DE69628213T2

DE69628213T2 - Beeinflussung von ausgestossenen Tintentropfen durch ein elektrisches Feld bei einem Druckvorgang

Info

Publication number: DE69628213T2
Application number: DE69628213T
Authority: DE
Inventors: Donald Leonard Smith; Richard Gregory Stearns
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1996-06-05
Publication date: 2003-11-27
Anticipated expiration: 2016-06-06
Also published as: JPH08332724A; DE69616655T2; DE69628213D1; JP3957340B2; EP1104696A1; EP0747220A3; EP0747220B1; EP0747220A2; DE69627727T2; DE69627727D1; EP1104696B1; EP1104695B1; US5975683A; DE69616655D1; EP1104695A1

Description

Die Erfindung betrifft im Allgemeinen die gezielte Beeinflussung von Tintentropfen durch elektrische Felder während des Druckens.
Gängige Tintenstrahldrucksysteme benutzen zahlreiche verschiedene Methoden, um Tintentropfen zu erzeugen und auf einen Druckträger zu richten. Bekannte Tintenstrahldrucksysteme verwenden thermische Tintenstrahldruckköpfe, Tintenstrahldruckköpfe mit piezoelektrischen Energieumwandlern und akustische Tintenstrahldruckköpfe. Alle diese Methoden produzieren annähernd kugelförmige Tintentropfen mit einem Durchmesser von 15-100 Mikrometern, die mit einer Geschwindigkeit von etwa 4 m/sec auf den Druckträger gerichtet werden. Die Auslöser an den Einrichtungen in den Druckköpfen, welche die Tintentropfen produzieren, werden von einer Druckersteuerung überwacht. Die Druckersteuerung aktiviert die Auslöser unter Beachtung der relativen Bewegung des Druckträgers zum Druckkopf. Die Kontrolle der Aktivierung der Tropfen- Ausstoßeinrichtungen und der Bewegung des Druckträgers durch die Drucksteuerung lassen die Tintentropfen nach einem ganz bestimmten Schema auf dem Druckträger auftreffen und somit ein Bild auf dem Druckträger entstehen.
Idealerweise produzieren alle Tropfen-Ausstoßeinrichtungen in einem Druckkopf Tintentropfen, die senkrecht auf den Druckträger gerichtet sind. In der Praxis jedoch gelangen manche Tintentropfen nicht in exakt senkrechter Richtung auf den Druckträger. Die Tintentropfen, die von der gewünschten Bahn abweichen, sind störend, da sie den Druckträger an einem Punkt treffen, der nicht von der Druckersteuerung berechnet wurde. Daher beeinflussen fehlgeleitete Tintentropfen die Qualität des gedruckten Bildes negativ, da sie den Druckträger an einer ungewollten Position treffen.
Die US-Patente Nr. 4,386,358 und Nr. 4,379,301 von Fischbeck offenbaren eine Methode, elektrisch geladene Tintentropfen, die von einem Druckkopf ausgestoßen werden, elektrostatisch abzulenken. Um die bekannten Bewegungen des Druckkopfs auszugleichen, werden in dem von Fischbeck offenbarten Druckkopf auf Elektroden geleitete Ladungen dazu benutzt, die aufgeladenen Tintentropfen in die gewünschten Richtungen lenken. Durch die elektrostatische Lenkung der geladenen Tintentropfen kompensiert die von Fischbeck vorgestellte Methode die Fehlleitung von Tintentropfen, die aufgrund der bekannten Bewegung des Druckkopfes während des Ausstoßens der Tintentropfen auftreten kann.
Unvorhersehbare Umwelteinflüsse, die sich auf die Flugbahn der Tintentropfen auswirken können, kompensiert die von Fischbeck vorgestellte Methode zur elektrostatischen Ablenkung jedoch nicht. Solche Umwelteinflüsse sind beispielsweise Luftströmungen und Temperaturunterschiede zwischen dem Druckkopf und dem Druckträger. In akustischen Tintenstrahldruckköpfen beeinflussen zusätzlich unvorhersehbare Schwankungen in der Dynamik der Tintentropfenerzeugung die Bahnen der Tintentropfen nachteilig. Einige der Schwankungen bei der Herstellung der Tintentropfen werden durch die Abweichungen in der Lithographie der Fresnelschen Linsen hervorgerufen, die die akustischen Wellen fokussieren, welche zur Erzeugung der Tintentropfen benutzt werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Tintenstrahldrucker zum Erzeugen eines Bildes auf einem Druckträger:
einen Druckkopf, der eine Druckauflösung hat und umfasst:
eine Vorderfläche, die sich am nächsten am Druckträger befindet,
