ink droplets of the same size are generated at a certain following frequency, in particular by pumping an ink from an ink tank by means of a pump into a pressure chamber at one end of which there is a nozzle. A modulation element attached to the pressure chamber modulates the pressure in the pressure chamber such that the ink jet emerging from the nozzle breaks up into individual ink droplets of substantially the same size, in particular after a defined short distance.

Eine unmittelbar vor der Düse (in Flugrichtung nach der Düse) angebrachte Ladeeinrichtung beaufschlagt durch Influenz wie eingangs beschrieben jeden austretenden Tintentropfen mit einer elektrostatischen Ladung. Erfindungsgemäß können die austretenden Tintentropfen insbesondere Tintentropfen eines Tropfenzuges oder einer Tropfengruppe, aus welchen ein gemeinsamer, größerer Tintentropfen in einem nachfolgenden Schritt gebildet werden soll, mit einer konstanten, für alle Tropfen zumindest im Wesentlichen gleichen Ladung versehen werden.A charging device mounted directly in front of the nozzle (in the direction of the jet after the nozzle) acts by influencing any emerging ink droplet with an electrostatic charge as described above. According to the invention, the exiting ink droplets, in particular ink droplets of a droplet train or a droplet group from which a common, larger ink droplet is to be formed in a subsequent step, can be provided with a constant charge which is at least substantially the same for all droplets.

Um eine gewünschte Anzahl von einzelnen ursprünglichen Tropfen zu vereinen, kann es gemäß der Erfindung vorgesehen sein, dass die Tintentropfen mittels eines im Wesentlichen in Flugrichtung der Tropfen wirkenden elektrischen Feldes, insbesondere in einer Elektrodenanordnung, individuell und/oder wahlweise beschleunigt oder verzögert werden. Wesentlich hierfür ist, dass alle zu vereinenden einzelnen Tintentropfen zunächst die gleiche Geschwindigkeit in einer Richtung haben. Hierbei kann es sich um die ursprüngliche Richtung oder auch um eine abgelenkte Richtung handeln. Dadurch, dass die zu vereinenden Tropfen ein elektrisches Feld durchlaufen, dessen Feldlinien zumindest im Wesentlichen parallel zur Flugrichtung verlaufen, können die Tropfen je nach Stärke und Richtung des elektrischen Feldes individuell beschleunigt oder auch abgebremst werden. Die Tropfen einer Tropfengruppe, die ein solches elektrisches Feld durchlaufen, können sich sodann vereinen, wenn auf verschiedene Tropfen der Tropfengruppe ein unterschiedliches elektrisches Feld wirkt.In order to combine a desired number of individual original drops, it can be provided according to the invention that the ink droplets are separated by means of an electric field acting essentially in the direction of flight of the drops, in particular in an electrode arrangement, individually and / or optionally accelerated or decelerated. Essential for this is that all individual ink droplets to be combined initially have the same velocity in one direction. This may be the original direction or a deflected direction. Because the drops to be united pass through an electric field whose field lines run at least substantially parallel to the direction of flight, the drops can be individually accelerated or also decelerated depending on the strength and direction of the electric field. The drops of a group of drops which pass through such an electric field can then combine if a different electric field acts on different drops of the drop group.

Eine Vorrichtung, zur Erzeugung eines solchen elektrischen Feldes kann z.B. durch eine Elektrodenanordnung gebildet werden, insbesondere mit wenigstens zwei in Flugrichtung der Tropfen hintereinander angeordneten Elektroden. Diese können derart angeordnet sein, dass die Flächennormalen der Elektroden zumindest im Wesentlichen parallel zur Flugrichtung der Tintentropfen angeordnet sind.A device for generating such an electric field may e.g. are formed by an electrode arrangement, in particular with at least two electrodes arranged one after the other in the direction of flight of the drops. These can be arranged such that the surface normals of the electrodes are arranged at least substantially parallel to the direction of flight of the ink droplets.

Die Elektroden können als Plattenelektroden von im Wesentlichen beliebiger Form gebildet werden, die eine Ausnehmung aufweisen, durch die die Tropfen im Wesentlichen senkrecht zur Plattenoberfläche hindurch fliegen.The electrodes may be formed as plate electrodes of substantially any shape having a recess through which the drops fly substantially perpendicular to the plate surface.

Es kann dabei vorgesehen sein, dass die Tropfen einer Tropfengruppe beim Durchfliegen einer Elektrodenanordnung mittels einer einstellbaren Spannung zwischen den Elektroden der Elektrodenanordnung jeweils unterschiedlich stark beschleunigt oder verzögert werden, so dass die in der Tropfengruppe voran fliegenden Tropfen verzögert und die nacheilenden Tropfen beschleunigt werden. Somit holen die in der Tropfengruppe nacheilenden Tropfen die voran fliegenden Tropfen ein und die Tropfen können sich verbinden zu einem gemeinsamen Tropfen von größerem Volumen. Dies kann derart erfolgen, dass sich die Tropfen der Tropfengruppe erst nach dem Verlassen der Elektrodenanordnung im weiteren Flug zu einem gemeinsamen Tropfen vereinigen, insbesondere kurz nach der Elektrodenanordnung.It may be provided that the droplets of a group of droplets are each accelerated or retarded at different speeds when flying through an electrode arrangement by means of an adjustable voltage between the electrodes of the electrode assembly, so that the drops flying ahead in the droplet group are delayed and the trailing droplets are accelerated. Thus, the trailing in the droplet group drops catch the preceding flying drops and the drops can connect to a common drop of larger volume. This can be done in such a way that the drops the drop group only after leaving the electrode assembly in the further flight unite to form a common drop, especially shortly after the electrode assembly.

Die Anordnung einer Vorrichtung zur Vereinigung der Tintentropfen kann mit Bezug auf einen vorbeschriebenen Tintenstrahldrucker sowohl vor einer Ablenkvorrichtung für die Tintentropfen als auch danach erfolgen. Eine Anordnung vor einer Ablenkeinrichtung hat den Vorteil, dass die Elektrodenanordnung exakt senkrecht zur ursprünglichen Flugrichtung ausgerichtet werden kann.The arrangement of a device for uniting the ink droplets can be carried out with respect to a previously described inkjet printer both in front of a deflector for the ink drops and afterwards. An arrangement in front of a deflection device has the advantage that the electrode arrangement can be aligned exactly perpendicular to the original direction of flight.

Bei einer Anordnung nach einer Ablenkeinrichtung können die Tintentropfen oder Gruppen von Tintentropfen viele verschiedene Richtungen aufweisen. Eine Elektrodenanordnung aus zwei oder mehr parallelen Elektroden kann daher nur für eine ausgezeichnete Richtung exakt senkrecht zur Richtung angeordnet sein. Für die übrigen möglichen Richtung kann diese Ausrichtung nur im Wesentlichen korrekt sein.In a deflector arrangement, the ink drops or groups of ink drops may have many different directions. An electrode arrangement of two or more parallel electrodes can therefore be arranged only for an excellent direction exactly perpendicular to the direction. For the remaining possible direction, this alignment may only be substantially correct.

Es kann jedoch gemäß der Erfindung vorgesehen sein, die Elektroden der Elektrodenanordnung an die wenigstens eine Ablenkeinrichtung der Tropfen derart anzupassen, dass für jede Richtung der Tintentropfen nach der wenigstens einen Ablenkrichtungen die Flächennormalen der Elektroden, insbesondere am Eintrittsort der Tropfen in die Elektrodenanordnung und die Richtung der Tintentropfen zueinander parallel sind. Hierfür können die Elektroden z.B. um einen Mittelpunkt gebogen ausgeführt sein.However, it can be provided according to the invention to adapt the electrodes of the electrode arrangement to the at least one deflection of the droplets such that for each direction of the ink droplets after the at least one deflection directions, the surface normals of the electrodes, in particular at the entry of the droplets in the electrode assembly and the direction the ink drops are parallel to each other. For this, the electrodes may be e.g. be executed bent around a center.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung kann es vorgesehen sein, dass die Elektroden der Elektrodenanordnung einen Abstand zueinander aufweisen, der kleiner oder gleich dem mittleren Abstand der sie durchquerenden Tintentropfen ist. Hierdurch wird gewährleistet, dass immer nur ein Tintentropfen aus einer Tintentropfengruppe, die es zu vereinen gilt, zwischen den Elektroden angeordnet ist und somit das elektrische Feld auch nur auf diesen einen Tintentropfen wirkt. Jeder einzelne Tintentropfen kann somit eine anderen Feldstärke und Feldrichtung erfahren, wenn eine Änderung des Feldes zeitlich zwischen zwei aufeinander folgenden Tropfen erfolgt.In a further preferred embodiment, it may be provided that the electrodes of the electrode arrangement have a distance from each other which is less than or equal to the mean distance of the ink droplets traversing them. This ensures that only one drop of ink from an ink droplet group, which is to be combined, is arranged between the electrodes, and thus the electric field also acts only on this one ink droplet. Each individual ink drop can thus have a different field strength and field direction experienced when a change of the field occurs in time between two consecutive drops.

Bei einer Anordnung einer Vorrichtung zur Vereinigung von einer gewünschten Anzahl von Tintentropfen nach einer Ablenkeinrichtung für die ursprünglich erzeugten Tropfen können die ursprünglichen Tropfen entlang ihres Fluges nach der Erzeugung zunächst in eine Ablenkeinrichtung gelangen, welche so gestaltet sein kann, dass jedem Tintentropfen ein mit der Tropfenbewegung synchron mitlaufendes, individuelles elektrisches Querfeld variabler Stärke und Dauer zugeordnet werden kann, so dass die Tintentropfen jeweils unterschiedliche Ablenkwinkel erfahren können. Auf diese Weise lassen sich auch bereits genannte Tropfenzüge / Tropfengruppen, bestehend beispielsweise aus n Einzeltropfen, generieren, deren Einzeltropfen alle oder auch nur eine bestimmte Anzahl davon in die gleiche Raumrichtung abgelenkt werden. So kann eine Tropfengruppe mit einer gewünschten Anzahl von Tropfen aus der ursprünglichen Richtung in eine gewünschte Richtung abgelenkt werden.In an arrangement of an apparatus for uniting a desired number of ink droplets with a deflector for the originally generated droplets, the original droplets along their flight after production may first pass into a deflector which may be configured to cause each droplet of ink to move with the droplet synchronously mitlaufendes, individual electric transverse field variable strength and duration can be assigned, so that the ink droplets can each learn different deflection angle. In this way it is also possible to generate already mentioned drop trains / drop groups, consisting for example of n individual drops, whose individual drops all or only a certain number of them are deflected in the same spatial direction. Thus, a drop group having a desired number of drops may be deflected from the original direction in a desired direction.