eine Vielzahl von Öffnungen, die in der Vorderfläche ausgebildet sind, und
eine Tropfen-Ausstoßeinrichtung zum Ausstoßen eines Tropfens; wobei der Tropfen eine Anfangsgeschwindigkeit hat, die auf den Druckträger zu gerichtet ist;
eine Tropfen-Ladeeinrichtung zum Laden ausgestoßener Tropfen;
eine Tropfen-Lenkeinrichtung; die eine erste Lenkelektrode umfasst, die an der Vorderfläche des Druckkopfes ausgebildet ist und an wenigstens eine der Vielzahl von Öffnungen angrenzend angeordnet ist; und
eine zweite Lenkelektrode; die an der Vorderfläche des Druckkopfes ausgebildet ist, und die an wenigstens eine der Vielzahl von Öffnungen angrenzt sowie auf einer Seite gegenüber der ersten Lenkelektrode angeordnet ist, und dadurch gekennzeichnet ist, dass die erste und die zweite Lenkelektrode ineinander greifen; und dass der Drucker des Weiteren umfasst:
eine Steuerung, die die Tropfen-Ausstoßeinrichtung, die Tropfen-Ladeeinrichtung und die Tropfen-Steuereinrichtung steuert,
wobei geladene Tropfen in Richtungen parallel zum Druckträger beschleunigt werden, um die Druckauflösung des Druckkopfes zu erhöhen.
Diese Erfindung liefert eine Vorrichtung, die unvorhersehbare Umwelteinflüsse kompensiert, die Tintentropfen auf eine andere als die gewünschte Flugbahn leiten.
Die Erfindung liefert zudem eine Vorrichtung, die die Tropfen in senkrechter Richtung zum Druckträger beschleunigt, wodurch weniger Tinte benötigt wird, um ein Bild zu erzeugen, und sich daher das Zusammenziehen und das Wölben des Papiers verringert oder vermindert.
Darüber hinaus liefert die Erfindung eine Vorrichtung, die die Tintentropfen in eine Richtung parallel zum Druckträger lenkt, derart, dass das Auflösungsvermögen des Druckkopf erhöht wird.
Diese Erfindung kompensiert Abweichungen in der gewünschten Flugbahn jedes Tintentropfens, der vom Druckkopf ausgestoßen wird, indem sie die Tintentropfen in senkrechter Richtung zum Druckträger beschleunigt. Jeder Tintentropfen, der vom Druckkopf ausgestoßen wird, wird durch elektrostatische Anziehung in Richtung des Druckträgers beschleunigt. Durch die Beschleunigung der Tintentropfen in Richtung des Druckträgers werden die zahlreichen Umwelteinflüsse ausgeglichen, die die Flugbahn der Tintentropfen beeinträchtigen, da die Flugzeit jedes Tintentropfens verkürzt wird. Durch die Verkürzung der Flugzeit jedes Tintentropfens bekommen die Umwelteinflüsse, die dazu neigen, die Tintentropfen von einer gewünschten Bahn abzubringen, weniger. Zeit, auf den Tintentropfen einzuwirken. Daher leiten die Umwelteinflüsse jeden Tintentropfen in einem geringeren Maße fehl, als es der Fall wäre, wenn der Tintentropfen langsamer in Richtung des Druckträgers bewegt werden würde.
Durch die Beschleunigung des Tintentropfens in senkrechter Richtung zum Druckträger erhöht die Erfindung zudem die Größe des Punktes, der erzeugt wird, wenn der Tintentropfen auf dem Druckträger auftrifft. Der größere Punkt resultiert aus dem erhöhten Verspritzen während des Auftreffens, das aufgrund der höheren Geschwindigkeit der Tintentropfen entsteht, was dazu führt, dass weniger Tinte benötigt wird, um ein Bild auf dem Druckträger entstehen zu lassen. Ein Zusammenziehen und Wölben des Druckträgers entsteht meist aufgrund von Sättigung des Druckträgers mit Tinte. Daher wird durch die Tatsache, dass weniger Tinte benötigt wird, um ein Bild entstehen zu lassen, ein Zusammenziehen und Wölben des Druckträgers verringert oder ausgeschlossen.
Die Erfindung lenkt Tintentropfen, indem sie die Tintentropfen elektrostatisch in Richtungen parallel zum Druckträger ablenkt. Durch eine geeignete Steuerung der elektrostatischen Ablenkung werden die Tintentropfen, die von jeder Zeile von Ausstoßeinrichtungen im Druckkopf erzeugt werden, dahingehend beeinflusst, dass sie selektiv auf einer der beiden Positionen links oder rechts von einer Mittelposition auf dem Druckträger auftreffen. Die Tintentropfen, die nicht abgelenkt werden, treffen in der Mittelposition auf dem Druckträger auf. Das bedeutet, dass jede Ausstoßeinrichtung mindestens zwei vertikale Reihen von Druckpunkten auf dem Druckträger erzeugen kann. Daher wird die Zahl der verschiedenen möglichen Positionen der Punkte, die von jeder Ausstoßeinrichtung erzeugt werden können, erhöht.