Mittels einer nachgeschalteten Elektrodenanordnung, deren elektrisches Feld im Wesentlichen entlang der Flugrichtung ausgerichtet ist, werden nun synchron zu den sie durchfliegenden Tropfen, insbesondere der Tropfengruppe, die voraneilenden Tropfen mittels des elektrischen Feldes gebremst und die nacheilenden Tropfen mit einem elektrischen Feld umgekehrter Polarität beschleunigt, so dass sich alle Tropfen einer Tropfengruppe, insbesondere nach einer kurzen Distanz nach der Elektrodenanordnung im Flug vereinigen. Je nach Anzahl der in einem Tropfenzug beinhalteten Tropfen ergeben sich so Drucktropfen mit 1, 2, 3, ... Anfangstropfenvolumina.By means of a downstream electrode arrangement whose electric field is oriented substantially along the direction of flight, the advancing drops are now braked synchronously with the drops passing through them, in particular the drop group, by means of the electric field and the trailing drops are accelerated with an electric field of opposite polarity that all drops of a group of drops, in particular after a short distance after the electrode assembly unite in flight. Depending on the number of drops contained in a drop train, this results in pressure drops with 1, 2, 3, ... initial drop volumes.

Die Elektrodenanordnung zur Vereinigung von Tintentropfen kann auch vor einer Ablenkvorrichtung angeordnet werden. Dann erfolgt zunächst eine Vereinigung der Tropfen und dann eine Ablenkung der im Volumen vergrößerten Tropfen. Dies kann mit dergleichen Ablenkvorrichtung geschehen, wie sie zuvor beschrieben wurde. Das ablenkende elektrische Feld wirkt sodann jeweils auf den vereinigten Tropfen.The electrode arrangement for merging ink droplets can also be arranged in front of a deflection device. Then, first an association of the drops and then a distraction of the volume-enlarged drops. This can be done with the same deflection device as described above has been. The deflecting electric field then acts on each of the combined drops.

Den bisherigen Stand der Technik und Ausführungen der Erfindung zeigen die nachfolgenden Figuren. Es zeigen:

Figur 1:

Den schematischen Aufbau eines kontinuierlich arbeitenden Tintenstrahldruckers gemäß Stand der Technik;

Figur 2:

Eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausführung eines kontinuierlich arbeitenden Tintenstrahldruckers zur Erzeugung variabler Tropfengrößen;

Figur 3:

Eine schematische perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausführung der Elektrodenanordnung zur Geschwindigkeitsmodulation der abgelenkten Tropfen;

Figur 4a,

4b: Eine schematische Darstellung des Spannungsverlaufes bezogen auf die in Figur 2 gezeigten erfindungsgemäßen Ausführung zur Modulation der Geschwindigkeit bei unmittelbar einander nachfolgenden Tropfenzügen;

Figur 5a,

5b: Eine schematische Darstellung des Spannungsverlaufes bezogen auf die in Figur 2 gezeigten erfindungsgemäßen Ausführung zur Modulation der Geschwindigkeit bei Lücken zwischen den einander nachfolgenden Tropfenzügen;

Figur 6:

Eine Druckvorrichtung, bei der eine Elektrodenanordnung zur Vereinigung von Tropfen vor einer Ablenkeinrichtung angeordnet ist;

Figur 7:

Beispiel der Verläufe der Spannungen zwischen den zwei Elektroden einer Elektrodenanordnung gemäß Figur 6 zur Vereinigung der Tropfen.

The prior art and embodiments of the invention show the following figures. Show it:

FIG. 1:

The schematic structure of a continuous ink jet printer according to the prior art;

FIG. 2:

A schematic representation of an embodiment according to the invention of a continuous ink jet printer for generating variable drop sizes;

FIG. 3:

A schematic perspective view of an embodiment of the invention the electrode arrangement for speed modulation of the deflected drops;

FIG. 4a,

4b: a schematic representation of the voltage curve relative to the in FIG. 2 embodiment of the invention shown for modulating the speed in immediately successive drip trains;

FIG. 5a,

5b: a schematic representation of the voltage curve relative to the in FIG. 2 shown embodiment according to the invention for modulating the speed at gaps between the successive drip trains;

FIG. 6:

A printing apparatus in which an electrode assembly for combining drops is disposed in front of a deflector;

FIG. 7:

Example of the curves of the voltages between the two electrodes of an electrode assembly according to FIG. 6 to the union of the drops.

Figur 1 zeigt zum Vergleich mit der Erfindung beispielhaft einen Druckkopf eines bekannten konventionellen kontinuierlich arbeitenden Tintenstrahldruckers. Die Tinte 1 wird zunächst aus einem Vorratsbehälter 2 mittels einer Pumpe 3 über Zuleitungen 4a in die Druckkammer 5 gepumpt, an deren einem Ende eine Düse 6 eingebracht ist. Über zusätzlich an der Druckkammer angebrachte Modulationseinrichtungen 7 wird der Druck in der Druckkammer 5 moduliert, so dass der aus der Düse 6 austretende Tintenstrahl 9 in kurzer Entfernung nach seinem Austritt in einzelne Tintentropfen 11 von im Wesentlichen gleicher Größe aufbricht. Kurz vor dem Aufbrechen werden die einzelnen Tintentropfen 11 über eine Ladeelektrode 8 mit einer individuellen elektrischen Ladung versehen. FIG. 1 shows for comparison with the invention by way of example a printhead of a conventional conventional continuous ink jet printer. The Ink 1 is first pumped from a reservoir 2 by means of a pump 3 via leads 4a into the pressure chamber 5, at one end of which a nozzle 6 is introduced. By means of additionally mounted on the pressure chamber modulation means 7, the pressure in the pressure chamber 5 is modulated so that the emerging from the nozzle 6 ink jet breaks 9 at a short distance after its exit into individual ink droplets 11 of substantially the same size. Shortly before breaking up, the individual ink droplets 11 are provided with an individual electrical charge via a charging electrode 8.