Die vorliegende Erfindung wird mit Hilfe von Beispielen und mit Bezug auf die folgenden Figuren weiter erläutert, wobei sich die Bezugszeichen in der Beschreibung auf die ebenso nummerierten Teile beziehen, und:
Fig. 1 ein Blockdiagramm der grundsätzlich bevorzugten Ausführung der Erfindung ist;
Fig. 2 eine erste bevorzugte Ausführung der Erfindung ist, in der Tintentropfen in Richtung eines Druckträgers beschleunigt und von Elektroden, die auf der Vorderseite des Druckkopfs ausgebildet sind, gelenkt werden;
Fig. 3 eine Reihe von fingerartig angeordneten Elektroden zeigt, die benutzt werden, um die Tintentropfen elektrostatisch zu lenken;
Fig. 4 ein Muster von Punkten zeigt, wie es von einem herkömmlichen Druckkopf erzeugt wird;
Fig. 5 ein Muster von Punkten zeigt, wie es von der bevorzugten Ausführung der Erfindung erzeugt wird;
Fig. 6 ein Flussdiagramm zur Steuerung der Beschleunigung und der Lenkung der Tintentropfen in der ersten Ausführung der Erfindung darstellt;
Fig. 7 eine zweite Ausführung der Erfindung darstellt, wo eine statische Ladung auf dem Druckträger dazu dient, die Tintentropfen zu laden und in Richtung des Druckträgers zu beschleunigen;
Fig. 8 eine vergleichende Ausführung ist, wo Elektroden, die hinter dem Druckträger angebracht sind, dazu dienen, Tintentropfen zu laden, zu beschleunigen und zu lenken;
Fig. 9 ein Flussdiagramm zur Steuerung des Druckens in der vergleichenden Ausführung ist; und
Fig. 10 eine dritte Ausführung der Erfindung zeigt, in der Tintentropfen von Elektroden geladen und gelenkt werden, die auf der Vorderfläche des Druckkopfs ausgebildet sind.
Fig. 1 zeigt die Kommunikation zwischen einer Drucksteuerung 1, eines Papierzuführmechanismus 2, einer Vielzahl von Tintenstrahl-Ausstoßeinrichtungen 11 und den Elektroden 3 in der grundsätzlich bevorzugten Ausführung der Erfindung. Die Drucksteuerung 1 kommuniziert direkt mit der und steuert der Papierzuführmechanismus 2, die den Druckträger relativ zum Druckkopf bewegt. Der Druckträger ist üblicherweise ein Stück Papier, kann aber aus anderen Materialien ausgebildet sein. In der folgenden bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Tintenstrahl-Druckkopf ein Druckkopf mit der Breite einer Seite und der Druckträger wird relativ zum Druckkopf bewegt. Es sind jedoch auch andere Ausführungen möglich, unter anderem die Möglichkeit, eine Tintenstrahl-Druckkopf-Patrone relativ zum Druckträger zu bewegen oder sowohl die Tintenstrahl-Druckkopf-Patrone als auch den Druckträger gleichzeitig zu bewegen.
Die Drucksteuerung 1 steuert zudem einen Satz von Tintentropfen-Ausstoßeinrichtungen 11, die im Druckkopf ausgebildet sind. Inder folgenden bevorzugten Ausführung der Erfindung wird ein akustischer Druckkopf benutzt, obwohl andere Arten von Tintentropfen-Ausstoßeinrichtungen möglich sind, unter anderem thermische Tintenstrahl- Ausstoßeinrichtungen oder Tintenstrahl-Ausstoßeinrichtungen mit piezoelektrischen Energieumwandlern.
Schließlich kommuniziert die Drucksteuerung direkt mit und steuert ein oder mehrere Sätze von Elektroden 3, die Tintentropfen in Richtungen senkrecht und parallel zum Druckträger beschleunigen.
Fig. 2 zeigt eine erste bevorzugte Ausführung der Erfindung. Ein Druckkopf 18 stößt durch Öffnungen 13 Tintentropfen 10 in Richtung des Druckträgers 15 aus, unter Verwendung von akustischen Ausstoßeinrichtungen 11. Jede akustische Ausstoßeinrichtung 11 hat einen piezoelektrischen Energieumwandler, der eine Schallwelle in der Tinte erzeugt. Eine Linse, beispielsweise eine Fresnelsche Linse, fokussiert die Welle auf der Tintenoberfläche 12. Akustischer Druck auf der Tintenoberfläche 12 bewirkt die Bildung eines Tintentropfens 10, der mit einer Ausstoßgeschwindigkeit von ungefähr 4 m/sec auf den Druckträger gerichtet ist. Welleneffekte auf der Tintenoberfläche 12 und andere physische Effekte verursachen Unterschiede in der Geschwindigkeit und der Flugbahn der Tintentropfen 10. Daher werden in der Praxis einige der Tintentropfen 10 fehlgeleitet und besitzen Geschwindigkeitskomponenten parallel zum Druckträger, obwohl alle Tintentropfen 10 eigentlich ideal in eine senkrechte Richtung zum Druckträger geleitet werden.
Positive Ionen in der Tinte sammeln sich auf der Tintenoberfläche 12 als Ausgleich zu einem hohen negativen Potential, etwa -1000 V, das auf die Ladungsplatte 14 geleitet wird, die sich hinter dem Druckträger 15 befindet. Dieser Effekt wird durch das Hervorstehen der Tinte während der Bildung der Tintentropfen 10 verstärkt. Daher wird jeder Tintentropfen 10 positiv geladen, wenn er sich von der Tintenoberfläche 12 löst. Der positiv geladene Tintentropfen 10 trägt eine Ladung in der Größe von 2 · 10-14 C und wird stark in Richtung der Ladungsplatte 14 gezogen. Während der Tintentropfen 10 den lmm-Abstand überbrückt, der den Druckkopf 18 und den Druckträger 15 trennt, wird der Tintentropfen 10 auf eine Geschwindigkeit beschleunigt, die etwa 3 oder 4 mal so hoch ist wie seine Original-Ausstoßgeschwindigkeit, bzw. auf ungefähr 12-16 m/sec. Die Beschleunigung des Tintentropfens 10 verringert die Länge der Zeit, d. h. die Flugzeit, die der Tintentropfen 10 benötigt, um den 1 mm-Abstand zum Druckträger zu überbrücken.
Daher haben die Umwelteinflüsse, wie Luftströmungen, Temperaturunterschiede, Unterschiede bei der Bildung der Tintentropfen und ähnliches, die zu einer Fehlleitung der Tintentropfen 10 führen, eine kürzere Zeitspanne zur Verfügung, in der sie auf den Tintentropfen 10 einwirken können. Die Tintentropfen 10 werden den Druckträger 15 daher eher an einem Punkt treffen, der näher an der gewünschten Position liegt, als wenn die Tintentropfen 10 nicht in Richtung des Druckträgers beschleunigt werden würden.
Nehmen wir beispielsweise an, der Tintentropfen 10 besitzt eine Geschwindigkeitskomponente in senkrechter Richtung zum Druckträger 15 von 4 m/sec. Dann benötigt der Tintentropfen 10 0,25 Millisekunden, um den lmm-Abstand zwischen Druckkopf 18 und Druckträger 15 zu überbrücken. Nehmen wir weiterhin an, dass der Tintentropfen 10 aufgrund eines Instabilitätseffekts während der Bildung des Tropfens 10 eine Geschwindigkeitskomponente in paralleler Richtung zum Druckträger 15 in Höhe von 0,01 m/sec besitzt. Der Tintentropfen 10 wird auf dem Druckträger 15 also in einem Punkt auftreffen; der etwa 2,5 Mikrometer von der gewünschten Position entfernt liegt. Würde der Tintentropfen 10 in Richtung des Druckträgers 15 in einem Maße beschleunigt werden, dass die Flugzeit des Tintentropfens 10 auf die Hälfte, oder 0,125 Millisekunden, verkürzt würde, so träfe der Tintentropfen 10 auf dem Druckträger 15 in einem Punkt auf, der etwa 1,20 Mikrometer von der gewünschten Position entfernt liegt.
In Fig. 2 werden außerdem die Lenkelektroden 16 und 17 gezeigt, die auf der Vorderseite des Druckkopfs 18 ausgebildet sind. Eine Isolierschicht 20 trennt die Lenkelektroden 16 und 17 vom Druckkopf 18 und bedeckt zudem die Lenkelektroden 16 und 17. Die Lenkelektroden 16 und 17 sind in die Isolierschicht eingefasst, um Kurzschlüsse und Korrosion der Lenkelektroden 16 und 17 aufgrund von verirrten Tintentröpfchen oder anderen Einflüssen von außen auf die Lenkelektroden 16 und 17 zu vermeiden. Die Lenkelektroden 16 und 17 können auf dem Druckkopf 18 in einer Vielzahl von verschiedenen Arten ausgebildet werden, unter anderem durch Rasterdruck, Aufdampfen mit Hilfe einer Schattenmaske, fotolithografische Strukturierung oder durch Standardverfahren der Lithografie. Die Lenkelektroden 16 und 17 werden bevorzugt aus leitfähigen Metallen wie Aluminium, Gold, Nickel oder ähnlichem hergestellt.