Entlang ihrer Flugbahn 100 treten die Tintentropfen 11 nun in ein elektrisches Feld 21 ein, das mittels der Elektroden 20a und 20b des Plattenkondensators 20 gebildet ist. In Abhängigkeit der Ladungsmenge und der Polarität der Ladungen auf den Tintentropfen 11 sowie der Polarität und Stärke des elektrischen Feldes 21 im Feldraum des Plattenkondensators 20 werden die einzelnen Tintentropfen in unterschiedliche beispielhaft dargestellte Raumrichtungen 103, 104 abgelenkt.Along their trajectory 100, the ink drops 11 now enter an electric field 21, which is formed by means of the electrodes 20a and 20b of the plate capacitor 20. Depending on the amount of charge and the polarity of the charges on the ink drops 11 and the polarity and strength of the electric field 21 in the field space of the plate capacitor 20, the individual ink droplets are deflected into different spatial directions 103, 104 shown by way of example.

Die gesamte Anzahl der möglichen Ablenkungswinkel hängt dabei lediglich von der Ansteuerung der Ladeelektrode ab und ist prinzipiell nicht beschränkt. Die einzelnen Platten 20a und 20b des Plattenkondensators 20 können dabei gegeneinander geneigt sein, wie in Figur 1 gezeigt. Es ist aber ohne Beschränkung der Allgemeinheit ebenso möglich parallel zueinander angeordnete Platten zu verwenden.The total number of possible deflection angles depends only on the control of the charging electrode and is not limited in principle. The individual plates 20a and 20b of the plate capacitor 20 may be inclined relative to each other, as in FIG. 1 shown. However, it is also possible to use plates arranged parallel to one another without restriction of generality.

Die Polarität und Stärke des elektrischen Feldes 21 wird in dieser Ausführung zweckmäßigerweise im Wesentlichen konstant gehalten, da sich eine Änderung der Feldstärke auf eine Vielzahl von Tropfen, die sich zu diesem Zeitpunkt im Feldraum des Plattenkondensators befinden, gleichzeitig auswirkt und damit eine Beeinflussung eines einzelnen Tropfens unmöglich ist.The polarity and strength of the electric field 21 is expediently kept substantially constant in this embodiment, since a change in the field strength to a plurality of drops, which are located in the field space of the plate capacitor at this time, simultaneously affects and thus an influence of a single drop is impossible.

Nach dem Verlassen des Feldraumes 21 des Plattenkondensators 20 wirkt keine elektrostatische Kraft mehr auf die Tintentropfen 11 und diese behalten ihre neuen Flugbahnen 103, 104 bei. Es ergibt sich so eine fächerförmig angeordnete Schar von Flugbahnen, Tintentropfen 11, die beispielsweise nicht oder nur gering geladen wurden, da sie aus dem Schriftbild ausgesondert werden müssen, erfahren in dem elektrostatischen Feld 21 des Plattenkondensators 20 beispielsweise keine oder nur eine geringe Ablenkung und treffen in eine Öffnung 19 eines Fangrohres 18 zur Tintenrückführung. Die so aufgefangene Tinte wird über Zuleitungen 4b wieder in den Tintenbehälter 2 geleitet und so dem Tintenkreislauf wieder zugeführt.After leaving the field space 21 of the plate capacitor 20, no more electrostatic force acts on the ink drops 11 and they maintain their new trajectories 103, 104 at. This results in a fan-shaped array of trajectories, ink drops 11, for example, not or only slightly loaded, since they must be discarded from the typeface, learn in the electrostatic field 21 of the plate capacitor 20, for example, little or no distraction and meet in an opening 19 of a catch tube 18 for ink return. The ink thus collected is returned to the ink container 2 through leads 4b and returned to the ink circuit.

Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Erzeugung und Ablenkung von Tintentropfen mit variabler Tropfengröße eines kontinuierlich arbeitenden Tintenstrahldruckers. Die Tropfenerzeugung selbst erfolgt hierbei in der oben geschilderten Weise gemäß Figur 1. FIG. 2 shows a schematic representation of an inventive arrangement for the generation and deflection of ink drops with variable drop size of a continuous ink jet printer. The drop generation itself takes place here in the manner described above FIG. 1 ,

Die Erzeugung kann jedoch auch auf jede andere Art erfolgen, erfindungswesentlich ist die Art der Tropfenvereinigung während des Fluges. Die Tinte 1 wird ebenfalls zunächst aus einem Vorratsbehälter 2 mittels einer Pumpe 3 über Zuleitungen 4a in die Druckkammer 5 gepumpt, an deren einem Ende eine Düse 6 eingebracht ist. Über ebenso zusätzlich an der Druckkammer angebrachte Modulationseinrichtungen 7 wird der Druck in der Druckkammer 5 moduliert, so dass der aus der Düse 6 austretende Tintenstrahl 9 in kurzer Entfernung nach seinem Austritt in einzelne Tintentropfen 11 von im Wesentlichen gleicher Größe aufbricht. Kurz vor dem Aufbrechen werden die einzelnen Tintentropfen 11 über eine Ladeelektrode 8 im Unterschied zur bekannten Ausführung jeweils mit einer gleichen elektrischen Ladung versehen.However, the generation can also be done in any other way, essential to the invention is the type of drop combination during the flight. The ink 1 is also first pumped from a reservoir 2 by means of a pump 3 via leads 4a into the pressure chamber 5, at one end of a nozzle 6 is introduced. The pressure in the pressure chamber 5 is also modulated by means of modulation devices 7 likewise mounted on the pressure chamber, so that the ink jet 9 emerging from the nozzle 6 breaks open at a short distance after its exit into individual ink droplets 11 of essentially the same size. Shortly before breaking up, the individual ink drops 11 are each provided with a same electrical charge via a charging electrode 8, in contrast to the known embodiment.