Die Lenkelektroden 16 und 17 kommunizieren mit der Drucksteuerung 1, die die Lenkelektroden 16 und 17 selektiv auflädt, um die geladenen Tintentropfen 10 in die gewünschte Richtung zu lenken. Beispielsweise wird ein Tintentropfen 10, der von einer Öffnung 13 ausgestoßen wird, die sich rechts von einer ersten Lenkelektrode 16 mit einem Potential von -100 V und links von einer zweiten Lenkelektrode 17 mit einem Potential +100 V befindet, nach den altbekannten Prinzipien der Elektrostatik nach links in Richtung der ersten Lenkelektrode 16 abgelenkt werden. Ebenso wird der Tintentropfen 10 nach rechts abgelenkt werden, falls die Potentiale der Lenkelektroden 16 und 17 vertauscht werden. Wenn beide Lenkelektroden 16 und 17 auf ein Null-Potential gesetzt werden, wird sich der Tintentropfen 10 auf einer mittleren Flugbahn bewegen und weder nach links noch nach rechts abgelenkt werden. Es können weitere Spannungspotentiale benutzt werden, was für den Fachmann auf der Hand liegt.
Fig. 3 zeigt eine mögliche Anordnung der Lenkelektroden 16 und 17 auf dem Druckkopf 18. Die Lenkelektroden sind fingerartig angeordnet, und jeweils ein Teil der Lenkelektroden 16 und 17 liegt zwischen jeder der Zeilen 19 von Öffnungen 13. Daher kann die Drucksteuerung 1 die Spannungspotentiale auf den Lenkelektroden 16 und 17 derart einstellen, dass eine komplette Zeile 19 von Öffnungen 13 eine Folge von Tintentropfen 10 ausstoßen kann, die entweder nach rechts, nach links oder auf die Mittelposition gerichtet sind.
Fig. 4 zeigt das Punktmuster, das von einem herkömmlichen akustischen Tintenstrahl- Druckkopf mit einer Auflösungskapazität von 600 Punkten pro Inch (spi - spot per inch) erzeugt wird. Im herkömmlichen Tintenstrahl-Druckkopf sind die einzelnen Öffnungen innerhalb einer Zeile 19 Von Öffnungen 13 in einem Abstand von etwa 43 Mikrometer von Mittelpunkt zu Mittelpunkt angeordnet und senkrecht zu den Zeilen 19 versetzt. Daher liegen die Punkte, die von den Öffnungen 13 erzeugt werden, etwa 43 Mikrometer voneinander entfernt, was eine Auflösung von 600 spi ergibt.
Fig. 5 zeigt das Punktmuster, das von der bevorzugten Ausführung der Erfindung erzeugt wird. Wie in dem herkömmlichen Tintenstrahl-Druckkopf sind die Öffnungen 13 in der bevorzugten Ausführung ebenfalls in einem Abstand von Mittelpunkt zu Mittelpunkt von 43 Mikrometern angebracht. Da die Lenkelektroden 16 und 17 von der Drucksteuerung jedoch derart gesteuert werden, dass die Tintentropfen sowohl nach links als auch nach rechts abgelenkt werden können, wird die Auflösung des Druckkopfs 18 erhöht. Die Lenkelektroden 16 und 17 werden derart gesteuert, dass die linken und rechten Punkte etwa 14 Mikrometer von der Mittelposition abgelenkt werden. Dies schafft Platz für 3 Punkte in jedem der 43 Mikrometer-"Pixel", die sich in der Mitte einer jeden Zeile 19 von Öffnungen 13 befinden, was zu einem Gesamtabstand von etwa 14-15 Mikrometern zwischen Mittelpunkt und Mittelpunkt der einzelnen Punkte führt. Ein Punktabstand von etwa 14 Mikrometern ergibt eine Auflösung von ungefähr 1.800 spi in der Horizontalen.
Da der herkömmliche Tintenstrahl-Druckkopf das in Fig. 4 gezeigte Punktmuster erzeugt und eine relativ kleinere Auflösung besitzt, verbraucht der herkömmliche Druckkopf mehr Tinte (z. B. mehr Tintentropfen pro einzelnem Bereich), um ein Bild auf dem Druckträger zu erzeugen, als ein Druckkopf mit einer höheren Auflösung. Höherer Tintenverbrauch durchtränkt den Druckträger mit Tinte, was zu einem Zusammenziehen und Wölben des Druckträgers führt. Druckköpfe mit einer höheren Auflösung lassen zudem eine bessere Steuerung der Grautöne zu, d. h. sie liefern die Möglichkeit, unterschiedliche Arten von Grau in einem gedruckten Bild darzustellen.
Fig. 6 ist ein Flussdiagramm, das die Methode zur Steuerung der ersten Ausführung der Erfindung umreißt. In Schritt S10 lädt die Drucksteuerung 1 die Ladeplatte 14 auf -1000 V. Als nächstes, in Schritt S20, bewegt die Drucksteuerung 1 den Druckträger 15 relativ zum Druckkopf 18. In Schritt S30 erdet die Drucksteuerung 1 die Lenkelektroden 16 und 17 auf 0 V, und die Tintentropfen 10 werden von den gewünschten Öffnungen 13 in Schritt S40 ausgestoßen. Diese Reihe von Schritten führt zu dem mittleren Punkt, der von den Zeilen 19 von Öffnungen 13, wie in Fig. 5 gezeigt, erzeugt wird.
In Schritt S50 lädt die Drucksteuerung 1 die Lenkelektroden 16 und 17 auf +100 V bzw. -100 V. In Schritt S60 werden die Tintentropfen 10 von den gewünschten Öffnungen 13 ausgestoßen, um eine Reihe von nach links oder nach rechts abgelenkten Punkten zu erzeugen, abhängig von der Seite, auf der sich die Lenkelektroden 16 und 17 relativ zu den Zeilen 19 von Öffnungen 13 befinden. In Schritt S70 lädt die Drucksteuerung 1 die Lenkelektroden 16 und 17 auf -100 V bzw. +100 V. Das bedeutet, dass die Lenkelektroden 16 und 17 in gegensätzlicher Weise zu den Ladungen, die in Schritt S50 benutzt wurden, geladen werden. Die Tintentropfen 10 werden dann von den gewünschten Öffnungen 13 in Schritt S80 ausgestoßen, um einen weiteren Satz von nach links und nach rechts abgelenkten Tintentropfen 10 zu erzeugen, die in gegensätzlicher Weise zu den in Schritt S60 ausgestoßenen Tropfen abgelenkt werden. In Schritt S90 entscheidet die Drucksteuerung 1, ob ein weiterer Druckvorgang ansteht. Falls das der Fall ist, springt die Steuerung zurück zu Schritt S30. Ansonsten stoppt die Drucksteuerung 1 den Druckvorgang.
Fig. 7 zeigt die zweite bevorzugte Ausführung der Erfindung. Der Druckkopf 18 ist in derselben Art und Weise aufgebaut wie in der ersten bevorzugten Ausführung der Erfindung und arbeitet nach demselben Schema, um die Tintentropfen 10 auszustoßen. Hinter dem Druckträger 15 ist jedoch eine Erdungsplatte 30 angebracht und mit Erde verbunden. Eine Glimmentladungs-Einrichtung 31 oder eine ähnliche Vorrichtung bringt eine negative statische Ladung auf der Oberfläche des Druckträgers 15 auf. Die negative Oberflächenladung auf dem Druckträger 15 arbeitet identisch zu der Ladungsplatte 14 der ersten bevorzugten Ausführung. Die Steuerung der zweiten bevorzugten Ausführung der Erfindung ist dieselbe wie die in Fig. 6 gezeigte, bis auf die Tatsache, dass in Schritt S10 die Drucksteuerung 1 die Glimmentladungs-Einrichtung 31 anweist, eine negative Oberflächenladung auf dem Druckträger 15 aufzubringen.
Ein weiterer Unterschied zwischen der ersten und der zweiten bevorzugten Ausführung ist, dass das Spannungspotential, das von der Oberflächenladung, die in der zweiten bevorzugten Ausführung auf dem Druckträger 15 aufgebracht wurde, etwas höher sein muss, sofern möglich so hoch wie -2000 V, um eine passende Ladung und Beschleunigung der Tintentropfen 10 zu erreichen. Der Grund hierfür ist, dass in dem Moment, da die positiv geladenen Tintentropfen 10 auf dem Druckträger 15 auftreffen, ein Teil der negativen Oberflächenladung, die auf dem Druckträger aufgebracht wurde, neutralisiert wird. Die relativ höhere statische Ladung auf dem Druckträger 15 Kompensiert den Neutralisierungseffekt der positiv geladenen Tintentropfen 10, die auf dem Druckträger 15 auftreffen.
Fig. 8 zeigt eine vergleichende Ausführung. Der Druckkopf 18 funktioniert bei der Bitdung der Tintentropfen 10 in identischer Weise zu dem Druckkopf 18 in der ersten und der zweiten bevorzugten Ausführung. Die Tintentropfen 10 sind aufgrund des hohen negativen Potentials, etwa -1000 V, zwischen den Lenk- und Beschleunigungselektroden 40 und der elektrisch geerdeten Vorderfläche des Druckkopfs 18 positiv geladen. Die Lenk- und Beschleunigungselektroden 40 sind hinter dem Druckträger 15, gegenüber jeder der Zeilen 19 von Öffnungen 13 auf dem Druckkopf 18 angebracht. Indem eine erste Lenk- und Beschleunigungselektrode 40 auf ein hohes negatives Potential gebracht wird, und jene Lenk- und Steuerelektroden 40, die an die erste Lenk- und Steuerelektrode 40 angrenzen, auf ein tiefes Spannungspotential von etwa 0 V gebracht werden, werden Tintentropfen 10 in Richtung des Druckträgers 15 beschleunigt und wie in Fig. 8 gezeigt gelenkt. Die Tintentropfen 10, die von den Zeilen 19 von Öffnungen 13 direkt gegenüber der ersten Lenk- und Beschleunigungselektrode 40 ausgestoßen werden, werden in Richtung des Druckträgers 15 beschleunigt und weder nach links noch