Entlang ihrer Flugbahn 100 treten die Tintentropfen 11 nun in ein variables elektrisches Feld 44 ein, das mittels der Elektroden 40a und 40b beziehungsweise E0 und E1 bis En der Elektrodenanordnung 40 gebildet ist. Die Elektrodenanordnung 40 besteht dabei aus einer Anzahl von Einzelelektroden E0 und E1 bis En , die quer zur Flugbahnen 100 der Tintentropfen 11 so angeordnet sind, dass ihre jeweiligen Abstände zueinander dem Abstand einander nachfolgender Tintentropfen entspricht.Along their trajectory 100, the ink drops 11 now enter a variable electric field 44, which is formed by means of the electrodes 40a and 40b or E0 and E1 to En of the electrode arrangement 40. The electrode assembly 40 consists of a number of individual electrodes E0 and E1 to En, which are arranged transversely to the trajectories 100 of the ink droplets 11 so that their respective distances from each other corresponds to the distance between successive ink droplets.

Eine Ablenkspannung UO, U1 bis Un an den Elektroden E0 und E1 kann dann über eine geeignete elektronische Schaltung an die nachfolgenden Elektrode E2, anschließend an E3 usw. bis En weitergeschaltet werden, so dass sich ein in Bewegungsrichtung der Tintentropfen mitlaufendes elektrisches Feld ergibt.A deflection voltage UO, U1 to Un at the electrodes E0 and E1 can then be switched via a suitable electronic circuit to the subsequent electrode E2, then to E3, etc. to En, so that there is an electric field in the direction of movement of the ink droplets.

Geschieht dies entsprechend der Fluggeschwindigkeit der Tintentropfen, so erfährt jeder Tintentropfen eine individuelle elektrostatische Ablenkung. Durch Variation der Stärke und Dauer des auf jeden Tintentropfen einwirkenden elektrischen Felds können so unterschiedliche Ablenkwinkel für die Tintentropfen erzeugt werden. Aus dem Schriftbild auszusondernde Tintentropfen erfahren beispielsweise keine Ablenkung dadurch, dass das für sie mitlaufende elektrische Feld verschwindet.When this happens according to the flying speed of the ink drops, each ink drop experiences an individual electrostatic deflection. By varying the strength and duration of the electric field applied to each ink droplet, different deflection angles for the ink droplets can be produced. For example, ink drops to be discarded from the typeface experience no distraction in that the electric field accompanying them disappears.

Erfindungsgemäß ist es damit möglich, Gruppen von Tintentropfen 12 in bestimmte Richtungen abzulenken, die aus mehreren Einzeltropfen bestehen. Auf jeden Einzeltropfen einer Tropfengruppe wirkte somit bevorzugt das gleiche elektrische Feld in der Ablenkreinrichtung.According to the invention, it is thus possible to divert groups of ink droplets 12 in certain directions, which consist of a plurality of individual drops. Each single drop of a drop group thus preferably had the same electric field in the deflection device.

Hierbei kann erfindungsgemäß entsprechend einer Vorgabe in einer übergeordneten elektronischen Ansteuerung die maximale Anzahl von Tropfen in einer Tropfengruppe festgelegt werden, die der Anzahl der erfindungsgemäß erzeugten unterschiedlichen Tropfengrößen entspricht. Wird beispielsweise eine maximale Anzahl von 8 Tropfen pro Tropfengruppe festgelegt, so lassen sich 8 unterschiedlich große Tintentropfen erzeugen, was mit dem Zustand des Nichtdruckens zu 9 Graustufen führt. Mit dieser Vorgabe verlassen die Elektrodenanordnung 40 jeweils eine bestimmte Anzahl von einander nachfolgenden Tintentropfen einer Tropfengruppe 12 in eine Ablenkrichtung, wobei die Anzahl der in jeder Tropfengruppe vorhandenen Tintentropfen wie beschrieben unterschiedlich sein kann.In this case, according to the invention, the maximum number of drops in a drop group can be defined according to a specification in a superordinate electronic control, which corresponds to the number of different drop sizes produced according to the invention. If, for example, a maximum number of 8 drops is determined per drop group, then 8 differently sized ink drops can be produced, which leads to the state of non-printing to 9 gray levels. With this specification, the electrode assemblies 40 each leave a certain number of successive ink drops of a drop group 12 in a deflection direction, wherein the number of ink droplets present in each drop group may be different as described.

Die so erzeugten Tropfengruppen gelangen nachfolgend in die Elektrodenanordnung 50, umfassend die Elektroden 50a, 50b bzw. Ek1 und Ek2, die jeweils Öffnungen 51 a und 51 b aufweisen. Die Anordnung der Elektroden 50a und 50b ist dabei so, dass das zwischen Ihnen durch Anlegen einer elektrischen Spannung aufgebaute elektrische Feld im Wesentlichen in Flugrichtung der Tintentropfen zeigt. Der Aufbau und die Anordnung der Elektroden 50a und 50b ist weiterhin so, dass die Tintentropfen durch die Öffnungen 51a und 51b der Elektroden 50a und 50b fliegen.The droplet groups thus generated subsequently pass into the electrode arrangement 50, comprising the electrodes 50a, 50b or Ek1 and Ek2, which each have openings 51a and 51b. The arrangement of the electrodes 50a and 50b is such that the electric field established between them by applying an electric voltage is substantially in the direction of flight of the ink droplets. The structure and arrangement of the electrodes 50a and 50b is further such that the ink drops fly through the openings 51a and 51b of the electrodes 50a and 50b.

Weiterhin ist der Abstand der Elektroden 50a und 50b so gewählt, dass sich jeweils stets nur ein einzelner Tintentropfen im Zwischenraum zwischen den Elektroden 50a und 50b befindet. Wird nun eine elektrische Spannung Uk an die Elektroden Ek1 und Ek2 angelegt, so baut sich im Zwischenraum zwischen den Elektroden Ek1 und Ek2 ein elektrisches Feld auf, das je nach seiner Stärke und Polarität einen sich in diesem Feldraum befindlichen Tintentropfen entweder beschleunigt oder abbremst.Furthermore, the spacing of the electrodes 50a and 50b is selected such that only one single ink droplet is always present in the intermediate space between the electrodes 50a and 50b. If an electric voltage Uk is now applied to the electrodes Ek1 and Ek2, an electric field builds up in the space between the electrodes Ek1 and Ek2 which, depending on its strength and polarity, either accelerates or decelerates an ink droplet located in this field space.

Dadurch, dass sich jeweils nur ein einzelner Tintentropfen im Zwischenraum befindet, wirkt die so erzeugte Kraft nur auf diesen Tintentropfen. Es ist somit möglich, durch Veränderung der Stärke und /oder der Polarität der anliegenden Spannung Uk einander nachfolgende Tintentropfen unterschiedlich stark zu beschleunigen oder abzubremsen.Due to the fact that only a single ink drop is located in the intermediate space, the force thus generated acts only on this ink droplet. It is thus possible, by varying the strength and / or the polarity of the applied voltage Uk, to accelerate or decelerate successive ink droplets to different extents.

Um nun die einzelnen Tintentropfen einer Topfengruppe zu einem gemeinsamen Tintentropfen zu vereinigen ist es erfindungsgemäß vorgesehen die voranfliegenden Tintentropfen einer Tropfengruppe so abzubremsen und die nachfolgenden Tintentropfen so zu beschleunigen, dass sich alle Tintentropfen einer Gruppe nach einer kurzen Distanz nach der Elektrodenanordnung 50 im gemeinsamen Schwerpunkt der Tropfengruppe im Flug vereinigen. Hierdurch ist gewährleistet, dass die so erzeugten unterschiedlich großen Tintentropfen 101 im Wesentlichen den gleichen Abstand zueinander haben und sich somit ein Schriftbild ergibt, welches nach dem Auftreffen der Tintentropfen 101 auf einem Substrat 200 unterschiedlich große Druckpunkte 201 beinhaltet als auch der Abstand der Druckpunkte zueinander regulär ist.In order to combine the individual ink droplets of a pot group to form a common ink droplet, it is provided according to the invention to decelerate the advancing ink droplets of a droplet group and accelerate the subsequent ink droplets so that all the ink droplets in a group after a short distance to the electrode assembly 50 in the common center of gravity Pool drop group in flight. This ensures that the differently sized ink droplets 101 produced in this way have substantially the same distance from one another and thus result in a typeface which contains differently sized pressure points 201 on a substrate 200 after the impact of the ink droplets 101 and the distance between the pressure points is regular is.

Die Figur 3 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung die Ablenkeinrichtung 40 und die nachgeschaltete Elektrodenanordnung 50 sowie einige beispielhafte Ablenkrichtungen 103, 104 und 105 der Tintentropfen sowie schematisch dargestellte Tropfengruppen. Die Form der Elektroden 50a und 50b kann dabei unterschiedlich sein, beispielsweise rechteckig, Rund, oval oder eine andere dem jeweiligen System angepasste Form aufweisen.The FIG. 3 schematically shows a perspective view of the deflector 40 and the downstream electrode assembly 50 and some exemplary deflection directions 103, 104 and 105 of the ink drops and schematically illustrated groups of drops. The shape of the electrodes 50a and 50b may be different, for example rectangular, round, oval or another form adapted to the respective system.

Gleiches gilt für die Öffnungen 51a und 51 b, welche bevorzugt so ausgestaltet sein können, dass sich eine möglichst homogene elektrische Feldverteilung in dem von den Tintentropfen durchquerten Raum zwischen den Elektroden 50a und 50b ergibt.The same applies to the openings 51a and 51b, which can preferably be designed such that the most homogeneous possible electric field distribution results in the space traversed by the ink droplets between the electrodes 50a and 50b.

Es ist auch möglich, die Elektrodenanordnung 50 in Flugrichtung der Tintentropfen zylinderförmig, kugelkalottenförmig oder allgemein konkav auszuführen, so dass unabhängig vom Ablenkwinkel der jeweiligen Tintentropfen diese stets genau entlang der elektrischen Feldlinien den Zwischenraum zwischen den Elektroden 50a und 50b durchqueren.It is also possible to design the electrode arrangement 50 in the direction of flight of the ink droplets in a cylindrical, spherical-cap-shaped or generally concave manner, so that regardless of the deflection angle of the respective ink droplets, they always traverse the gap between the electrodes 50a and 50b exactly along the electric field lines.