nach rechts gelenkt. Tintentropfen 10, die von jenen Zeilen 19 von Öffnungen 13 ausgestoßen werden, die links und rechts der ersten Lenk- und Beschleunigungselektrode 40 angebracht sind, werden in Richtung des Druckträgers 15 beschleunigt und, wie in Fig. 8 gezeigt, nach rechts bzw. nach links gelenkt. Durch Veränderung der Spannungspotentiale auf den Lenk- und Beschleunigungselektroden 40 werden Tintentropfen 10, die von den Öffnungen 13 in jeder der Zeilen 19 ausgestoßen werden, nach links, nach rechts oder in die Mittelposition gelenkt. Daher ist das daraus entstehende Punktmuster identisch zu dem in Fig. 5 gezeigten.
Fig. 9 ist ein Flussdiagramm, das die Methode der Steuerung der Lenk- und Beschleunigungselektroden 40 und der Ausstoßeinrichtungen 11 der vergleichenden Ausführung umreißt. In Schritt S100 bewegt die Drucksteuerung 1 den Druckträger 15 in einer Bewegung relativ zum Druckkopf 18. Als nächstes lädt die Drucksteuerung in Schritt S110 die Lenk- und Beschleunigungselektroden 40 nach einem sich wiederholenden Muster von -1000 V, 0 V, 0 V, etc. Das bedeutet, dass jede n-te Lenk- und Beschleunigungselektrode auf 1000 V geladen wird, während jede n + 1-te und n + 2-te Lenk- und Beschleunigungselektrode 40 geerdet ist. Die Tintentropfen 10 werden dann von den gewünschten Öffnungen 13 in Schritt S120 ausgestoßen und in eine erste Richtung gelenkt. Die Tintentropfen 10, die von einer Zeile 19 von Öffnungen 13 ausgestoßen werden, werden entweder nach links, nach rechts oder in eine mittlere Position auf dem Druckträger 15 gelenkt, abhängig von der Position der Zeile 19 relativ zu der nächsten Lenk- und Steuerelektrode 40, die das hohe negative Spannungspotential besitzt.
In Schritt S130 legt die Drucksteuerung 1 an die Lenk- und Beschleunigungselektroden 40 ein zweites sich wiederholendes Spannungsmuster von 0 V, -1000 V, 0 V, etc. an. Die Tintentropfen 10 werden dann aus den gewünschten Öffnungen 13 in Schritt S140 ausgestoßen. Der Wechsel im Spannungsmuster, das an die Lenk- und Beschleunigungselektroden 40 angelegt wird, lenkt die Tintentropfen 10, die von jeder der Zeilen 19 von Öffnungen 13 ausgestoßen werden, in eine zweite Richtung, die sich von der ersten unterscheidet. In Schritt S150 legt die Drucksteuerung 1 an die Lenk- und Beschleunigungselektroden 40 ein drittes sich wiederholendes Spannungsmuster von 0 V, 0 V, -1000 V, etc. an. Die Tintentropfen 10 werden in Schritt S160 wieder von den gewünschten Öffnungen 13 ausgestoßen. Das dritte Spannungsmuster führt dazu, dass die Tintentropfen 10, die von jeder der Zeilen 19 von Öffnungen 13 ausgestoßen werden, in eine dritte Richtung gelenkt werden, die sich von den Richtungen unterscheidet, die aus dem ersten und zweiten Spannungsmuster resultieren. Schließlich entscheidet die Drucksteuerung 1 in Schritt S170, ob ein weiterer Druckvorgang ansteht. Falls ein weiterer Druckvorgang vonnöten ist, springt die Steuerung zurück zu Schritt S110. Ansonsten stoppt die Drucksteuerung 1 den Druckvorgang.
Fig. 10 zeigt eine dritte Ausführung der Erfindung, wo die Lenkelektroden 16 und 17 dazu dienen, die Tintentropfen 10 zu laden und zu lenken. Beispielsweise könnten die Lenkelektroden 16 und 17 beide auf -100 V gesetzt werden, während die Tintentropfen 10 gerade gebildet werden, wie es an der ganz linken Öffnung 13 in Fig. 10 gezeigt wird. In dem Moment, da der Tintentropfen 10 die Tintenoberfläche 12 verlässt, könnte an die Lenkelektroden 16 und 17 ein Spannungsmuster angelegt werden, um den Tintentropfen 10 wie gewünscht zu lenken, so wie es auf der rechten Seite von Fig. 10 gezeigt wird. Für den Fachmann liegt auf der Hand, dass an die Lenkelektroden 16 und 17 andere Spannungen angelegt werden können, als die, die in Fig. 10 gezeigt werden. Falls es gewünscht wird, kann die Polarität der Spannungen ebenso verändert werden, um einen negativ geladenen Tintentropfen 10 zu erzeugen. Dies gilt auch für die Spannungen und die Spannungsmuster, die in den anderen Ausführungen der Erfindung gezeigt werden.