Die Figuren 4a, 4b und 5a,5b zeigen schematisch den Zusammenhang der Spannung Uk zu den jeweiligen Tintentropfen 11 der jeweiligen Tropfengruppe 12. Figur 4a zeigt hierbei beispielhaft einen sägezahnartigen Verlauf der Spannung Uk von einer positiven Spannung +Uk bis zu einer negativen Spannung -Uk, wobei jedes Teilstück 13a, 13b, 13c eines sägezahnförmigen Spannungsintervalls 13 nur auf den in der Zeichnung darüber dargestellten Tintentropfen wirkt, welcher zu diesem Zeitpunkt die Elektrodenanordnung 50 durchquert. Somit wirkt auf jeden Tropfen nur die für diesen Tropfen bestimmte Feldstärke, wodurch der Tropfen mehr oder weniger stark abgebremst oder beschleunigt wird.The FIGS. 4a, 4b and 5a, 5b schematically show the relationship of the voltage Uk to the respective ink droplets 11 of the respective drop group 12th FIG. 4a Here, by way of example, shows a sawtooth-like profile of the voltage Uk from a positive voltage + Uk to a negative voltage -Uk, each section 13a, 13b, 13c of a sawtooth-shaped voltage interval 13 acting only on the ink droplets shown above in the drawing, which at this time passes through the electrode assembly 50. Thus, only the field strength determined for this drop acts on each drop, as a result of which the drop is more or less decelerated or accelerated.

Figur 4b zeigt beispielhaft eine andere Art der Ansteuerung der Elektroden 50a und 50b mit einem stufenartigen Spannungsverlauf, so dass jeder Tintentropfen 11 beim Durchfliegen des Feldraumes eine unterschiedliche aber konstante Feldstärke entsprechend der zu diesem Zeitpunkt wirkenden Spannung in dem jeweiligen Teilstück 13a, 13b, 13c, des Spannungsintervalls 13 erfährt. Es ist zweckmäßig die Summen der beschleunigenden und abbremsenden Spannungen jeweils konstant zu halten, besonders bevorzugt gleich Null. Hierbei können die beschleunigenden bzw. abbremsenden Spannungen auch betragsmäßig unterschiedliche Werte annehmen, was insbesondere bei der Vereinigung ungeradzahliger Tintentropfen zu einem gemeinsamen Tintentropfen vorteilhaft sein kann. FIG. 4b shows by way of example another way of driving the electrodes 50a and 50b with a step-like voltage curve, so that each ink droplet 11 as it passes through the field space a different but constant field strength corresponding to the voltage acting at this time in the respective section 13a, 13b, 13c, the voltage interval 13 learns. It is expedient to keep the sums of the accelerating and decelerating voltages constant, particularly preferably equal to zero. In this case, the accelerating or decelerating voltages may also assume different values in terms of magnitude, which may be advantageous in particular when uneven-ink droplets are combined to form a common ink droplet.

Es kann weiterhin vorteilhaft sein, der variablen Beschleunigungs- bzw. Bremsspannung jeder Tropfengruppe eine Korrekturspannung dergestalt zu überlagern, dass Positionsabweichungen, die zwischen ungeradzahligen und geradzahligen Tropfenvolumina auftreten können, in der Beschriftungsebene kompensiert werden.It may also be advantageous to superimpose a correction voltage on the variable acceleration or braking voltage of each group of drops in such a way that position deviations that can occur between odd and even drop volumes are compensated for in the labeling plane.

Es kann zweckmäßig sein, zwischen den jeweiligen Tropfengruppen einen oder mehrere Tintentropfen in das Fangrohr abzulenken, um so beispielsweise den in den Figuren 4a und 4b dargestellten Spannungssprung zwischen einander nachfolgenden Tropfengruppen von -Uk nach +Uk technisch einfacher zu realisieren. Die an diesen Stellen fehlenden Tintentropfen sind in den Figuren 5a und 5b mit 11b gekennzeichnet. Es ist weiterhin in den Figuren 4a, 4b, 5a, 5b dargestellt, dass innerhalb einer Tropfengruppe nicht alle Tintentropfen vorhanden sein müssen, je nach gewünschter Größe des resultierenden Tintentropfens 101. Diese fehlenden Tintentropfen sind mit 11a bezeichnet. Es ist weiterhin festzustellen, dass jede der dargestellten Tropfengruppe einen unterschiedlichen Ablenkwinkel aufweisen kann.It may be expedient to deflect one or more drops of ink between the respective groups of droplets into the catching pipe in order, for example, to insert them into the catching pipe FIGS. 4a and 4b represented voltage jump between successive groups of drops from -Uk to + Uk technically easier to implement. The lack of ink drops at these locations are in the FIGS. 5a and 5b labeled with 11b. It is still in the FIGS. 4a, 4b, 5a, 5b It is shown that not all ink droplets within a droplet group need to be present, depending on the desired size of the resulting ink droplet 101. These missing ink droplets are denoted 11a. It should also be noted that each of the illustrated drop groups may have a different deflection angle.

In einer anderen Ausführung wie in Figur 6 gezeigt ist es vorgesehen, die Vereinigung der einzelnen Tintentropfen einer Tropfengruppe vor der aus der Elektrodenanordnung 40 gebildeten Ablenkeinheit mittels der Elektrodenanordnung 50 durchzuführen, so dass in der Ablenkeinheit 40 unterschiedlich große Tintentropfen entsprechend der gewünschten Auftreffposition auf einem Bedruckstoff angelenkt werden. In diesem Fall erfolgt das Beschleunigen bzw. Abbremsen der Tropfen für die zu vereinigenden Tropfen in der beschriebenen Weise, wohingegen die Spannung Uk für die auszublendenden Tropfen zu null wird wie in den Figuren 7a und 7b gezeigt.In a different version as in FIG. 6 It is provided that the combination of the individual ink droplets of a droplet group in front of the deflection unit formed by the electrode assembly 40 by means of the electrode assembly 50, so that in the deflection unit 40 differently sized ink droplets are hinged according to the desired Aufwreffposition on a substrate. In this case, the acceleration or deceleration of the drops takes place for the drops to be combined in the manner described, whereas the voltage Uk for the drops to be blanked to zero as in the FIGS. 7a and 7b shown.

Claims (15)

1. A method for creating ink drops with a variable drop volume in a continuously operating inkjet printer, characterised in that a freely selectable number of ink drops (11, 12), which are consecutive in projection and all of which have the same speed in one direction, are combined together during the projection from an outlet nozzle (6) of an ink printing head (5, 6, 7) creating drops (11, 12) to the point of impact on a printing medium, wherein the number of drops (11, 12) which are combined to form one common drop (101) form a group of drops (12) and the drops (11, 12) of the group of drops (12), when projected through an electrode device (50), are accelerated or retarded at different intensities by means of an adjustable voltage between the electrodes (50a, 50b) of the electrode device so that the leading drops projected into the group of drops (12) are retarded and the trailing drops are accelerated.
2. The method according to Claim 1, characterised in that the ink drops (11, 12) which are expelled from a common jet (6) of an ink printing head (5, 6, 7) are essentially of the same size.
3. The method according to any one of the preceding claims, characterised in that the ink drops (11, 12) created by the ink printing head (5, 6, 7) have essentially the same electric charge.
4. The method according to any one of the preceding claims, characterised in that the ink drops (11, 12) are individually and/or optionally accelerated or retarded by means of an electrical field in an electrode device (50) acting essentially in the direction of projection of the drops (11, 12).
5. The method according to any one of the preceding claims, characterised in that the drops of the group of drops (12) combine in their projection to form a common drop (101) after leaving the electrode device (50).
6. The method according to any one of the preceding claims, characterised in that in order for the drops (11, 12) of a group of drops (12) to combine, the voltage between two electrodes (50a, 50b) of the electrode device (50) changes sign during the through projection of the group of drops (12).
7. The method according to any one of the preceding claims, characterised in that the ink drops (11, 12) are created by means of a common ink printing head (5, 6, 7) and move along a common path of projection (100) after their creation.
8. A device for creating ink drops with a variable drop volume for use with a continuously operating inkjet printer, characterised in that it provides for a freely selectable number of ink drops (12) which are consecutively projected and all of which have the same speed in one direction and can be combined with each other during the projection from an outlet nozzle (6) of an ink printing head (5, 6, 7) creating the drops to the point of impact on a printing medium, wherein an electrode device (50) is provided by means of which an electrical field, which acts essentially in the direction of projection of the drops (11, 12) and is variable in its intensity, can be generated, by means of which field the ink drops (11, 12) can be individually and/or optionally accelerated and/or retarded in such a manner that the leading drops of a group of drops (12) are retarded and the trailing drops of a group of drops (12) are accelerated.
9. The device according to Claim 8, characterised in that it comprises at least two electrodes (50a, 50b) which are arranged one behind the other in the direction of projection of the ink drops (11, 12) in such a manner that the surface perpendiculars of the electrodes (50a, 50b) are arranged at least essentially parallel to the direction of protection (100, 103, 104) of the ink drops (11, 12).
10. The device according to any one of Claims 8 or 9, characterised in that the electrodes (50a, 50b) of the electrode device (50) are separated by a distance which is shorter than or equal to the average distance between the ink drops (11, 12) passing through it.
11. The device according to any one of Claims 8 to 10, characterised in that the number of drops (11, 12) which are combined to form a common drop (101) form a group of drops (12) before entering the electrode device (50) and the number of drops in the group of drops (12) is freely selectable.
12. The device according to any one of Claims 8 to 11, characterised in that the speed of each drop in a group of drops (12) may be altered by the device in such a manner that the drops (11, 12) in a group of drops (12) combine to form a common drop (101) after leaving the electrode device (50) during their projection.
13. The device according to one of Claims 8 to 12, characterised in that the electrodes (50a, 50b) of the electrode device (50) are adapted to at least one deflecting device (40) for the drops (11, 12) in such a manner that the surface perpendiculars of the electrodes and the direction (103, 104) of the ink drops (11, 12) are parallel to each other for each direction (103, 104)( of the ink drops (11, 12) following at least one deflecting direction (40).
14. A printing device comprising an ink printing head for creating consecutive ink drops of essentially the same size with essentially the same electrical charge and a deflecting device for deflecting individual ink drops or groups of ink drops from their original direction, characterised in that it comprises a device according to any one of Claims 8 to 13.
15. The printing device according to Claim 14, characterised in that the device according to any one of Claims 8 to 13 is arranged before or after a deflecting device (40).

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