Claims

1. Tintenstrahldrucker zum Erzeugen eines Bildes auf einem Druckträger (15), der umfasst:

einen Druckkopf (18), der eine Druckauflösung hat und umfasst:

eine Vorderfläche, die sich am nächsten an dem Druckträger befindet,

eine Vielzahl von Öffnungen (13), die in der Vorderfläche ausgebildet sind, und

eine Tropfen-Ausstoßeinrichtung (11) zum Ausstoßen eines Tropfens (10); wobei der Tropfen eine Anfangsgeschwindigkeit hat, die auf den Druckträger zu gerichtet ist;

eine Tropfen-Ladeeinrichtung (3; 14; 30, 31; 40) zum Laden ausgestoßener Tropfen;

eine Tropfen-Lenkeinrichtung, die eine erste Lenkelektrode (16) umfasst, die an der Vorderfläche des Druckkopfes ausgebildet ist und an wenigstens eine der Vielzahl von Öffnung angrenzend angeordnet ist; und

eine zweite Lenkelektrode (17), die an der Vorderfläche des Druckkopfes ausgebildet ist und an die wenigstens eine der Vielzahl von Öffnungen angrenzend sowie auf einer Seite gegenüber der ersten Lenkelektrode (18) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Lenkelektrode (16, 17) ineinander greifen; und dass der Drucker des Weiteren umfasst:

eine Steuerung (1), die die Tropfen-Ausstoßeinrichtung, die Tropfen-Ladeeinrichtung und die Tropfen-Steuereinrichtung steuert,

wobei geladene Tropfen in Richtungen parallel zu dem Druckträger beschleunigt werden, um die Druckauflösung des Druckkopfes zu erhöhen.

2. Tintenstrahldrucker nach Anspruch 1, wobei die erste und die zweite Lenkelektrode (16, 17) auch so gesteuert werden, dass sie die ausgestoßenen Tropfen laden.